Įvadas
Gyvūnų pasaulyje apvaisinimas, arba lytinių ląstelių susijungimas, vyksta įvairiais būdais. Šiame straipsnyje nagrinėsime išorinį apvaisinimą, ypač atkreipdami dėmesį į varliagyvius ir jų dauginimosi ypatumus vandenyje. Aptarsime, kaip vyksta šis procesas, kokie veiksniai jam turi įtakos ir kodėl varliagyvių apsauga yra tokia svarbi ekosistemoms.
Apvaisinimo tipai: vidinis ir išorinis
Yra du pagrindiniai apvaisinimo tipai:
- Išorinis apvaisinimas: vyksta už patelės kūno ribų, dažniausiai vandenyje.
- Vidinis apvaisinimas: vyksta patelės organizmo viduje.
Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio skirsime išoriniam apvaisinimui ir jo ypatumams varliagyvių gyvenime.
Išorinis apvaisinimas vandenyje: varliagyvių perspektyva
Išorinis apvaisinimas būdingas daugeliui vandens gyvūnų, įskaitant žuvis ir varliagyvius. Šio proceso metu patelė į vandenį išleidžia kiaušinėlius (ikrus), o patinas - spermatozoidus. Apvaisinimas įvyksta vandenyje, kai spermatozoidai pasiekia ir apvaisina kiaušinėlius.
Varliagyvių dauginimosi ciklas ir nerštas
Varliagyviai, tokie kaip varlės, rupūžės ir tritonai, yra stuburiniai gyvūnai, prisitaikę gyventi tiek sekliuose vandens telkiniuose, tiek sausumoje. Jų oda ir plaučiai atlieka kvėpavimo funkciją, tačiau veisiasi jie tik vandenyje, nes sausumoje jų kiaušinėliai išdžiūtų. Iš kiaušinėlių išsiritę buožgalviai primena mažas žuvytes, o vėliau, išsivysčius kojoms ir plaučiams, jie persikelia į sausumą.
Taip pat skaitykite: Apvaisinimo būdai: vidinis ir išorinis
Kiekvieną pavasarį, kovo-balandžio mėnesiais, tūkstančiai varlių migruoja į neršto vietas. Šaltakraujai gyvūnai labai priklauso nuo aplinkos temperatūros, todėl orams atšilus iki 10 laipsnių Celsijaus, jos greitai reaguoja į temperatūros pokyčius. Subrendusios varlės naktimis, kai daugiau drėgmės ir mažiau plėšrūnų, energingai šokuoja ir skuba neršti.
Varlių apvaisinimo procesas: nuo migracijos iki kurkulų
Prasidėjus varliagyvių migracijai, gyventojai ant takų, prie vandens telkinių gali pastebėti daugybę šių šaltakraujų ir net išgirsti neįprastų jų skleidžiamų garsų. Varliagyvių patinėlių lipimas ant patelių nėra pats poravimasis, taip jie keliauja iki vandens ir užsitikrina, kad bus pirmieji, kurie apvaisins patelės išleistus ikriukus.
Varliagyvių apvaisinimas yra išorinis: patelė keliauja iki vandens telkinio, dažniausiai nesraunaus (balos, kūdros, pelkės, užlietų pievų ir pan.), ir į vandenį išleidžia ikriukus, juos skuba apvaisinti patinas. Apvaisinti ikriukai vadinami kurkulais. Rupūžių kurkulai primena siūlus, o varlių yra vandenyje sudėti krūvelėmis.
Kiekvienas patelę radęs patinas bando ant jos užsiropšti ir nustumti konkurentą. Dėl to kartais susidaro „rupūžių kamuoliai“. Patinėliai bando nuspirti vieni kitus, skleidžia įvairius garsus ir taikosi būti pirmieji, kuriuos patelė nuneš iki vandens. Kartais vandenį pasiekusios patelės išsigąsta ir bando nerti gilyn, tačiau patinėliai, kurie į ją įsikabinę, sulaiko orą ir neleidžia joms panerti.
