Размножение и гибридизация магрибской жабы в лабораторных условиях

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАЗМНОЖЕНИЕ И ГИБРИДИЗАЦИЯ МАГРИБСКОЙ ЖАБЫ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

К.А. Матушкина, А.А. Кидов, А.В. Шульга

Аннотация

Актуальность и цели. Магрибская жаба - единственный представитель рода Bufotes, населяющий Африку. Несмотря на то, что в Северной Африке это фоновый вид, в отдельных районах его численность заметно снижается с каждым годом. В литературе отсутствуют данные о размножении этого вида в лабораторных условиях. Цель работы - охарактеризовать особенности содержания и разведения магрибской жабы в лабораторных условиях. Задачи: получить потомство в лабораторных условиях; изучить основные репродуктивные показатели.

Материалы и методы. Жабы (самка и самец) были получены из Египта в 2006 г. В период с 2006 по 2015 г. жабы содержались по общепринятой для зеленых жаб методике, однако без сезонного изменения температур, и репродуктивное поведение у них не отмечалось. Попытки получения потомства предпринимались три раза в январе 2016, 2017 и 2018 гг. Для стимуляции размножения животным устраивали период зимнего охлаждения в течение 25-35 сут, при температуре 0,3-19,9 °С и влажности 11-72 %. Для дополнительной стимуляции размножения применяли синтетический аналог ганадотропного гормона люлеберина - сурфагон. В экспериментах по гибридизации были задействованы самка B. variabilis и самец B. baturae.

Результаты. Плодовитость магрибской жабы в лабораторных условиях (3069-4378) была значительно ниже отмеченной в природе (9000-15 000). Кладки B. boulengeri были представлены однорядным шнуром диаметром 0,41-0,43 см. Диаметр зародыша составил 0,14-0,16 см. Развитие от икрометания до выхода предличинок продолжалось 3 сут. Общая длина предличинок составила 0,28-0,37 см. Общая длительность эмбриогенеза от откладки яиц до начала питания составила от 8 до 9 сут. При переходе на экзогенное питание личинки имели длину тела 0,32-0,42 см, хвоста 0,32-0,56 см. Общая длительность развития молоди от откладки яиц до полной редукции хвоста составила от 51 до 57 сут. Длина тела молоди после полной редукции хвоста колебалась в пределах 1,21-1,54 см, масса 0,19-0,34 г. Выживаемость в первый год жизни составила 100 %.

Выводы. В лабораторных условиях магрибская жаба демонстрирует более низкие репродуктивные показатели, чем в природе. Весьма быстрые темпы личиночного развития вероятно позволяют использовать для успешного размножения эфемерные водоемы.

Ключевые слова: Bufotes viridis group, Bufotes boulengeri, магрибская жаба, жаба Буланже, лабораторное разведение, репродуктивная биология, гибридизация.

Abstract

K. A. Matushkina, A. A. Kidov, A. V. Shul'ga

REPRODUCTION AND HYBRIDIZATION OF THE MAGHREB TOAD, BUFOTES BOULENGERI (LATASTE, 1879) IN LABORATORY CONDITIONS

Background. The Maghreb toad is a sole African representative of the genus Bufotes. Despite the fact that it is a common species in North Africa, in some areas its abundance has declined significantly. At the same time, in literature there are no data about their reproduction in the laboratory. The purpose: to characterize the features of the maintenance and breeding of the Maghreb toad in the laboratory.

The objectives: to obtain the offspring in the laboratory; to study the main reproductive parameters.

Materials and methods. The toads (a female and a male) were obtained from Egypt in 2006. In the period from 2006 to 2015, the toads were kept according to the generally accepted method of capture for green toads, but without seasonal temperature changes; reproductive behavior was not noted. Attempts to produce offspring have been undertaken three times in January 2016, 2017 and 2018. Artificial hibernation period was used to stimulate the breeding of animals, and lasted 25-35 days at a temperature of 0,3-19,9 °C, mean humidity was 11-72 %. A synthetic analogue of the gonadotropic hormone luliberin (surfagon) was used for additional stimulation of breeding. B. variabilis female and B. baturae male were involved in hybridization experiments.

