Table Of ContentПАРАЗИТОЛОГИЯ, 50, 1, 2016
УДК 595.132:597.6
ВЛИЯНИЕ ЗИМОВКИ ОЗЕРНОЙ ЛЯГУШКИ
НА РЕПРОДУКТИВНУЮ СТРУКТУРУ
ГЕМИПОПУЛЯЦИИ COSMOCERCA ORNATА
(NEMATODA: COSMOCERCIDAE)
© А. А. Кириллов,* Н. Ю. Кириллова
Институт экологии Волжского бассейна Российской академии наук
ул. Комзина, 10, Тольятти, 445003
* E-mail: [email protected]
Поступила 02.04.2015
Изучена структура адультной группировки гемипопуляции Cosmocerca ornata
(Dujardin, 1845) — паразита озерной лягушки Pelophylax ridibundus (Pallas, 1771).
В период зимовки земноводных репродуктивная структура гемипопуляции С. ornata
характеризуется наличием только зрелых самок и самцов паразитов. Заражение лягу-
шек нематодами не происходит. Отмечена частичная элиминация особей С. ornata.
В оцепеневших амфибиях не наблюдаются рост, созревание и размножение пара-
зитов. После выхода хозяев из зимовки в течение мая—июня адультная группиров-
ка гемипопуляции С. ornata представлена прошлогодней и новой генерациями. Про-
должительность жизни самок весенне-летних генераций — более месяца. Пере-
зимовавшие самки С. ornata живут в амфибиях около 9 мес. Выявлено достоверное
влияние температуры воды на процесс поступления С. ornata в популяцию амфи-
бий.
Ключевые слова: нематоды, Cosmocerca ornata, адультная группировка, репро-
дуктивная структура гемипопуляции, озерная лягушка, Pelophylax ridibundus, зимов-
ка, Самарская Лука.
В процессе эволюции земноводные и другие пойкилотермные живот-
ные приобрели зимнее оцепенение как адаптацию к переживанию низких
температур и недостатку пищи. В период зимовки у амфибий сильно за-
медляются все физиологические процессы, температура тела не отличает-
ся от температуры окружающей среды, они в это время не питаются, дыха-
ние замедляется и осуществляется только через кожу (Tattersall, Ultsch,
2008; Wells, 2010).
У гельминтов существуют две стратегии переживания неблагоприят-
ных условий зимы: зимовка вне организма хозяина на свободноживугцих
стадиях, либо переживание стрессовых зимних условий в организме хозя-
ина (Chute, 1964; Callait, Gauthier, 2000).
21
Ранее изучение влияния зимнего оцепенения озерных лягушек Pelo-
phylax ridibundus (Pallas, 1771) на их гельминтов проводилось Дуби-
ниной (1950) в дельте Волги и Мазурмовичем (1951) в окрестностях
Киева.
Популяция Cosmocerca ornata (Dujardin, 1845) состоит из ларвальной
гемипопуляции (личинки I—III возрастов), находящейся во внешней (вод-
ной) среде, и гемипопуляции паразитов в амфибиях, которая делится на
ларвальную (личинки IV возраста) и адультную (самцы и самки) группи-
ровки. С. ornata является геогельминтом: как и у других представителей
сем. Cosmocercidae, жизненный цикл этого вида осуществляется без учас-
тия промежуточных хозяев (Anderson, 2000).
Целью нашего исследования стало изучение влияния зимовки озерной
лягушки на динамику формирования структуры адультной группировки
гемипопуляции С. ornata. Использованы подход к описанию структуры
популяции паразитов и терминология, предложенные Беклемишевым
(1959). Введенный им термин «гемипопуляция» соответствует понятию
«инфрапопуляция» (infrapopulation) в англоязычной литературе (Bush,
Holmes, 1986; Bush et al., 1997).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Сбор материала осуществлялся в Мордовинской пойме Саратовского
водохранилища (стационар «Кольцовский» ИЭВБ РАН, г. Тольятти) с ап-
реля 2010 по апрель 2011 г. Отлов озерных лягушек производился из про-
токи Студенка (53° 10' N, 49°26' Е) каждые 10 дней. Методом неполного
гельминтологического вскрытия исследовано 795 особей амфибий разного
возраста и пола, из которых головастики (90 особей) оказались свободны-
ми от С. ornata и в дальнейшем анализе не учитывались. Всего собрано
1257 экз. нематод: 1147 самок и 110 самцов.
