» » Отолиты, или слуховые камешки

Отолиты, или слуховые камешки


Отолиты, или слуховые камешки

Полупрозрачная объемная структура на фотографии — правое внутреннее ухо клюворылой антиморы (Antimora rostrate), глубоководной рыбы из отряда трескообразных. Как и у всех позвоночных животных, у костистых рыб эта структура залегает рядом с головным мозгом и служит органом как слуха, так и равновесия. На картинке великолепно видны полукружные каналы, расположенные в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, их ампулы, а также три отолитовых органа с четко просвечивающим светлым камешком — отолитом — внутри каждого из них. Чувствительность к звукам и положению тела в пространстве достигается за счет работы особых сенсорных полей, улавливающих малейшие колебания и изменения в направлении силы тяжести относительно положения головы — перемещаясь внутри органов, отолиты взаимодействуют с этими сенсорными полями.

Состоят отолиты из мельчайших кристаллов солей кальция — фосфатов или, чаще, карбонатов, которые у большинства рыб соединены в единую структуру при помощи особых белков и гликопротеинов. Ученым же отолиты служат для самых разных целей, о которых и пойдет речь ниже.

Возраст рыбы можно определить по чешуе. Обычно этот метод действительно работает. Если рассмотреть чешуйку костистой рыбы под увеличением, можно увидеть, что она состоит из множества тонких колец — склеритов, диаметр которых увеличивается от центра чешуи к краю (см. Циклоидная чешуя). Такая чешуйка нарастает путем отложения с нижней стороны тончайших костных пластинок. Чем больше тело рыбы, тем больше диаметр пластинки. Получается, что верхняя пластинка на чешуе — это самая старая ее часть, и ей соответствует самое узкое кольцо, а нижняя — самая молодая, с наиболее широкими кольцами. Однако растет рыба в течение года с неодинаковой скоростью, а вслед за ней по-разному растет и чешуя. В теплое время года при обилии корма рост рыбы быстрый, и склериты откладываются на большом расстоянии друг от друга, а в холодное, наоборот, закладка склеритов очень тесная. Так на чешуе каждый год образуются одна зона узких колец и одна зона широких, которые вместе составляют один годовой прирост, по аналогии с годичным приростом на древесине.


Отолиты, или слуховые камешки

Чешуя полосатого лаврака (Morone saxatilis) под световым микроскопом. Черными точками показаны границы годовых приростов. Фото © John Boardman с сайта striperspace.com


Впрочем, не у всех рыб вообще есть чешуя, и тем более не у всех она подходит для определения возраста. Что же делать в таких случаях? Оказывается, похожим образом закладываются зоны летнего и зимнего приростов в костях и в отолитах рыб. Структуры, в которых «записывается» информация об образе жизни организма, принято называть регистрирующими, отолиты — как раз одни из самых информативных регистрирующих структур в теле рыбы. У хрящевых рыб (акулы, скаты и химеры), а также у осетровых и некоторых других особенности структуры отолита не позволяют определить возраст, а вот у костистых — а это большинство рыб — отолиты успешно используются. Для этого извлеченный отолит рассматривают под увеличительным стеклом или бинокуляром. Иногда определить возраст по отолиту возможно в отраженном свете без дополнительной обработки — на одной из его сторон становятся видны рельефные наросты, соответствующие зонам летнего прироста.


Отолиты, или слуховые камешки

Отолит арктического гольца (Salvelinus alpinus) в отраженном свете, справа — его срез, проведенный по серой линии. Цифрами отмечены границы годовых приростов. Видно, что этому отолиту 16 лет. Фото из материалов конференции J. A. Knopp et al., 2012. Indigenous and ecological knowledge for understanding arctic char growth


В остальных случаях некрупные отолиты — обычно менее 1 см длиной — смотрят как в отраженном, так и в проникающем свете. Часто для большей точности метода отолит помещают в различные просветляющие реактивы — например, в воду, глицерин, этиловый спирт. Крупные отолиты трески, минтая, камбалы часто разламывают пополам и изучают годовые кольца на сломе или спиле, который обычно шлифуют или обжигают на открытом пламени, что делает кольца контрастнее. Также могут изготавливать шлифы небольших или тонкие поперечные срезы крупных отолитов. В проходящем свете летние приросты выглядят темными и широкими, зимние — светлыми, полупрозрачными и узкими, а в отраженном свете — наоборот. При высококачественной шлифовке возможно различить даже суточные приросты отолита!