Results. The fertility of the Maghreb toad in the laboratory (3069-4378) was significantly lower than the same parameter in the wild (9000-15 000). The egg clutches of B. boulengeri were represented by a single string with a diameter of 0,41-0,43 cm. The diameter of embryos was 0,14-0,16 cm. The development from spawning to the cleavage of prelarvae lasted after 3 days. The total length of prelarvae was 0,28-0,37 cm. The total duration of embryogenesis from spawning to the start of exogenous feeding larvae was 8-9 days. The body length of exogenous feeding larvae was 0,32-0,42 cm; the tail length was 0,32-0,56 cm. The total duration of development from spawning to metamorphosis was 51-57 days. The body length of the metamorphosed toads ranged from 1,21 to 1,54 cm, weight was 0,19-0,34 g.

The survival rate in the first year of life was 100 %.

Conclusions. In the laboratory the Maghreb toad is less fecund than in the wild. Probably high rate of larval development allows successful breeding of the Maghreb toads in ephemeral ponds.

Keywords: Bufotes viridis group, Bufotes boulengeri, Maghreb toad, toad Boulanger, laboratory breeding, reproductive biology, hybridization.

Введение

Зеленые жабы рода Bufotes Rafinesque, 1815 остаются одним из ключевых объектов для изучения филогении и филогеографии земноводных Палеарктики, что неминуемо привело к пересмотру таксономического статуса многих форм. Жаба Буланже, B. boulengeri Lataste, 1879, называемая также североафриканской или магрибской, является одним из ярких примеров этой тенденции. Длительное время она рассматривалась в составе широко распространенного в Палеарктике вида - зеленой жабы, B. viridis Laurenti, 1768. Лишь сравнительно недавно ее видовая самостоятельность была доказана молекулярно-генетическими методами [1]. По современному представлению, магрибская жаба - единственный представитель рода, населяющий Африку. К настоящему времени вид известен из Марокко, Алжира, Туниса, Ливии и Египта, проникая вглубь континента до нагорья Ахагар (Южный Алжир) [2, 3]. Несмотря на то, что в Северной Африке эта жаба - фоновый вид, в отдельных районах численность ее заметно снижается с каждым годом; основной причиной исчезновения на сегодня является трансформация водоемов [4]. Магрибские жабы населяют широкий спектр биотопов от прибрежных солоноватых болот до пустынь, диапазон населяемых высот от 0 до 2670 м над уровнем моря. Вид демонстрирует высокую устойчивость к антропогенным изменениям, успешно сохраняясь в агроландшафтах [4]. Также эту жабу можно отнести к числу немногих земноводных, успешно использующих солоноватые водоемы для размножения [5]. В сравнении с центрально-азиатскими представителями рода Bufotes, зоогеография и экология B. boulengeri в природе изучены достаточно полно [2, 5, 6]. В то же время отсутствуют сведения о размножении этого вида в искусственных условиях. В настоящей работе мы представили первые данные о лабораторном размножении магрибской жабы, а также о случаях ее гибридизации с другими представителями рода.

Материалы и методы

Работу осуществляли в лабораторном кабинете зоокультуры кафедры зоологии РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева в период с 2015 по 2018 г. Животные, использованные для дальнейшего разведения (пара половозрелых жаб), были доставлены в Россию из Египта в 2006 г. В период с 2006 по 2015 г. жабы содержались без сезонной динамики температур; репродуктивное поведение у них не отмечалось.

В течение года вне периода размножения взрослых жаб содержали парно в пластиковом террариуме горизонтального типа размером 39 х 28 х 14 см, на глубоком субстрате из смеси опавшей дубовой листвы.

Животных 2-3 раза в неделю вволю кормили двупятнистым сверчком, Grillus bimaculatus De Geer, 1773 лабораторного разведения. Также жабам предлагали личинок большого мучного хрущака, Tenebrio molitor Linnaeus, 1758, большой восковой моли, Galleria mellonella (Linnaeus, 1758), мраморного, Nauphoeta cinerea (Olivier, 1789) и туркестанского, Blatta lateralis (Walker, 1789)тараканов.

