Національна академія наук України

Інститут біології південних морів ім. О.О. Ковалевського

ІВАНОВИЧ Галина Валентинівна

УДК 594.124:591.133.32 (262.5)

ДИНАМІКА ВМІСТУ ГЛІКОГЕНУ ТА СУМАРНИХ ЛІПІДІВ У МІДІЙ MYTILUS GALLOPROVINCIALIS LAM.

ОДЕСЬКОЇ ЗАТОКИ

03.00.17 – гідробіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Севастополь – 2005

Дисертація є рукописом

Робота виконана в Одеському філіалі Інституту біології південних морів

ім. О.О Ковалевського Національної академії наук України

Науковий керівник член-кор. НАН України,

доктор біологічних наук, професор

ШУЛЬМАН Георгій Євгенович

Інститут біології південних морів

ім. О.О. Ковалевського НАН України,

завідувач відділу фізіології

тварин та біохімії

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор

АРСАН Орест Михайлович

Інститут гідробіології НАН України,

завідувач відділу екотоксикології

доктор біологічних наук,

старший науковий співробітник,

Рябушко Віталій Іванович

Інститут біології південних морів

ім. О.О. Ковалевського НАН України,

завідувач відділу біологічного тестування

Провідна організація: Харківський національний університет

ім. В.Н. Каразіна, біологічний факультет

Захист відбудеться 25.01.2006 р. о _10_годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д 50.214.01 Інституту біології південних морів

ім. О.О. Ковалевського НАН України за адресою: 99011, м. Севастополь,

пр. Нахімова, 2.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту біології південних морів

ім. О.О. Ковалевського НАН України за адресою: 99011, м. Севастополь, пр. Нахімова, 2.

Автореферат розісланий 14.12.2005 р.

Вчений секретар доктор біологічних наук

спеціалізованої вченої ради Д 50.214.01 А.В. Гаєвська

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність дослідження. Двостулковий молюск мідія Mytilus galloprovincialis був описаний Ламарком в 1819 р. Це один з домінуючих компонентів чорноморських шельфових біоценозів (Зайцев, 1997; Іванов та ін., 1989; Золотницький, Романенко, 1998; Ревков та ін., 1999). Цей вид не тільки визначає в значній мірі їх продуктивність, але також відіграє значну роль в акумуляції та трансформації багатьох природних метаболітів і ксенобіотиків. Мідія – важливий об'єкт промислу та марікультури. У зв'язку з цим пильну увагу привертають фізіолого-біохімічні дослідження мідій: вивчення особливостей їх метаболізму, зокрема, елементів їх енергетичного балансу (Горомосова, Шапіро, 1984; Фіненко та ін., 1990; Золотницький, 2004); адаптацій до абіотичних (температури, солоності, газового режиму) (Виноградов, 1982; Боровінський, 1987; Золотницький, Віжевський, 1990; Трусевич та ін., 2004) та біотичних чинників – кількості їжі (Фіненко, 1988; Золотницький, Крук, 1990); впливу паразитів (Щепкіна, 1990); динаміки хімічного складу молюсків (Аблямітова-Виноградова, 1949; Горомосова, 1971, Лисовська, 1979; Щепкіна, 1990; Степанюк, Головенко, 1990; Петкевич, 1990; Романова та ін., 1993). У низці цих досліджень важливе місце займає визначення вмісту глікогену, що є одним з основних запасних енергетичних субстратів у цілісному організмі, а також в окремих органах мідій. Рівень його накопичення характеризує суттєві особливості біології, перш за все, динаміку статевих (репродуктивних) циклів: процесів дозрівання та вимету гамет і екології (зв'язки з умовами мешкання) (Горомосова, 1971; Піркова, 1986; Аболмасова, Щербань, 1991). Вміст глікогену в тілі мідій корелює з концентрацією кисню у воді (Горомосова, 1979; Трусевич та ін., 2004), кількістю фітопланктону (Горомосова, Шапіро, 1984) та іншими чинниками.

Глікоген, як головне джерело енергії у мідій, використовується анаеробно (Zwaan de, Wijsman, 1976; Хочачка, Сомеро, 1977; Горомосова, Шапіро, 1984). Анаеробний гліколіз забезпечує адаптацію мідій до низького вмісту кисню у воді (гіпоксії). Особливо важливе значення має наявність глікогену в тілі мідій в умовах різкого посилення дефіциту кисню у водах шельфової зони Чорного моря. Це пов'язано зі зростанням біогенного річкового стоку, що веде до евтрофікації, а також з погіршенням екотоксикологічної сітуації, викликаної зростанням концентрації токсикантів (важких металів, хлорбіфенілів), побутових стоків, радіонуклідів і т.п. (Єрохін, Білойваненко, 1979; Шадрін, Лежньов, 1990; Рябушко та ін., 2002; Єгоров, Полікарпов та ін., 2002; Лазоренко та ін., 2002; Трусевич та ін., 2004).

Таким чином, вміст глікогену в тілі мідій може бути дійовим індикатором як стану молюсків, так і водного середовища, в якому вони мешкають. При дослідженні мідій велику увагу привертає шельф північно-західної частини Чорного моря, що включає акваторію Одеської затоки, де процеси гіпоксії і забруднення виражені особливо сильно.