Статистическая обработка материала проведена общепринятыми мето-
дами (Бреев, 1972). Для характеристики зараженности озерных лягушек
нематодами использовали общепринятые в паразитологии показатели: эк-
стенсивность инвазии (ЭИ, %), интенсивность инвазии (ИИ, экз.), индекс
обилия гельминтов (ИО, экз.), ошибка среднего (ш ). Для оценки зависи-
х
мости процесса поступления С. ornata в популяцию озерных лягушек от
температуры воды применялся дисперсионный анализ (Лакин, 1990).
Озерные лягушки в условиях Самарской Луки в период с середины ок-
тября по середину апреля находятся на дне водоемов (преимущественно с
проточной водой). В период зимовки земноводные зарываются в ил, под
опавшую листву, на глубине 0.5—1.0 м (Гаранин, 1983). В зимний период
для амфибий нами была устроена зимовка в той же протоке, где были про-
ведены исследования в теплое время года (см. выше). Отловленных в кон-
це октября земноводных разного возраста и пола мы помещали в рыболо-
вецкие садки с субстратом из опавших листьев. Садки погружали на дно
водоема на глубину 1.0 м при температуре воды 6.0—6.5 °С. В зимние ме-
сяцы лягушек отбирали из садков из-подо льда также каждые 10 дней, при
этом измеряли температуру воды термометром в оправе ТМ-10. В период
май—октябрь температуру воды измеряли ежедневно в 10 стационарных
22
Таблица 1
Зараженность озерных лягушек Cosmocerca ornata в течение года
(апрель 2010 г.—апрель 2011 г.)
Table 1. Indices of the infestation of marsh frogs by Cosmocerca ornata during a year
(from April 2010 to April 2011)
Месяц tL c1p NB2 N.33 эи, % ИИ, экз. ИО, экз.
Апрель 7.7 48 7 14.6 ± 5.2 1—9 0.5 ± 0.3
Май 14.6 61 25 41.0 ± 6.3 1—26 2.8 ± 0.8
Июнь 19.3 39 30 77.0 ± 6.8 1—18 4.3 ± 0.8
Июль 23.9 56 37 66.1 ± 6.4 1—21 4.0 ± 0.7
Август 22.8 87 43 49.4 ± 5.4 1—22 2.5 ± 0.5
Сентябрь 16.2 93 48 51.6 ± 5.2 1—24 1.8 ± 0.3
Октябрь 9.1 67 32 47.8 ± 6.1 1—12 1.6 ± 0.3
Ноябрь 5.4 58 22 37.9 ± 6.4 1—9 1.2 ± 0.3
Декабрь 4.2 41 12 29.3 ± 7.2 1—10 1.0 ± 0.4
Январь 4.2 38 10 26.3 ± 7.2 1—8 0.6 ± 0.2
Февраль 4.2 43 10 23.2 ± 6.5 1—7 0.5 ± 0.2
Март 4.2 35 6 17.1 ± 6.5 1—3 0.3 ± 0.1
Апрель 6.8 39 6 15.4 ± 5.8 1—3 0.3 ± 0.1
Примечание. 1 — t — среднемесячная температура воды, 2 — N — количество исследо-
cp B
ванных амфибий,3 — N — количество зараженных амфибий.
3
точках протоки. Данные по среднемесячной температуре воды приведены
в табл.1.
Нами проведен эксперимент по исследованию выживания свободножи-
вугцих личинок С. ornata I—III возрастов при температурных условиях зи-
мовки в воде. Использовали 120 личинок (по 40 экз. каждого возраста).