Попытки получения потомства по методике, зарекомендовавшей себя ранее [7, 8], предпринимались три раза - в январе 2016, 2017 и 2018 гг.

Для стимуляции размножения животным устраивали период зимнего охлаждения. Предварительно жаб помещали в контейнер с глубоким слоем субстрата, постепенно понижали температуру, а затем переносили в зимовальное помещение. Зимовка проходила при естественном освещении в течение 25-35 сут. Температура в зимовальном помещении колебалась в пределах 0,3-19,9 °C, а влажность воздуха 11-72 %. Далее последовательно поднимали температуру до 19 °С и помещали животных в нерестовые контейнеры. Для дополнительной стимуляции размножения применяли двукратную инъекцию сурфагона в подмышечные лимфатические полости по 12,5 мкг самке и самцу, с интервалами между инъекциями в 24 ч.

Количество яиц в кладках определяли полным поштучным пересчетом, а длину икряных шнуров измеряли линейкой с погрешностью 1 см.

Инкубацию икры, содержание предличинок до перехода на экзогенное питание и дальнейшее выращивание личинок до метаморфоза осуществляли в пластиковых контейнерах размером 57 х 39 х 28 см с уровнем воды 30 см, при температуре 15-23 °С. Подмена 1/3 объема воды в контейнерах с икрой и предличинками на осуществлялась через день, а с момента перехода личинок на экзогенное питание - ежедневно на 2/3 объема.

В качестве корма для личинок использовали полнорационный корм для морских аквариумных рыб Tetra Marine Flakes (Tetra GmbH, Германия), показавший наилучшие результаты при выращивании личинок других жаб [9], а также ошпаренный кипятком листовой шпинат.

Вода в период эмбриогенеза и личиночного развития характеризовалась слабощелочной реакцией (pH) - 7,5° и высоким уровнем общей минерализации (gH) - 50°, при низкой карбонатной жесткости (kH) - 4°.

После прорыва передних конечностей личинок переносили в наклоненный под углом контейнер с выходом на сушу и максимальным уровнем воды 3-4 см. После полной редукции хвоста молодых жаб высаживали в пластиковые контейнеры горизонтального типа с поилками - купалками и субстратом из вискозного полотна. У вышедших на сушу метаморфов измеряли массу (m) и длину тела (L) по общепринятым методикам [10]. Для статистической обработки данных использовали пакет программ Microsoft Excel.

В 2015 г. в экспериментах по гибридизации была задействована самка другого диплоидного вида - восточной зеленой жабы, B. variabilis (Pallas, 1769) (Азербайджанская Республика, Шемахинский район, окрестности города Шемаха), а в 2016 г. - самец триплоидного вида - батурской жабы, B. batu- rae (Stock, Schmid, Steinlein et Grosse, 1999) (Республика Таджикистан, Горно- Бадахшанская автономная область, окрестности озера Булункуль).

Результаты

Несмотря на внешнее хорошее состояние животных и незначительные потери массы за период зимовки (табл. 1) в январе 2016 г., самка к икрометанию не приступила, даже после инъекции сурфагона (дважды по 12,5 мкг с интервалом 24 ч).

Размерно-весовые и репродуктивные показателиBufotes boulengeri в лабораторных условиях

Таблица 1

Самец проявлял все признаки репродуктивной активности (линька, вокализация, устойчивый амплексус), к нему была подсажена самка В. Икрометание было отмечено нами через 19 ч после первой гормональной инъекции самке. Икрометание длилось 5 ч, амплексус распался сразу после завершения икрометания.

Полученная гибридная кладка характеризовалась высокой долей развивающихся эмбрионов (более 60 %).