Тому для оцінки адаптивних можливостей мідій до таких умов важливу роль відіграє дослідження в їх організмі динаміки вмісту глікогену та сумарних ліпідів, як основних енергетичних субстратів. Це, крім того, може дати інформацію про спрямованість фізіолого-біохімічних процесів у тілі молюсків, зокрема, пов'язаних з репродуктивними циклами. Дані по сирій, сухій масі та волозі також можуть доповнити інформацію про стан мідій. Однак такі питання до останнього часу вияснені порівняно недостатньо.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація підготовлена у відділі популяційної екології безхребетних Одеського філіалу Інстітиту біології південних морів НАН України в межах роботи за держбюджетними темами: “Розробка критеріїв вибору об'єктів культивування і місць розміщення колекторів” (№ держреєстрації 01850012030); “Вивчити основи формування і мінливості екосистем прибережних морських вод України для управління біологічною різноманітністю і біологічною продукцією в умовах антропогенної дії” (№ держреєстрації 0201U001251); “Основи формування біологічної різноманітності прибережних морських і приморських водних екосистем” (№ держреєстрації 0101U000163). Авторка брала участь у вказаних темах як виконавець.

Мета та завдання дослідження. Мета роботи полягала у вивченні динаміки вмісту глікогену, сумарних ліпідів та супутніх показників (сира, суха маса, волога та морфо-фізіологічні індекси ) у мідій з різних ділянок Одеської затоки Чорного моря та на різних стадіях репродуктивного циклу.

У завдання дослідження входило:–

виявити особливості вмісту глікогену в тілі мідій з різних природних біотопів і на марікультурних колекторах;–

дослідити вміст глікогену в різних тканинах та органах (гепатопанкреас, гонади, зябра);–

вияснити динаміку вмісту глікогену в тілі мідій при дозріванні та виметі статевих продуктів;–

визначити динаміку вмісту сумарних ліпідів у тілі та різних органах мідій при дозріванні й виметі статевих продуктів;–

встановити ступінь кореляції даних про вміст глікогену із супутніми даними (сира, суха маса, волога, та морфо-фізіологічні індекси);–

дати оцінку використання рівня вмісту глікогену та інших компонентів хімічного складу мідій як індикаторів стану молюсків та умов їх мешкання.

Об'єкт дослідження. Мідія Mytilus galloprovincialis Одеської затоки Чорного моря.

Предмет дослідження. Динаміка вмісту глікогену, сумарних ліпідів, сирої й сухої маси, вологи, морфо-функціональні індекси.

Методи дослідження. Визначення вмісту глікогену, сумарних ліпідів, еколого-морфологічних показників.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше детально вивчено вміст глікогену і його динаміку в тілі мідій Одеської затоки. Показано, що він значно нижчий, ніж в мідіях у районі Криму, що пов'язане з гіршими кисневими умовами мешкання. Виявлена чітка залежність вмісту глікогену у мідій в період його максимального накопичення влітку від інтенсивності водообміну в прибережних біотопах та на колекторах. Порівняна сезонна динаміка вмісту глікогену з динамікою вмісту сумарних ліпідів. Встановлено тісний зв'язок динаміки відносного (у % сирої маси) і абсолютного (в мг) вмісту цих компонентів в гонадах та гепатопанкреасі зі станом (стадіями зрілості) їх статевих продуктів. Показано, що цей вміст в зябровій тканині мінімальний. Встановлена можливість використання вмісту глікогену та сумарних ліпідів, а також супутніх показників – вміст сирої та сухої речовини, вологості, морфо-функціональних індексів (гонадо-, гепато-, зяброво-соматичні) – як індикаторів стану мідій на різних стадіях статевого циклу при різноманітних умовах мешкання.

Практичне значення одержаних результатів. Вміст глікогену та сумарних ліпідів, морфо-функціональні індекси можуть бути використані як індикатори стану мідій при проектуванні гідротехнічних споруд з метою збереження біоти в прибережних водах Одеської затоки, а також при розміщенні посадкового матеріалу в марікультурі мідій.

Особистий внесок претендентки. Авторкою самостійно сформульовані завдання дослідження, проведений біологічний аналіз і дослідження з визначення вмісту глікогену та сумарних ліпідів, а також супутніх показників у тілі та окремих органах мідій; проведено аналіз та узагальнення отриманих результатів, їх статистична обробка. Визначення стадій зрілості проведено спільно з к.б.н. О. В. Холодковською.

Апробація роботи. Матеріали дисертації доповідалися на засіданні Вченої ради ОФ ІнБПМ, на семінарах відділу популяційної екології безхребетних ОФ ІнБПМ та відділу фізіології тварин і біохімії ІнБПМ, а також на II з'їзді Гідроекологічного товариства України (Київ, 1997), на III з'їзді Гідроекологічного товариства України (Тернопіль, 2001), на міжнародних та регіональних конференціях: “Внесок молодих вчених та фахівців у рішення спільних проблем океанології та гідробіології” (Севастополь, 1987), “5th International Conference Littoral” (Хорватія, 2000), “Екологічні проблеми Чорного моря” (Одеса, 2000), “30th Pacem in maribus”. (Київ, 2003), “Сучасні проблеми фізіології та біохімії водних тварин” (Петрозаводськ, 2004).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 17 наукових праць (5 без співавторів). Основні результати викладені в 10 статтях, а також 7 тезах матеріалів вітчизняних і міжнародних конференцій. 5 статей опубліковано в наукових виданнях, визнаних ВАК України.