Для получения личинок разных возрастов личинок I возраста, полученных
от самок нематод в августе 2013 г., помещали в воду в чашки Петри
(4.0 см), где они претерпевали развитие, достигая II и III возрастов (Ки-
риллова, Кириллов, 2015а). Затем личинок нематод раздельно для каждого
возраста помещали в стеклянные емкости с водой 0.1 л и содержали при
температуре 2—3 °С в холодильнике до июня 2014 г. Контроль проводили
каждую неделю на протяжении 9 мес.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Структура жизненного цикла Cosmocerca ornata
По нашим наблюдениям, личинки С. ornata покидают яйцевые оболоч-
ки внутри матки зрелой самки и, не задерживаясь, сразу же выходят через
вульву непосредственно в кишечнике хозяина, а оттуда — в окружающую
среду. Таким образом, имеет место нормальное яйцеживорождение. Нами
не отмечена линька личинок паразитов как внутри яйцевой оболочки, так
и в матке самок нематод (Кириллова, Кириллов, 2015а).
23
Последовательное развитие личинок С. ornata I, II, III возрастов проис-
ходит в воде. Именно они и составляют свободноживущую личиночную
гемипопуляцию этого вида.
Инвазионными для хозяина являются личинки III возраста, у которых
гонады не просматриваются, пол не идентифицируется (Кириллова, Ки-
риллов, 2015а). В хозяине личинки III возраста претерпевают третью линь-
ку, превращаясь в личинок IV возраста, у которых пол определяется.
Затем в четвертой линьке личинки IV возраста превращаются в полово-
зрелых самцов и самок. Личинки IV возраста и взрослые нематоды состав-
ляют паразитическую гемипопуляцию С. ornata.
Завершившие метаморфоз нематоды в летне-осенний период года нахо-
дятся в лягушках на разных стадиях развития. Нами выделены 5 возраст-
ных групп у самок С. ornata и 2 — у самцов. Возрастные группы паразитов
устанавливались с учетом размеров тела и степени развития их половой
системы: I — молодые самки и самцы нематод с формирующейся половой
системой (рис. 1, а; 3, а); II — самки с яйцами в матке; самцы со спермато-
цитами и сперматидами в семеннике и спермиями в семяпроводе (рис. 1,
б; 3, б); III — самки с яйцами, содержащими личинок (рис. 2, а, б); IV —
самки уже отродившие личинок, матка пустая, растянутая (рис. 2, в) (см.
ниже «Таблицу для определения...»).
В зимне-весенний период мы обнаружили зимующих нематод на возра-
стной стадии IV (рис. 4). Они повторно участвуют в размножении в сле-
дующем году своего двухлетнего жизненного цикла, с конца апреля
до июня. Эти нематоды предыдущего поколения легко отличимы от нема-
тод нового поколения паразитической гемипопуляции текущего года, так
как последние находятся на стадии личинок IV возраста и половозрелых
нематод I возрастной группы. Перезимовавшие и приступавшие к раз-
множению зрелые самки нами были выделены в отдельную V возрастную
группу: V (II') — самки, у которых весной происходит рециклирование
половой системы (матка заполнена яйцами); V(III') — самки, у которых
в яйцах содержатся личинки; V(IV') — самки, уже отродившие личинок,
матка пустая, растянутая. Единичная встречаемость перезимовавших
самцов С. ornata не позволила нам выделить их в отдельную возрастную
группу.
Таким образом, в апреле—мае обнаруженные нами в лягушках зрелые
паразиты — это нематоды прошлогодней генерации. Молодые самки и
самцы нематод I возрастной группы (новая генерация) отмечены только во
второй половине мая (табл. 2). В июне, когда одновременно в лягушках
встречаются зрелые паразиты прошлогодней и весенне-летних генераций,
нематоды разных поколений не отличаются по степени развития половой
системы, но четко различаются по размерам тела. Перезимовавшие самки
крупнее самок весенне-летних генераций. Так, длина самок прошлогодней
генерации изменяется от 5.05 до 7.11 мм, а длина самок новых генера-
ций — от 3.50 до 4.84 мм (табл. 3). Редко встречающиеся перезимовавшие
зрелые самцы имели длину тела 1.91—2.56 мм.
24
Рис. 1. Самки Cosmocerca ornata I и II возрастных групп.
а — самка I возрастной группы, б — самка II возрастной группы, ан — анус, в — вульва, вг — вагина,
гло — глотка, гу — губы, зб — задний бульбус, к — кишечник, кл — клоака м — матка, нк — нервное
кольцо, спр — семяприемник, cm — стома, я — яичник, яв — яйцевод, яц — яйца.