Диаметр икряного шнура равнялся 0,39-0,48 см, а зародышей (п = 28) - 0,1-0,16 см (в среднем 0,12 ± 0,031; о = 0,016). Длительность развития до перехода на экзогенное питание при ґ воды 22 °С составила 4-5 сут, а личиночного развития - 50-72 сут. Предличинки при выклеве из икряных шнуров (п = 25) имели общую длину от 0,25-0,39 см (в среднем 0,29 ± 0,010; о = 0,038). При переходе на экзогенное питание длина тела личинок (п = 25) равнялась 0,28-0,35 мм (в среднем 0,30 ± 0,008; о = 0,023), хвоста 0,39-0,55 см (в среднем 0,46 ± 0,014; о = 0,041). Выходящая на сушу молодь (п = 49) (полная редукция хвоста) имела длину тела 1,33-1,84 см (в среднем 1,57 ± 0,016; о = 0,114) и массу 0,2-0,6 г (в среднем 0,4 ± 0,01; о = 0,09). Выживаемость молоди в течение 3 лет после прохождения метаморфоза составила 100 %. Все выращенные нами гибриды (п = 20) оказались самцами. Полученные гибриды демонстрировали внешнее сходство с В. уапаЫйВ.

На следующий год, в январе 2017 г., получить потомство от В. снова не удалось. Однако наблюдалась обратная ситуация - самец не проявлял признаков половой активности, и к самке для размножения подсадили самца батурской жабы.

Икрометание началось через 7,5 ч после второй гормональной инъекции и длилось 10 ч.

Полученная кладка была представлена неплотным, однорядным шнуром. Ширина шнура составила 0,54-0,57 см, диаметр зародышей (п = 15) варьировал в пределах 0,18-0,24 см (в среднем 0,20 ± 0,005; о = 0,19).

В полученной кладке развивались 90 % яиц. Длительность инкубации до перехода на внешнее питание при ґ воды 22 °С равнялась 4-6 сут, а личиночное развитие - 24-38 сут. Длина вылупившихся предличинок (п = 25) составила 0,41-0,49 см (в среднем 0,44 ± 0,009; о = 0,030). Длина тела личинок при переходе на экзогенное питание (п = 25) - 0,41-0,47 см (в среднем 0,44 ± 0,007; о = 0,020), хвоста - 0,55-0,72 см (в среднем 0,66-0,016; о = 0,049). Молодь после полной редукции хвоста (п = 46) имела длину тела 1,3-1,8 см (в среднем 1,5 ± 0,02; о = 0,13) и массу 0,2-0,8 г (в среднем 0,5 ± 0,02; о = 0,13).

Выживаемость сеголетков превышала 84 %. Внешне гибриды не были похожи на родительские виды, однако уже в возрасте 10 месяцев в окраске наблюдался ярко выраженный половой диморфизм, как у В.

В 2018 г. после искусственной зимовки (40 сут) и гормональной стимуляции нам удалось получить устойчивый амплексус и кладку от пары магрибских жаб. Амплексус отмечался через 2 ч после первой гормональной инъекции, а икрометание - через 1 ч после второй.

Полученная кладка, как и в предыдущем размножении, была представлена однорядным шнуром диаметром 0,41-0,43 см. Диаметр эмбрионов (п = 25) составил 0,14-0,16 см (в среднем 0,15 ± 0,001; о = 0,005). Количество успешно вылупившихся предличинок превысило 90 %.

Инкубация от икрометания до начала отделения предличинок от икряного шнура продолжалась 3 сут. Общая длина вылупляющихся предличинок (п = 15) составила 0,28-0,37 см (в среднем 0,34 ± 0,008; о = 0,026).

Начало экзогенного питания отмечалось через 5-6 сут после выхода предличинок из яиц. Таким образом, общая длительность эмбриогенеза от откладки яиц до начала питания составила от 8 до 9 сут.

Личинки (п = 15) при переходе на экзогенное питание имели длину тела 0,32-0,42 см (в среднем 0,36 ± 0,010; о = 0,030), хвоста 0,32-0,56 см (в среднем 0,46 ± 0,023; о = 0,069).

Прорыв передних конечностей у личинок и последующий выход молоди на сушу отмечался нами на 40-45 сут развития.