Структура та об'єм дисертації. Дисертація викладена на 163 сторінках комп'ютерного набору; складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних літературних джерел і додатку. У списку літератури 229 найменувань (з них 104 – іноземною мовою). Дисертація містить 3 таблиці, 39 рисунків у тексті та 11 таблиць в додатку.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури

У цьому розділі проаналізовані дані різних авторів з екології, біології та метаболізму, а також з вмісту компонентів хімічного складу тіла та окремих тканин молюсків. Відмічається, що фізіолого-біохімічні дослідження Mytilus galloprovincialis Lam. у північно-західній частині Чорного моря нечисленні та фрагментарні.

МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИ

Дослідження проводились на мідії Mytilus galloprovincialis Lam. Загальне уявлення про кількість і характер зібраного матеріалу дає таблиця 1. Усього було зібрано 1987 проб, що дорівнює 13962 екземплярам молюсків. Мідій з довжиною стулок 30–40 та 40–50 мм відбирали один раз на місяць. В 1985–1987 рр. визначали фенотип мідій по забарвленню зовнішнього призматич-ного шару черепашки за методикою Н.М. Шурової та В.М. Золотарьова (1990). Відповідно до цього мідій розділяли на три фенотипи: Fa – особини коричневого кольору без включень фіолетового пігменту, Fb – із синьо-фіолетовим забарвленням зовнішнього шару, Fc – із чергуванням у зовнішньому шарі радіальних смуг, що пігментуються й не пігментуються.

У 1998 р. проби відбирали в районі мису Ланжерон на п'яти станціях, розташованих у трьох акваторіях – А, Б та В – з різною інтенсивністю водообміну (рис. 1). Станція 1 знаходилася в акваторії А, яка оточена незатопленими хвилеломами з вузьким входом; період водообміну в ній був найтривалішим і складав 12–15 год. Станції 2 і 3 знаходилися в акваторії Б, що напівзакривається заглибленим хвилеломом. Період водообміну в акваторії Б складав від 3 до 6 год. Станція 4 знаходилася на зовнішній стороні хвилелому в акваторії В, і в цій же акваторії знаходилася станція 5 – на опорі причалу палі. Ця опора є металевою трубою діаметром 0,5 м. Акваторія В повністю відкрита; в ній – вільний водообмін, що перевищує водообмін в акваторії А в 14–15 разів (Лисовська, Іванович та ін., 2002; Говорін та ін., 2004). В –2003 рр. проби відбирали на 5-й станції і для порівняння використовували матеріали, зібрані на 1-й станції. У 1985–1998 рр. готували загальні гомогенати зі свіжих м'яких тканин молюсків. В пробу входило по 12–15 екземплярів мідій, яких об'єднували в 4 паралельні групи. В 2002–2003 рр. для аналізу брали мідій з фіолетовим забарв-

Таблиця 1

Характеристика зібраного матеріалу

Район

збору | Біотоп | Період

дослідження | Розмір молюсків

(мм) | Кількість проб | Кількість молюсків

Одеська затока

мис В. Фонтан,

марігосподарство | Природний

субстрат | 1985 р.

травень–грудень | 30 – 40

40 – 50 | 75 | 1050

Підвісний колектор | 90 | 1170

Район Криму | Природний

субстрат | 1985 р.

квітень–вересень | 30 – 40

40 – 50 | 69 | 414

Одеська затока

мис В. Фонтан,

марігосподарство | Природний

субстрат | 1986 р.

травень – грудень | 30 – 40

40 – 50 | 61 | 854

Підвісний колектор | 72 | 1008

Природний

субстрат | 1987р.

травень – листопад | 48 | 672

Підвісний колектор | 64 | 832

Колектор

“Риф” | 1991 р.

травень –жовтень | 30 – 40

40 – 50 | 68 | 952

1992 р.

травень – жовтень | 70 | 980

Одеська затока,

мис Ланжерон | Природний

субстрат | 1998 р. | 30 – 40

40 – 50 | 140 | 2100

Природний

субстрат | 2002 р.

лютий – листопад

2003 р. березень | 30 – 50 | 1230 | 3930

ленням зовнішнього шару черепашки – фенотип Fb, оскільки вони превалюють на невеликих глибинах. Досліджували різні органи мідій, визначали стать та стадії розвитку гонад на свіжих мазках під мікроскопом за шкалою Lubet–Valli (1981). Стадія 0 – період статевого спокою; стать неможливо визначити. Стадія I–II – гаметогенез до початку вітеллогенезу; стать мідій на мазках під мікроскопом неможливо визначити. Стадія III А – переднерестова. Ста-дія III В – вимет ста-тевих продуктів. Ста-дія III С – відновлен-ня гонади між двома виметами. Стадія III– перехід до статево-го спокою. Стадіюі стадію II ми не роз-діляли у зв'язку зі складністю виявлен-ня відмінностей між ними на мазках. У зв'язку з асинхрон-ністю дозрівання і вимету гамет та ве-ликою гетерогенніс-тю статевих стадій в роботі використані середньорічні дані.

Відбирали самок, а в листопаді 2002 р. і березні 2003 р. і самців; визначали загальну сиру масу м'яких тканин; потім готували гомогенати гонад, гепатопанкреасу та зябер. Аналізуючи окремі органи, відібраний матеріал на кожній стадії зрілості об'єднували в 5 паралельних проб по 8–10 молюсків у кожній. Вміст глікогену в тілі мідій визначали за методикою Сейфтера (Seifter, Dayton, 1950), сумарних ліпідів за методом Фолча (Folch еt al., 1951) у модифікації Блая і Дайера (Bligh, Dyer, 1959).