Fig. 1. Cosmocerca ornata females of I and II age groupings.
25
Рис. 2. Самки Cosmocerca ornata III и IV возрастных групп.
а — самка III возрастной группы, 6 — яйца с личинками, в — самка IV возрастной группы, лич — личин-
ки внутри яйцевых оболочек, эо — экскреторное отверстие. Остальные обозначения те же, что и на рис. 1.
Fig. 2. Cosmocerca ornata females of III and IV age groupings.
26
Рис. 3. Самцы Cosmocerca ornata I и II возрастных групп.
а — самец I возрастной группы, б — самец II возрастной группы, бл — бляшки ру — рулек с — семенник,
смк — семявыносящий канал, смп — семяпровод, спу — семенной пузырек, сп — спикулы. Остальные
обозначения те же, что и на рис. 1 и 2.
Fig. 3. Cosmocerca ornata males of I and II age groupings.
27
ТАБЛИЦА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА И ПОЛА
ПОЛОВОЗРЕЛЫХ ОСОБЕЙ С. ОRNAТА ВЕСЕННЕ-ЛЕТНИХ ГЕНЕРАЦИЙ
(ПАРАЗИТИЧЕСКОЙ ГЕМИПОПУЛЯЦИИ)
1(8) Имеется вульва, рулек со спикулами отсутствует.
2(3) Матка короткая, занимает не более 1/3 части тела. Яичник укорочен-
ный, без многочисленных петель и изгибов. Дистальный конец яич-
ника не образует расширение самка I возраста (рис. 1, а).
3(2) Матка длинная, занимает 1/3 или более длины тела. Яичник длинный,
образует многочисленные петли и извивы. Дистальный конец яични-
ка образует расширение.
4(7) Матка с яйцами, компактная.
5(6) Матка с яйцами, не содержащими внутри яйцевой оболочки личинок
самка II возраста (рис. 1,6).
6(5) Матка с яйцами, содержащими личинок
самка III возраста (рис. 2, а, б).
7(4) Матка пустая, растянутая самка IV возраста (рис. 2, в).
8(1) Имеется рулек со спикулами, вульва отсутствует.
9(10) В семяпроводе зрелые спермин отсутствуют
самец I возраста (рис. 3, а).
10(9) В семяпроводе зрелые спермин имеются
самец II возраста (рис. 3,6).
Выживаемость свободноживущих личинок
Cosmocerca ornataпри низких температурах
Для выяснения возможности выживания личинок нематод при низких
температурах нами был поставлен эксперимент. Личинок разного возраста
мы поместили в условия, приближенные к зимовке подо льдом. За все
время наблюдений (9 мес) отмечена единичная гибель личинок I возрас-
та — 7 экз. и II — 3 экз. Все личинки III возраста сохранили жизнеспособ-
ность до конца эксперимента. Доля погибших составила 8.3 % общего чис-
ла личинок. Линек у личинок не наблюдалось. Следовательно, свободно-
живущие личинки (I, II, III возрастов) сохраняют жизнеспособность в воде
при 2—3 °С более 9 мес.
Динамика формирования адультной группировки
паразитической гемипопуляции Cosmocerca ornata
Характер распределения С. ornata в популяции озерных лягушек и осо-
бенности структуры адультной группировки гемипопуляции паразитов
представлены в табл. 1,2 .С. ornata встречается у лягушек круглогодично.
Показатели заражения амфибий нематодами в течение всего года претер-
певают изменения (табл. 1).
Заражение лягушек С. ornata начинается во второй половине мая. Пер-
вое обнаружение нематод I возрастной группы в амфибиях в 2010 г. при-
ходится на 19 мая; в 2011 г. — на 26 мая. Инвазия земноводных нематода-
28
Рис. 4. Перезимовавшая самка Cosmocerca ornata IV возрастной груп-
пы (март).
Обозначения те же, что и на рис. 1.
Fig. 4. Over wintered Cosmocerca ornata female of IV age grouping
(March).
ми продолжается весь теплый период года по сентябрь
включительно. Только в этот период в лягушках реги-
стрируются С. ornata I возрастной группы (табл. 2).