Длина тела молоди после полной редукции хвоста (п = 15) колебалась в пределах 1,21-1,54 см (в среднем 1,4 ± 0,02; о = 0,09), масса 0,19-0,34 г (в среднем 0,3 ± 0,01; о = 0,05). Общая длительность развития молоди магрибской жабы от откладки яиц до полной редукции хвоста составила от 51 до 57 сут.

Выживаемость B. boulengeri в первый год жизни после метаморфоза составила 100 %.

Заключение

Несмотря на то, что в Северной Африке жаба Буланже - фоновый вид, в отдельных районах численность ее заметно снижается с каждым годом. В качестве основных факторов, неблагоприятно влияющих на численность вида, отмечаются проведение работ по осушению водно-болотных угодий, загрязнение нерестовых водоемов промышленными и сельскохозяйственными стоками, перевыпас скота.

Нам удалось получить жизнеспособное потомство от животных, полученных взрослыми (в 2006 г.) и прожившими в лабораторных условиях 12 лет. Вероятно, магрибская жаба - долгоживущий вид, длительное время сохраняющий репродуктивную активность.

Показатели плодовитости, выявленные нами в лабораторных условиях, были значительно ниже фиксируемых в природе. Весьма быстрые темпы личиночного развития, отмеченные нами, подтверждаются литературными данными [11] и, вероятно, позволяют использовать для успешного размножения не только крупные, но и эфемерные водоемы, что особенно значимо в аридных биотопах.

Благодарности. А. В. Тюкаев и Т. В. Латышева (Московский зоопарк, г. Москва), а также С. Н. Литвинчук (Институт цитологии РАН, г. Санкт- Петербург) любезно предоставили животных и оказывали консультационную поддержку на протяжении всего периода исследований; аспиранты, соискатели и студенты факультета зоотехнии и биологии РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева (К. А. Африн, О. В. Макаров, Е. А. Немыко, А. А. Серякова) активно содействовали в проведении лабораторных работ. Всем им выражаем нашу искреннюю признательность.

магрибский жаба лабораторный водоем

Библиографический список

1. Evolution of mitochondrial relationships and biogeography of Palearctic green toads (Bufo viridis subgroup) with insights in their genomic plasticity / M. Stock, C. Moritz, M. Hickerson, D. Frynta, T. N. Dujsebayeva, V. K. Eremchenko, J. R. Macey, T. J. Pa- penfuss, D. B. Wake // Molecular Phylogenetics and Evolution. - 2006. - Vol. 41, iss. 2. - P. 663-689.

2. Bufo boulengeri: field observations on breeding phenology at a new Saharan site in Southern Tunisia / E. Filippi, A. Chetoui, G. L. D'Alterio, G. Parker, T. Woodfine // Herpetology Notes. - 2011. - Vol. 4. - P. 215-217.

3. Боркмн, Л. Я. Амфибии Палеарктики: таксономический состав / Л. Я. Боркин, С.Н. Литвинчук // Труды Зоологического института Российской академии наук. - 2013. - Т. 317, № 4. - С. 494-541.

4. Reques, R. Amphibians of Morocco, including Western Sahara: A status report / R. Reques, J. M. Pleguezuelos, S. D. Busack, P. de Pous // Basic and Applied Herpetology. - 2013. - Vol. 27. - P. 23-50.

5. Hopkins, G. R. Occurrence of amphibians in saline habitats: A review and evolutionary perspective / G. R. Hopkins, E. D. Brodie // Herpetological Monographs. - 2015. - Vol. 29. - P. 1-27.

6. Review of the systematics, distribution, biogeography and natural history of Moroccan amphibians / W. Beukema, P. de Pous, D. Donaire-Barroso, S. Bogaerts, J. Garcia- Porta, D. Escoriza, O. J. Arribas, E. H. El Mouden, S. Carranza // Zootaxa. - 2013. - Vol. 3661, № 1. - P. 1-60.

7. Первый случай размножения жабы Латаста, Bufotes latastii (Boulenger, 1882) в лабораторных условиях / А. А. Кидов, К. А. Матушкина, С. Н. Литвинчук, С. А. Блинова, К. А. Африн, Е. Г. Коврина // Современная герпетология. - 2016. - Т. 16, № 1/2. - С. 20-26.