Для визначення сирої маси мідій тканини виймали із стулок, висушували на фільтрувальному папері до зникнення вологого сліду і зважували на торсіонних терезах WT-250. Суху вагу визначали шляхом доведення проб до постійної ваги при температурі 100°С. За різницею між сирою та сухою масою визначали вміст в пробі сухої речовини та вологи. Обчислювали гонадо-соматичний, гепато-соматичний і зяброво-соматичний індекси. Для цього розраховували співвідношення сирої маси органу та загальної сирої маси м'яких тканин, виражаючи це співвідношення у відсотках. Розраховували вміст “безвуглеводної знежиреної органіки” (БЗО), яка є різницею між сухою речовиною та сумою всіх компонентів, що визначалися, і приблизно відображає сумарний вміст білку (Шульман, Кокоз, 1971). Вміст глікогену та всіх досліджених показників виражали у відсотках сирої маси і міліграмах.

Статистичну обробку проводили за стандартними методиками (Плохінський, 1961; Рокицький, 1967) з використанням сучасної обчислювальної техніки і пакету комп'ютерних програм. Розраховували середні арифметичні (М), середні квадратичні відхилення (у), помилки середньої (m), довірчі інтервали (Дх), вірогідність відмінностей вибіркових середніх (Р), коефіцієнти варіації (СV).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ

ВМІСТ ГЛІКОГЕНУ У МІДІЙ ПРИРОДНИХ ПОПУЛЯЦІЙ І ВИРОЩЕНИХ НА КОЛЕКТОРАХ

У 1985–1987 рр. динаміка вмісту глікогену в тілі мідій була подібною на колекторах і природних субстратах. У мідій різних фенотипів (табл. 2) його вміст не відрізнявся (Р > 0,01), як і у молюсків розмірних груп 30–40 і 40–50 мм (P ,05).

Таблиця 2

Вміст глікогену (% сирої маси) у мідій різних фенотипів |

Кількість проб | Fa

(M±m) | Кількість проб | Fb

(M±m) | Кількість проб | Fc

(M±m)

Колектор | 65 | 2,38±0,76 | 64 | 2,88±0,69 | 61 | 2,55±0,82

Природний субстрат | 60 | 1,82±0,62 | 67 | 1,97±0,81 | 58 | 1,76±0,67

Накопичення глікогену на колекторах впродовж досліджених місяців істот-но змінювалося і було значно вищим, ніж у мідій природних популяцій (рис. ).

Мінімальним вміст глі-когену був у 1985 р. в квітні, максимальним – в липні, як і у молюсків з природних субстратів. У 1986 і 1987 рр. динаміка була подібною, але пік накопичення був вищим (5,49 та 6,41 % відповідно) і спостерігався на місяць раніше – в червні. Мінімальний рівень на колекторах відзначався у грудні 1986 р. (0,85 %). Характер динаміки вмісту глікогену з природної популяції і мідій колекторів співпадає, проте в першій половині року глікогену у молюсків природної популяції менше (P < 0,05), що може бути пов'язано з більшою концентрацією кисню в зоні колекторів в літні місяці і вищою температурою води. Згідно В.В. Адобовському, концентрація кисню в зоні колекторів в літні місяці складала в середньому 7,15–10,73 мл/л, а температура води 18,1–21,7°С, тоді як в зоні природних субстратів ці показники дорівнювали 2,86–4,29 мл/л і 13,2–17,2°С відповідно. Разом з цим, вміст глікогену у мідій з колекторів у літні місяці знижується різкіше, що повинно свідчити про інтенсивніший вимет статевих продуктів. В осінні ж місяці, у зв'язку зі зміною гідрологічного режиму, кисневі та температурні характеристики в зонах природних поселень та колекторів вирівнюються, що і відображається в близьких значеннях вмісту глікогену у мідій природних та штучних поселень.

Вміст глікогену в тілі мідій в природних популяціях в районі Криму значно вищий, ніж в таких же популяціях в районі Одеси (P < 0,01) (рис. 3).

В 1985 р. максималь-ний вміст глікогену у мо-люсків в районі Криму у літні місяці досягав 5,2–5,7тоді як в Одеській затоці – 1,7–3,0У ве-ресні відповідні величини для Криму складали 3,2–3,5а в Одеському регіоні – 2,0 %. Ці істотні відмінності пов'язані з кра-щим кисневим режимом біля берегів Криму (концентрація кисню 4,94–8,28 мл/л) (Павлова та ін., 1999), у порівнянні з районом Одеси (4,1–6,8 мл/л) (Гаркава та ін., 2000).

У 1991 і 1992 рр. виявлені чіткі відмінності у вмісті глікогену у мідій в різних частинах колектора: він зменшувався протягом усього періоду досліджень від верхньої частини до нижньої (P0,05) (рис. 4). Це, без сумніву, пов'язано з кращими кисневими умовами в приповерхневому шарі: 5,04–8,96 мл/л у порівнянні з приглибинним 2,71–5,92 мл/л, а також з вищою температурою вод: 17,8°С та 14,7°С відповідно (Гаркава та ін., 1990). В зовнішньому шарі друзи вміст глікогену у вересні 1991 і 1992 рр. був вищим (P ,001), ніж у внут-рішньому, у 1,6 й у 1,8 ра-зів, що пов'язане з різною забезпеченістю молюсків киснем (рис. 5).

