Усова (2010) Регистрация отличий между быстрорастущими и долгоживущими лягушками

Усова Є. Є. Скелетохронологічне вивчення тривалості життя та динаміки росту представників Pelophylax esculentus complex: реєстрація відмінностей між швидкоростучими та довгоживучими жабами // Біорізноманіття та стале розвиток. Тези Міжнар. науково-практич. конф. – Сімферополь: КНЦ, 2010. – С. 121–124.
УДК (57.022+57.032):591.84:591.158.1:597.851
Усова Є. Є., молодший науковий співробітник
кафедра зоології та екології тварин Харківського національного університету імені В. Н. Каразина
e.e.usova @ gmail.com
СКЕЛЕТОХРОНОЛОГІЧНЕ ВИВЧЕННЯ ТРИВАЛОСТІ ЖИТТЯ ТА ДИНАМІКИ РОСТУ ПРЕДСТАВНИКІВ PELOPHYLAX ESCULENTUS COMPLEX: РЕЄСТРАЦІЯ ВІДМІННОСТЕЙ МІЖ ШВИДКОРОСТУЧИМИ ТА ДОВГОЖИВУЧИМИ ЖАБАМИ
Скелетохронологічне дослідження віку та темпів росту пойкілотермічних хребетних дозволяє доказово визначати демографічні характеристики їх популяцій, які важко або неможливо вивчати іншими методами. Цей метод спирається на три обставини, підтверджені численними спостереженнями. Ми подамо їх послідовно, вказуючи, як вони відображаються у використаній нами методиці.
1. Ріст пойкілотермічних хребетних, що живуть в умовах сезонного клімату, є нерівномірним. Трубчасті кістки ростуть у ширину завдяки утворенню нових зовнішніх шарів. Під час інтенсивного росту утворюються шари, які на забарвлених зрізах виглядають світлими, а в періоди зупинки росту (зимівка або інші несприятливі умови) утворюються темні лінії склеювання. Підрахунок відповідних зимівкам ліній склеювання дозволяє визначити вік особини (Смирина, 1983; інші роботи).
Для визначення віку ми використовували 3‑у фалангу найдовшого пальця задньої ноги жаб. Фалангу очищали від м’яких тканин, декальцинували в HNO3, заморожували в крижаному блоці і на заморожуючому мікротомі отримували поперечні зрізи товщиною 20‑22 мкм середньої частини діафізу, біля входу кровоносного судини в порожнину кістки. Зрізи наклеювали на скло, фарбували гематоксиліном Ерліха, промивали, переводили в гліцерин і фотографували отримані тимчасові препарати. Аналіз структури кістки та підрахунок ліній склеювання проводили за цифровими мікрофотографіями на ПК.
2. У ряді робіт (Marunouchi e.a., 2000; Roitberg, Smirina, 2006; Замалетдинов, Файзуллін, 2008), а також у наших дослідженнях (Усова, Шабанов, 2009) показано, що ріст фаланг пальців у товщину є ізоморфним, тобто таким, що відбувається зі збереженням пропорцій. Поперечник зрізу кожної лінії склеювання свідчить про те, якою була довжина тіла особини під час утворення цієї лінії. Знаючи довжину тіла і поперечник зрізу фаланги в момент дослідження, можна обчислити динаміку зміни довжини тіла особини.
Для отримання такої оцінки швидкості росту на фотографіях зрізів пальця проводилося вимірювання максимального та мінімального поперечників фігури, обмеженої кожною лінією склеювання. Розміри, отримані при вимірюванні по мікрофотографії, переводилися в мікрометри при порівнянні вивчених фотографій з фотографією об’єкт‑мікрометра. Оскільки під час росту жаби дотримується відношення l/L=li/Li, де l — поперечник фаланги і L — довжина тіла в момент дослідження, а li — поперечник фігури, обмеженої лінією склеювання і Li — довжина тіла у i‑му році життя, для ретроспективного обчислення довжини тіла ми використовували формулу Li=L×li/l.
3. У процесі зовнішнього, з боку периоста, росту кістки відбувається її руйнування (резорбція) зі сторони ендостальної порожнини. Наслідком цього процесу є руйнування перших ліній склеювання. Після припинення резорбції починається ріст кістки всередину порожнини кістки, з утворенням ендостальних ліній склеювання.