Максимальные показатели заражения паразитами отме-
чены в летние месяцы (июнь—август) (табл. 1). Пик за-
раженности амфибий С. ornata приходится на июнь —
77.0 %, 4.3 экз. (табл. 1).
Осенью, начиная с октября, наблюдается снижение
показателей инвазии лягушек С. ornata, которое про-
должается в течение всей зимовки хозяев (табл. 1).
Своего минимума показатели заражения достигали в
конце зимовки — в начале апреля 2010 и 2011 гг.
(табл. 1). Самки С. ornata, в матке которых находятся
яйца со сформированными личинками — V (ПГ) и
III групп, в амфибиях обнаруживаются только в период
с мая по октябрь (табл. 2). К началу ноября все самки
нематод отрождают личинок. Начиная с этого времени
и до выхода хозяев из зимовки (начало апреля) самки
С. ornata представлены только IV возрастной группой.
Самцы нематод II группы встречаются в популяции ля-
гушек круглогодично (табл. 2).
После выхода лягушек из зимовки адультная груп-
пировка С. ornata представлена самками IV, V(II') и
единичными самцами II возрастных групп (табл. 2).
У перезимовавших самок нематод в конце апреля отме-
чено формирование яиц в матке. Отрождение личинок
перезимовавшими самками V(III') группы начинается
уже в начале мая.
В июне доля самок С. ornata I и V(III') возрастных
групп в лягушках сокращается, а нематоды V(II') груп-
пы уже не встречаются. В то же время появляются па-
разиты II и III возрастных групп. Доля паразитов V(IV')
группы в этот месяц минимальна (табл. 2).
Отмечено достоверное снижение средней длины са-
мок С. ornata в период с ноября (5.53 ±0.11 мм) по апрель (4.80 ±
±0.11 мм) при Р< 0.001; самцов — с 2.38 ± 0.07 мм в ноябре до
2.14 ± 0.08 мм в апреле при Р < 0.05 (табл. 4).
Для выяснения роли температуры воды на динамику поступления не-
матод I возрастной группы в популяцию амфибий нами проведен диспер-
сионный анализ, который показал, что температура воды статистически
достоверно (Р > 0.99) влияет на процесс поступления гельминтов в хозяев
(Бф = 6.17 > F = 2.69 при Р< 0.01) (рис. 5).
CT
29
3
0
Таблица 2
Встречаемость отдельных возрастных групп самок и самцов Cosmocerca ornata в популяции озерных лягушек
(апрель 2010 г.—апрель 2011 г.)
Table 2. Occurrence of different age groupings of the males and females of Cosmocerca ornata in marsh frog's population
(from April 2010 to April 2011)
Самки С. ornata Самцы С. ornata
ММеессяяцц
п1 I II III IV V(II') V(III') V(IV') n I II
Апрель 21 0 0 0 10/47.6 11/52.4 0 0 4 0 46
Май 161 77/47.8а 0 0 0 40/24.8 24/15.0 20/12.4 8 2 6
Июнь 156 39/25.0 31/19.9 57/36.5 0 0 26/16.7 3/1.9 10 4/40.0 6/60.0
Июль 214 100/46.7 29/13.6 67/31.3 18/8.4 0 0 0 8 4 4
Август 201 86/42.8 46/22.9 50/24.9 19/9.4 0 0 0 17 7/41.2 10/58.8
Сентябрь 145 19/13.1 9/6.2 77/53.1 40/27.6 0 0 0 20 3/15.0 17/85.0
Октябрь 92 0 2/2.2 29/31.5 61/66.3 0 0 0 15 0 15/100
Ноябрь 59 0 0 0 59/100 0 0 0 10 0 10/100
Декабрь 38 0 0 0 38/100 0 0 0 5 0 5
Январь 21 0 0 0 21/100 0 0 0 2 0 2
Февраль 16 0 0 0 16/100 0 0 0 6 0 6
Март 11 0 0 0 11/100 0 0 0 1 0 1
Апрель 8 0 0 0 8 0 0 0 4 0 4
Примечание. 1 — n — количество собранных паразитов;a — 77/47.8 — слева от черты — количество паразитов в экз., справа от черты — встречаемость
отдельных возрастных групп паразитов, %; 6 — 4 — при выборке нематод меньше 10 экз. приводится только число найденных гельминтов.