ВМІСТ ГЛІКОГЕНУ ТА СУМАРНИХ ЛІПІДІВ У МІДІЙ В РІЗНИХ УМОВАХ МЕШКАННЯ

Проведене дослідження динаміки вмісту глікогену біля мису Ланжерон (1998 р.) на п'яти станціях з різним рівнем водообміну (рис. 1) показало, що у весняні місяці відбувалося накопи-чення глікогену з максиму-мом в червні – липні (рис. 6, 7).

Найінтенсивніше нако-пичення глікогену спосте-рігалося у мідій в зоні вільного водообміну у липні – 4,9 %. Максималь-ний вміст глікогену у мо-люсків послідовно змен-шувався від 5-ї станції до 1-ї (4,9 – 4,0 – 3,3 – 2,5 – 2,1 % відповідно), що від-повідає гідрологічним ха-рактеристикам цих стан-цій. Оскільки накопичення і витрачання глікогену пов'язано з функціональними процесами в життєвому циклі мідій (формуванням енергетичних резервів, виметом статевих продуктів і лінійним ростом), можна говорити про те, що на станції з вільним водообміном ці процеси проходять інтенсивніше, ніж на станціях з обмеженим водообміном. В другій половині літа вміст глікогену зменшувався і знову відновлювався восени.

Вміст сумарних ліпідів у молюсків на всіх п'яти станціях також змінювався (рис. 6, 7). Максимум спостерігався в травні та жовтні, мінімум – влітку. Різниця в рівні накопичення ліпідів у молюсків на більшості станцій відсутня (Р ,05) і вияв-лена лише між 5 і 1-ю станціями з червня по жовтень (P ,05). На 5 та 4-й станціях з вільним водообміном максималь-ний вміст ліпідів у жовтні досяг, відповідно, 2,0 і 1,7 %, а на 1-й станції з обмеженим водообміном – 1,1 %.

ВМІСТ КОМПОНЕНТІВ ХІМІЧНОГО СКЛАДУ РІЗНИХ ТКАНИН МІДІЙ НА РІЗНИХ СТАДІЯХ РЕПРОДУКТИВНОГО ЦИКЛУ

Дані по вмісту глікогену у різних органах мідій на різних стадіях репродуктивного циклу (2002–2003 рр.) на 5-й станції з вільним водо-обміном біля мису Лан-жерон подані на графіку (рис. 8).

Вміст глікогену на 5-й станції в гонадах та гепатопанкреасі вищий, ніж на 1-й станції. Максимум на обох станціях відзначається у гонадах, мінімум – у зябрах. Найбільшого рівня запаси глікогену досягають на стадії статевого спокою у всіх органах. З початком оогенезу вміст глікогену у гонадах знижувався, досягаючи мінімуму на стадії вимету, оскільки вуглеводи витрачаються на вітеллогенез. На стадії III С (відновлення гонади між двома виметами) і при переході до статевого спокою, з розвитком везікулярних клітин глікоген знову накопичується. У гонадах різниця у вмісті глікогену на різних стадіях найсильніша, трохи менша – в гепатопанкреасі і майже відсутня в зябрах. Зниження вмісту глікогену в гепатопанкреасі відбувається при переході від переднерестової стадії до стадії вимету. В гепатопанкреасі різниця у вмісті глікогену між стадією статевого спокою та переднерестовою не виявлена (Р ,05). Мабуть, розви-ток гонадотропної тканини протікає за рахунок гліко-гену, накопиченого в самих гонадах. В зябрах зменшення вмісту глікоге-ну спостерігається при переході від статевого спо-кою до початку гамето-генеза. Різниця у вмісті глікогену між стадією ста-тевого спокою та стадією вимету виявлена на обох станціях (P < 0,05).

Сумарними ліпідами найбільш багатий гепато-панкреас – їх вміст 0,98–2,47в гонадах – ,53–1,53в зябрах – ,30–0,92сирої маси (рис. ).

В усіх органах вміст сумарних ліпідів макси-мальний в період дозрі-вання статевих продуктів, оскільки вони є важливим компонентом зрілих ооци-тів; тому переднерестова стадія перевищує всі інші (P < ,05). Мінімум відмі-чений у період вимету статевих продуктів.

Вміст сухої речовини в гонадах та гепатопанкреасі максимальний на переднерестовій стадії, мінімальний – на стадії вимету. Після нересту суха маса гонад знизилася у 1,9, гепатопанкреасу – у 1,7 разів. Найменший середньорічний вміст на всіх стадіях репродуктивного циклу спостерігався в зябрах.

Вологість органів мідій варіює в межах 73–89на різних стадіях репродуктивного циклу. Максимальний вміст вологи відмічений у зябрах: 85–89на всіх стадіях репродуктивного циклу. Різниці у гонадах та у гепатопанкреасі на різних стадіях репродуктивного циклу не знайдено (Р ,05), за винятком стадії відновлення гонади між двома виметами, коли різниця відмічається на обох станціях. Найбільший вміст вологи спостерігається на стадії вимету: в гонадах – 85,5 % та у гепатопанкреасі – 83,3%. Мінімальний вміст вологи в гонадах (72,5%) виявлено на переднерестовій стадії, коли гонади наповнені статевими продуктами і йде витрата накопиченого глікогену.

Динаміка абсолютної кількості (у мг) глікогену і сумарних ліпідів повторює динаміку відносних величин.