8. Матушкина, К. А. Первые результаты лабораторного размножения батурской жабы, Bufotes baturae Stoeck, Schmid, Steinlein et Grosse, 1999 / К. А. Матушкина, А. А. Кидов, С. Н. Литвинчук // Вестник Тамбовского университета. Сер.: Естественные и технические науки. - 2017. - Т. 22, № 5-1. - С. 955-959.

9. Матушкина, К. А. Выращивание личинок узкоареальных триплоидных жаб, Bufotes baturae (Stock, Schmid, Steinlein et Grosse, 1999) с применением полнорационных кормов для аквариумных рыб / К. А. Матушкина, А. А. Кидов, А. А. Се- рякова // Вестник Тамбовского университета. Сер.: Естественные и технические науки. - 2017. - Т. 22, № 5-1. - С. 960-964.

10. Определитель земноводных и пресмыкающихся фауны СССР / А. Г. Банников, И. С. Даревский, В.Г.Ищенко, А.К.Рустамов, Н.Н. Щербак.- Москва: Про

свещение, 1977. - 415 с.

11. Schleich, H. H. Amphibians and Reptiles of North Africa / H. H. Schleich, W. Kдstle, K. Kabisch. - Koenigstein: Koeltz Sci. Books, 1996. - 630 p.

References

1. Stock M., Moritz C., Hickerson M., Frynta D., Dujsebayeva T. N., Eremchenko V. K., Macey J. R., Papenfuss T. J., Wake D. B. Molecular Phylogenetics and Evolution. 2006, vol. 41, iss. 2, pp. 663-689.

2. Filippi E., Chetoui A., D'Alterio G. L., Parker G., Woodfine T. Herpetology Notes. 2011, vol. 4, pp. 215-217.

3. Borkin L. Ya., Litvinchuk S. N. Trudy Zoologicheskogo instituta Rossiyskoy akademii nauk [Proceedings of the Zoological Institute of the Russian Academy of Sciences]. 2013, vol. 317, no. 4, pp. 494-541. [In Russian]

4. Reques R., Pleguezuelos J. M., Busack S. D., P. de Pous. Basic and Applied Herpetology. 2013, vol. 27, pp. 23-50.

5. Hopkins G. R., Brodie E. D. HerpetologicalMonographs. 2015, vol. 29, pp. 1-27.

6. Beukema W., P. de Pous, Donaire-Barroso D., Bogaerts S., Garcia-Porta J., Escoriza D., Arribas O. J., E. H. El Mouden, Carranza S. Zootaxa. 2013, vol. 3661, no. 1, pp. 1-60.

7. Kidov A. A., Matushkina K. A., Litvinchuk S. N., Blinova S. A., Afrin K. A., Kovrina E. G. Sovremennaya gerpetologiya [Modern herpetology]. 2016, vol. 16, no. 1/2, pp. 20-26. [In Russian]

8. Matushkina K. A., Kidov A. A., Litvinchuk S. N. Vestnik Tambovskogo universiteta. Ser.: Estestvennye i tekhnicheskie nauki [Bulletin of Tambov University. Series: Natural sciences]. 2017, vol. 22, no. 5-1, pp. 955-959. [In Russian]

9. Matushkina K. A., Kidov A. A., Seryakova A. A. Vestnik Tambovskogo universiteta. Ser.: Estestvennye i tekhnicheskie nauki [Bulletin of Tambov University. Series: Natural sciences]. 2017, vol. 22, no. 5-1, pp. 960-964. [In Russian]

10. Bannikov A. G., Darevskiy I. S., Ishchenko V. G., Rustamov A. K., Shcherbak N. N. Opredelitel' zemnovodnykh i presmykayushchikhsya fauny SSSR [Identification guide of amphibians and vermigrades of the USSR]. Moscow: Prosveshchenie, 1977, 415 p. [In Russian]

11. Schleich H. H., Kдstle W., Kabisch K. Amphibians and Reptiles of North Africa. Koenigstein: Koeltz Sci. Books, 1996, 630 p.

Размещено на Allbest.ru