При визначенні віку жаб за препаратами їх фаланг ми вносили поправку на резорбцію кістки. Після вивчення росту кістки у молодих жаб, ми визначили, яким може бути діаметр перших ліній склеювання. За поперечником ендостальної порожнини, першої збереженої лінії склеювання, а також за залишками зруйнованих ліній склеювання ми визначали, скільки ліній було зруйновано. Лінії склеювання в ендості нами не враховувалися. У типічному випадку у дорослих жаб резорбуються 2, іноді 3 лінії склеювання. У деяких випадках точне визначення віку виявляється неможливим. При надійному визначенні віку він трактувався, наприклад, як «5+» (п’ять зимівок плюс певний час після п’ятої зимівки); при неможливості однозначного визначення — як, наприклад, «3–4+» (три або чотири зимівки, залежно від кількості резорбованих ліній склеювання).
Наразі нами визначено вік і динаміку росту 157 зелених жаб (представників Pelophylax esculentus complex) з Харківської області. Їх вік знаходиться в межах від 0+ до 10+. Прудові жаби, P. lessonae, відрізняються меншими розмірами тіла, ніж P. ridibundus і різні форми гібридів, P. esculentus. При порівнянні відносного приросту на кожному році життя, визначеного як pi=(Li‑Li‑1)/Li‑1, значущої різниці між представниками різних форм ми не зареєстрували. Далі ми порівнюємо жаб за їх приростом у 4‑му році життя. Визначення цієї величини може бути проведено для більшості особин, оскільки 3‑я і 4‑я лінії склеювання зазвичай не піддаються резорбції. Більшість вивчених нами жаб у цьому віці ще залишаються неполовозрілими.
З числа вивчених жаб було виділено дві групи особин. Група «молодих» включала жаб, які пережили не більше 4‑х зимівок (всього 81 особина), а група «старих» — особин «6+» і старше (36 жаб). Обидві ці групи включали представників усіх вивчених форм жаб і незначно відрізнялися за складом. Серед цих жаб відносний приріст у 4‑му році життя вдалося визначити для 45 «молодих» і 28 «старих».
Оскільки обчислення середніх значень для даних, що представляють собою частки (а відносний приріст у % є мірою частки розміру 3‑го року, яка додалася у 4‑му році життя), ми виконали кутове перетворення Фішера (φ=2×arcsin(p0,5), де p — приріст у частках одиниці, а φ — той самий після кутового перетворення Фішера, у радіанах центрального кута). Після пошуку середніх значень приросту та їх стандартних відхилень ми знову переводили ці значення у частки (відсотки): p=(sin(φ/2))². Так ми встановили, що середній приріст «молодих» жаб у 4‑му році життя становить 34 % (стандартне відхилення — 7 %, мінімальний приріст — 5 %, максимальний — 81 %), а для «старих» — в середньому 20 % (стандартне відхилення — 2 %, мінімум — 17 %, максимум — 56 %). Значимість відмінностей між розглянутими групами жаб за критерієм Манна‑Уїтні досить висока: 0,03.
Здавалося б парадоксальність отриманого результату пов’язана з тим, що серед «молодих» жаб є як такі, що росли темпами, характерними для «старих», так і ті, що росли швидше. Однак серед «старих» жаб майже не виявляються ті, хто швидко зростав у 4‑му році життя, більшість особин, що перейшли 6‑річний рубіж, росла відносно повільно. Раніше (Усова, 2008), аналізуючи вік і довжину відносно великих і відносно старих жаб, ми виявили, що найшвидше зростаючі з них не є найдовговічними. Наведені тут дані підтверджують цей висновок на підставі аналізу темпів росту.
Чому ті жаби, які швидко росли у 4‑му році життя, найчастіше не доживали до 6‑го? Даних для відповіді на це питання поки недостатньо. Можливо, це пов’язано з реалізацією різних онтогенетичних стратегій (Maro, Shabanova, Shabanov, 2008). Альтернативне (або додаткове) пояснення може бути пов’язане з тим, що швидкий ріст неполовозрілих жаб знижує їх стійкість до несприятливих факторів середовища, підвищуючи ймовірність їхньої смерті (але, ймовірно, підвищуючи кількість потомства під час першого нересту у тих особин, яким вдається дожити до нього). Для доказового пояснення зареєстрованого феномена необхідно визначити плодовитість жаб з різними темпами росту, що ми плануємо здійснити в ході подальших досліджень.
Автор щиро дякує А. В. Коршунову за допомогу в ідентифікації матеріалу і Д. А. Шабанову за участь в інтерпретації результатів. Робота виконана за підтримки Фонду фундаментальних досліджень ХНУ імені В. Н. Каразина та спільного гранту ГФФІ України і РФФІ (Росія).