Сира маса мідій складала 990–1552 мг, з максимумом на переднерестовій стадії – в основному за рахунок гонад, маса яких складала на цій стадії 450 мг, у меншій мірі за рахунок гепатопанкреаса – 293 мг. Мінімум відмічено на стадії вимету (183–219 мг відповідно). Подібна динаміка відмічена і в окремо взятих цих органах. Після вимету маса гонад майже в 2,5 рази нижча, ніж перед нерестом, гепатопанкреасу – в 1,3 рази. Маса зябер на всіх стадіях вірогідно нижча і коливається – 146–188 мг.

Кількість глікогену в гонадах складає 1,1–17,8 мг, в гепатопанкреасі – 0,9–5,3 мг, в зябрах – 0,5–1,6 мг. В гонадах максимум спостерігається на стадії статевого спокою; в гепатопанкреасі на переднерестовій стадії; з настанням вимету воно різко знижується до мінімуму в усіх органах. Різниця у вмісті глікогену між гонадами і гепатопанкреасом відмічена на всіх стадіях репродуктивного циклу, окрім стадії вимету. У зябрах відмінностей на різних стадіях репродуктивного циклу не виявлено (P ,05). Динаміка вмісту глікогену у зябрах на 5 і 1-й станціях має подібний характер, але на станції з вільним водообміном його кількість вища.

Кількість сумарних ліпідів в гонадах та гепатопанкреасі не відрізняється, вона максимальна на переднерестовій стадії (7,26–7,68 мг), мінімальна – на стадії вимету (1,17–1,98 мг). В зябрах ліпідів менше (P < 0,05) на всіх досліджуваних стадіях – 0,60–1,85 мг.

Найбільша кількість сухої речовини відмічена на переднерестовій стадії в гонадах та гепатопанкреасі – 127,8 та 82,7 мг відповідно, мінімум – на стадії вимету – 26,9 і 36,7 мг. В зябрах різниці на різних стадіях репродуктивного циклу не виявлено.

Найбільша кількість вологи відмічена також на переднерестовій стадії: в гонадах 32,4 мг, гепатопанкреасі – 21,1 мг, у зябрах – 16,0 мг. Після вимету вона мінімальна: 15,7, 18,2 і 14,6 мг відповідно. В зябрах кількість вологи стабільна.

Гонадо-, гепато- та зяброво-соматичні індекси відображають питому масу кожної з досліджених тканин в тілі мідій. Динаміка розглянутих індексів у певній мірі відповідає динаміці сирої маси досліджених органів. Звертають на себе увагу “ножиці” в гонадо- і гепатосоматичному індексах при дозріванні мідій (стадії I–II і III А), коли при збільшенні маси гонад частка, що припадає на масу гепатопанкреасу, зменшується. При виметі відбувається зворотний процес: різке зменшення маси гонад приводить до збільшення гепато-соматичного індексу, хоча маса гепатопанкреасу при цьому не збільшується.

Статеві особливості хімічного складу мідій вивчали в листопаді 2002 р. та березні 2003 р. Залежність відносного вмісту глікогену від стадій репродуктивного циклу однакова для обох статей. У самців в березні вміст глікогену нижчий, ніж у самок на переднерестовій стадії (2,70 і 3,88 % відповідно) і на стадії відновлення гонад між двома виметами (0,81 і 1,28 відповідно). Статевих відмінностей у вмісті сумарних ліпідів не виявлено, за винятком стадії вимету. На цій стадії в гонадах у самців вміст сумарних ліпідів нижчий (0,32 %), ніж у самок (0,52 %). Статеві відмінності у вмісті вологи відсутні. Різниця у вмісті сухої речовини виявлена тільки на стадії відновлення гонади між двома виметами: в березні в гепатопанкреасі у самців цей вміст нижчий, ніж у самок (22,96 і 26,06 % відповідно). Аналіз абсолютного вмісту компонентів хімічного складу тканин мідій не виявив статевих відмінностей у органах щодо сирої та сухої маси, а також за морфо-функціональними індексами на всіх стадіях репродуктивного циклу. У самців в березні вміст глікогену був нижчим у гонадах на переднерестовій та стадії відновлення гонади між виметами; сумарних ліпідів – на стадії вимету у гонадах (0,52 порівняно з самками 1,02 мг) та гепатопанкреасі (1,77 і 2,44 мг відповідно); волога – в гонадах також на стадії вимету.

ОБГОВОРЕННЯ: ЗНАЧЕНЕННЯ ЕКОЛОГО-ФІЗІОЛОГІЧНИХ ПІДХОДІВ В ОЦІНЮВАННІ ПОПУЛЯЦІЇ МІДІЙ

Несприятливі умови існування Mytilus galloprovincialis Lam. в Одеській затоці (антропогенний прес, евтрофікація, що веде до гіпоксії, часті замори) призводять до великої нестійкості вмісту глікогену в тілі молюсків. Проте, вміст глікогену – основного запасного джерела енергії в тілі молюсків – у різних фенотипів мідій з Одеської затоки вірогідно не відрізняється. Мабуть, відсутність цієї різниці пов'язана з надзвичайно великою лабільністю вмісту глікогену в тілі мідій, яка “перекриває” їх фенотипічні особливості.