Отолиты, или слуховые камешки

Поперечный срез отолита налима (Lota lota) в проходящем свете. Фото с сайта wyocoopunit.org


Помимо определения возраста, уже более полувека отолиты применяются для примерного вычисления размеров тела особей в разных возрастах, поскольку у рыб, в отличие от наземных позвоночных, и размеры отолита, и размеры тела увеличиваются в течение всей жизни. Зная эмпирическую формулу, определяющую соотношение размеров тела рыб данного вида и их отолитов, можно по границам приростов на отолите определить, какого размера достигала данная особь в данном возрасте.

Отолиты у рыб различаются по строению и форме — в каждой из трех пар отолитов они свои. Но вот «одноименные» отолиты выглядят очень похоже в пределах одного вида. А поскольку видоспецифичная форма отолитов известна, их с успехом применяют в палеонтологических исследованиях и при изучении питания хищных рыб — отолиты обычно сохраняются в желудке хищника.

Но это еще не всё. В последние 25 лет всё большую популярность приобретают методы микрохимии отолитов, такие как спектрометрический и изотопный анализ. Дело в том, что химический состав отолитов преимущественно зависит от состава окружающей среды — в большей степени от ее минерализации, в меньшей степени от температуры среды и от питания рыбы. Кроме того, отолит — структура более или менее консервативная: как правило, то, что в нем отложилось, в нем же и остается. Помимо основного карбоната кальция в структуру отолитов могут включаться ионы других двухвалентных металлов, таких как стронций, барий, магний, а также других химических элементов. В разных водоемах может различаться и изотопный состав воды — например, соотношение стабильных и радиоактивных изотопов кислорода и стронция. Это позволяет исследователям надежно различать жилых (оседлых) и проходных (мигрирующих) рыб, формы из разных водоемов, определять продолжительность морских и пресноводных миграций рыб и даже их примерные маршруты.

При помощи спектрометрии можно установить, как менялось содержание элементов в отолите — например, стронция относительно больше в морской воде, чем в пресной, так что можно сделать вывод о наличии или отсутствии морских миграций в жизни рыбы. У многих рыб, например у некоторых лососевых, центральная зона отолита закладывается на основе тех питательных веществ, что содержались еще в икринке — значит, можно узнать, откуда мать исследуемой особи пришла на нерест, из моря или из реки. Подобные исследования могут быть особенно актуальны в тех случаях, когда информации об экологии вида рыбы недостаточно, например при оценке численности стад промыслового вида. А бывает, что в водоеме сосуществуют различные группы рыб одного вида с неясными взаимоотношениями — например, такое описано у радужной форели из системы калифорнийских рек Сан-Хоакин и Сакраменто. В этой системе сосуществуют и проходная, и жилая (оседлая) формы, но их статус и относительная численность были неясны. При помощи исследования отолитов удалось выяснить, что проходная форма встречается значительно реже, чем жилая, но при этом часть жилых особей произошла от проходных матерей.

Процесс извлечения и подготовки отолитов — исследователи путешествуют вместе с рыбаками и берут отолиты из выловленной рыбы

Подобных исследований, раскрывающих состав окружающей среды в течение жизни рыбы, выполнено к настоящему моменту несколько десятков на самых разных видах, ряд методик можно считать хорошо освоенными, и они продолжают совершенствоваться. Однако нет сомнений, что отолиты еще далеко не всё нам рассказали.

Фото из статьи X. Deng et al., 2011. The inner ear and its coupling to the swim bladder in the deep-sea fish Antimora rostrate (Teleostei: Moridae).

См. также о слуховом аппарате рыб:
1) Рыбки в космосе, «Элементы», 11.04.2017.

Михаил Поляков

10 август 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Окуни, которые быстрее росли в детстве, активнее ведут себя во взрослой жизни

Немецкие ученые показали, что различия в поведении у взрослых речных окуней связаны со скоростью роста в «детстве» — до достижения половой зрелости. Те рыбы, которые быстрее росли в это время, во

Продажа рыбы как бизнес

Торговля рыбой широко распространена, ведь этот продукт пользуется превосходным спросом у населения. В России водится приблизительно 3000 разновидностей, с учетом, что в пресных водах встречается

Почему мы не умираем сразу после секса

Люди не умирают сразу после секса, так как мы — итеропарны, и это отличная новость, потому что другие варианты означают немедленную смерть после спаривания. Итеропарные животные могут давать

Как определить возраст рыбок?

Оказывается, существует довольно простой и доступный способ определения возраста рыбок.

В воде с повышенным содержанием СО2 рыбы «пьянеют» и ведут себя глупо

Оказывается, не только человеку свойственно глупое поведение в состоянии опьянения.
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Дешевый хостинг: преимущества и недостаткиЗемляне наблюдали частичное лунное затмениеНейрохимическая гипотеза происхождения человекаБокал шампанского на термограммеУдаление папилломИнтимная пластикаТемная материя пока никого не убила – и это дает нам информацию о ее природеПреимущества покупки в интернет магазине