Максимальний вміст глікогену в тілі мідій, який відмічається влітку (червень – липень), коли у молюсків завершується накопичення цього енергетичного субстрату, в природних популяціях Одеської затоки істотно нижчий, ніж в районі Криму (2,98 і 5,20–5,70 % відповідно). Найважливіші екологічні чинники, які могли б вплинути на рівень вмісту глікогену в тілі мідій – це вміст кисню та забезпеченість їжею. За наявними даними, вміст кисню в прибережній зоні Криму влітку складає 4,94–8,28 мл/л (Павлова та ін., 1999), а в Одеській затоці 4,1–6,8 мл/л (Гаркава та ін., 2000). Навпаки, концентрація фітопланктону в Одеській затоці значно вища (максимум – 13160 мг·м-3) (Нестерова та ін., 1992), ніж в районі Криму (максимум – 95мг·м-3 ) (Сенічкіна, 1995). Отже, чинником, що визначає рівень вмісту глікогену в тілі мідій в порівнюваних районах, повинен бути кисень (точніше, забезпеченість ним мідій). Глікоген – найважливіший енергетичний субстрат, що використовується двостулковими молюсками на енергетичні потреби як при нормальному існуванні, так і при нестачі кисню – за рахунок гліколізу. І дійсно, насиченість води киснем на природних субстратах в 1985 р. складала всього 55–60(Гаркава та ін., 1990), що відповідає “передгіпоксійному” стану молюсків (Столбов, Вялова, 2001; Трусєвич та ін., 2004).

Особливо чітко різниця у максимальних рівнях вмісту глікогену у мідій виявляється при порівнянні даних, одержаних на п'яти прибережних станціях з різною інтенсивністю водообміну в 1998 р. Інтенсивність водообміну може служити інтегральним показником стану середовища, що визначає як забезпеченість мідій киснем, так і їжею. Рівень вмісту глікогену послідовно зменшується від п'ятої станції з вільним водообміном до першої – з обмеженим (4,9–4,0–3,3–2,5–2,1 %). Чисельність (11,541 тис. екз/м2), біомаса (18,058 кг/м2) і добовий об'єм фільтрації (39,55м3/доб) мідій на п'ятій станції вищі, ніж на першій (8,032 тис. екз/м2, 6,641 кг/м2 і 15,86 м3/доб відповідно) (Говорін та ін., 2004). До речі, вищий рівень глікогену у мідій на п'ятій, четвертій і третій станціях (1998 р.) порівняно з природним субстратом (1985–1987 рр.) можна пояснити тим, що в прибережній зоні, де були розташовані станції, глибина складала 1,5 м, а в зоні природних субстратів – близько 11 м, і, отже, у поверхневому шарі води концентрація кисню повинна бути вищою.

Особливо чітко виявляється різниця в максимальному вмісті глікогену у мідій при порівнянні розглянутих вище молюсків з мідіями, вирощуваними в марікультурі на колекторах. Дані 1985–1987 рр. показують, що останні за цим показником перевищують перших в 1,8 рази (в 1985 р. мідії колекторів містили 5,15 % глікогену, а мідії з природних субстратів – 2,98 %; в 1986 р. відповідно – 5,49 та 3,20 %; а в 1987 р. – 6,41 та 3,55 %). Така значна різниця, поза сумнівом, пов'язана з кращими кисневими умовами мешкання мідій на колекторах. Але особливо чіткими є дані щодо змісту глікогену у мідій, вирощених в різних частинах колектора: у верхній частині 4,58 %, середній – 4,00 % та нижній – всього лише 2,68 % (1991 р.); та 3,90 %, 3,45 %, 2, 00 % відповідно (1992 р.). Більш того, вміст глікогену у мідій в зовнішній частині друзи вищий, ніж у внутрішній в 1991 р. в 1,6 рази, а в 1992 р. – в 1,8 рази. Матеріали, одержані на мідіях, вирощених на колекторах, підтверджують виявлену вище залежність вмісту глікогену від інтенсивності водообміну та забезпеченості молюсків киснем.

Поряд із забезпеченістю киснем, на рівень вмісту глікогену в тілі мідій в Одеській затоці суттєво впливає і забезпеченість їжею. При цьому в біотопах, що порівнюються, забезпеченість киснем і їжею повинні бути зв'язані прямою залежністю. Не диференціюючи обидва ці чинники, можна стверджувати, що розглянутий нами показник – вміст глікогену у тілі мідій під час досягнення максимального рівня (червень – липень) може характеризувати стан мідій у зв'язку із особливостями їх мешкання та є індикатором як цього стану, так і умов, що його визначають.

Одержані дані дозволяють охарактеризувати сезонну динаміку досліджених показників у мідій. У весняні місяці в тілі молюсків збільшується вміст глікогену до максимуму в червні – липні; в другій половині літа він різко падає; восени, як правило, знову зростає, а в грудні знову знижується. Очевидно, ця динаміка пов'язана з динамікою фізіологічного стану, в першу чергу, з репродуктивними циклами мідій.

Як відомо з літературних джерел (Горомосова, Шапіро, 1984) і підтверджено нашими подальшими дослідженнями, вміст глікогену в тілі мідій тісно пов'язаний з періодами репродуктивного циклу. Це свідчить про те, що період вимету припадає на початок весни, а період статевого спокою на кінець весни – початок літа. Друга половина літа відповідає періоду другого вимету, а більша частина осені – знову періоду спокою.

Вміст сумарних ліпідів значно нижчий, ніж вміст глікогену (в 3,6 рази влітку і в 1,9 – восени). Весною відбувається їх накопичення, влітку – стабілізація з деяким зниженням до кінця сезону, потім – накопичення восени. Відомо, що ліпіди у двостулкових молюсків, на відміну від глікогену, пов'язані з пластичним, а не з енергетичним обміном (Хочачка, Сомеро, 1977). Вказані відмінності річної динаміки цих компонентів, можливо, свідчать про різну спрямованість обох метаболічних процесів.

В міру дозрівання гамет як відносний, так і абсолютний вміст глікогену у гонадах значно зменшується, а у гепатопанкреасі та зябрах залишається стабільним. При виметі статевих продуктів його вміст різко падає як в гонадах, так і в гепатопанкреасі. Далі, при переході до статевого спокою, відбувається накопичення глікогену в гонадах та гепатопанкреасі. Значне зменшення вмісту глікогену в гонадах при виметі, очевидно, пов'язане з переходом його у виметані статеві продукти, де він використовується не тільки в енергетичному, але і в пластичному метаболізмі. Це підтверджує положення про те, що глікоген є важливим енергетичним субстратом, що бере участь у забезпеченні дозрівання та вимету гамет у мідій.

Відносний вміст сумарних ліпідів найбільш високий у гепатопанкреасі; на другому місці знаходяться гонади, на третьому – зябра. Абсолютний вміст (мг) ліпідів у гепатопанкреасі та гонадах вірогідно не відрізняється.

Динаміка сумарних ліпідів, на відміну від глікогену, інша: вони накопичуються при дозріванні гонад до переднерестової стадії і залишаються на стабільному рівні після вимету статевих продуктів: на стадії відновлення гонади між двома виметами і стадії переходу до статевого спокою. Лише під час вимету вміст сумарних ліпідів, як і глікогену, різко падає. У зябрах вміст ліпідів, на відміну від глікогену, не такий стабільний: він помітно збільшується до моменту завершення дозрівання гамет. Накопичення сумарних ліпідів до завершення дозрівання статевих продуктів, очевидно, свідчить про їх роль як “пластичного” матеріалу у формуванні ооцитів та переході його у виметані статеві продукти. Звідси і різниця у спрямованості динаміки вмісту ліпідів – “пластичного” матеріалу – від початкової стадії гаметогенезу до його закінчення (накопичення), порівняно з глікогеном (витрата). Разом з гонадами, така ж різниця спостерігається і в гепатопанкреасі – органі, в якому відбувається метаболічна трансформація як енергетичних (глікоген), так і “пластичних” субстратів (зокрема, ліпідів).

У зябрах рівень ліпідів коливається сильніше, ніж рівень глікогену: їх вміст помітно збільшується до моменту завершення дозрівання гамет. Стабільність вмісту глікогену в них, очевидно, свідчить про необхідність підтримки енергетичного обміну на рівні, що забезпечує нормальне функціонування організму молюсків при дозріванні, а підвищення вмісту сумарних ліпідів на переднерестовій стадії – можливо, про структурно-функціональне забезпечення цього органу при підвищеному навантаженні, пов'язаному з накопиченням “пластичного” матеріалу в гонадах та гепатопанкреасі.

Приведені дані про зв'язок стадій зрілості самок мідій з вмістом глікогену та сумарних ліпідів в органах дозволяють використовувати ці компоненти хімічного складу як індикатори фізіологічного стану молюсків при аналізі їх динаміки впродовж річного циклу. Накопичення ліпідів, як і накопичення глікогену, певно, пов'язане з високою чисельністю фітопланктону (Теренько, 2005).

Динаміка вмісту сухої речовини в тканинах (органах) мідій залежно від стану статевих продуктів була такою ж самою, як і динаміка сумарних ліпідів. Різниця була лише в тому, що відносний вміст сухої речовини і ліпідів в гепатопанкреасі і гонадах вірогідно не відрізнявся. Абсолютний вміст сухої речовини на стадії завершення вимету в гонадах значно вищий, ніж в гепатопанкреасі.

Таким чином, процес дозрівання гамет у мідій з позицій динаміки досліджених нами біохімічних показників полягає в накопиченні пластичного матеріалу, ліпідів і, поза сумнівом, білку, про який можна судити по “безвуглеводній знежиреній органіці” (БЗО). Цей процес забезпечується витрачанням основного енергетичного субстрату – глікогену.

Серед інших показників складу тканин мідій слід звернути увагу на динаміку вмісту води (вологість) у цих молюсків в процесі дозрівання та вимету. Величина цього показника знаходиться у зворотньому співвідношенні із вмістом сухої речовини, але має самостійне значення. По-перше, саме за вмістом вологи спостерігаються найбільші розбіжності між динамікою відносних та абсолютних величин. Максимальна кількість вологи у мідій виявлена при завершенні дозрівання на переднерестовій стадії у гонадах. Це природно, оскільки обводнення гонад є “стартовим сигналом” для початку вимету. Після вимету волога гонад різко зменшується. Відносний же вміст вологи міняється протилежним чином. Він мінімальний при завершенні дозрівання (через велике накопичення “пластичного матеріалу”) і максимальний – після вимету через зменшення у генеративній тканині і гепатопанкреасі органічних компонентів.

Сира маса тіла мідій і всіх досліджених органів на різних стадіях репродуктивного циклу змінюється так само, як і вміст абсолютних кількостей сухої речовини, вологи, БЗО і ліпідів (виключення – глікоген). Внесок в сиру масу кожного з компонентів відповідає порядку їх переліку. Максимум сирої маси спостерігається на переднерестовій стадії, мінімум – на стадії вимету. Найбільший внесок в сиру масу мідій роблять гонади, потім гепатопанкреас, на третьому місці – зябра,