Štai kaip vyksta kūmučių apvaisinimas: patinui priviliojus patelę, pora kurį laiką plaukioja apsikabinusi. Vėliau sekliose, žolėmis apaugusiose vietose porcijomis išneršiami ikreliai, kurie pritvirtinami prie povandeninių augalų. Vienos patelės padėtų ikrelių skaičius priklauso nuo jos amžiaus ir dydžio. Paprastai patelė tą pačią vasarą išneršia 2-3 kartus. Tokiu būdu padidinama tikimybė populiacijai išlikti, nes skirtingu metu išsivystę buožgalviai pergyvena kintančias vandens telkinių sąlygas. Nustatyta, kad per visą vasarą viena patelė gali padėti 35-1236 kiaušinių. Esant palankioms sąlygoms kiaušiniai išsivysto per 5-7 dienas. Augantys buožgalviai didžiąją laiko dalį praleidžia besimaitindami. Prieš prasidedant metamorfozei jie užauga iki 3,8-4,8 cm.
Taip pat skaitykite: Apžvalga: Vaikiškas energijos bankas
Išorinio apvaisinimo privalumai ir trūkumai
Išorinis apvaisinimas turi savų privalumų ir trūkumų.
Privalumai:
- Paprastumas: nereikalauja sudėtingų poravimosi ritualų ar vidinių organų.
- Didelis palikuonių skaičius: leidžia patelėms išneršti didelį kiekį kiaušinėlių.
Trūkumai:
- Maža apvaisinimo tikimybė: daug kiaušinėlių ir spermatozoidų gali žūti, nepasiekę vienas kito.
- Pažeidžiamumas: kiaušinėliai ir jaunikliai yra pažeidžiami plėšrūnų ir aplinkos sąlygų.
Varliagyvių apsauga ir svarba ekosistemai
Šiuo metu varliagyvių migracija vyksta intensyviai, todėl jų galima aptikti ant takų, kelių, netoli įvairių vandens telkinių. Tokiose vietose būtina būti atsargiems ir pasaugoti gyvūnus. Paleidžiant varles, rupūžes ir tritonus svarbu juos nukreipti į tą pačią pusę, į kurią gyvūnai ėjo, antraip jie vėl grįš atgal.
Varliagyviai yra itin svarbi ekosistemų dalis, tačiau net trečdaliui jų rūšių pasaulio mastu gresia išnykimas. Lietuvoje iš viso gyvena 13 varliagyvių rūšių, iš kurių 5 įrašytos į Lietuvos raudonąją knygą: skiauterėtasis tritonas, europinė medvarlė, raudonpilvė kūmutė, žalioji rupūžė, nendrinė rupūžė. Pagrindinė varliagyvių nykimo priežastis - jiems tinkamų buveinių trūkumas.
Lietuvos Raudonojoje Knygoje esančios varliagyvių rūšys
| Rūšis | Būdingi požymiai |
|---|---|
| Skiauterėtasis tritonas | Didžiausias iš Europoje gyvenančių tritonų |
| Europinė medvarlė | Viena iš mažiausių varlių Europoje, gali laipioti vertikaliais paviršiais |
| Raudonpilvė kūmutė | Pilvinė pusė išmarginta ryškiomis raudonomis arba oranžinėmis dėmėmis |
| Žalioji rupūžė | Nugara išmarginta marmurinėmis žaliomis dėmėmis |
| Nendrinė rupūžė | Išilgai nugaros einanti ryški geltona juosta |
Gamtos ekosistemoje varlės užima ypatingai svarbią vietą, todėl jų išsaugojimas yra būtinas.
Kiti apvaisinimo aspektai
Vidinio apvaisinimo ypatumai
Vidinio apvaisinimo metu patinas suleidžia savo spermatozoidus tiesiai į patelės kūną. Tai užtikrina didesnę apvaisinimo tikimybę, ypač sausumos gyvūnams, kurių lytinės ląstelės atvirame ore greitai išdžiūtų. Vidinio apvaisinimo pavyzdžiai: žinduoliai, ropliai, paukščiai, kai kurie varliagyviai (pvz., bekojai).
Taip pat skaitykite: Aktualūs klausimai apie gyvūnų nėštumą
Žinduolių apvaisinimas ir vystymasis
Žinduoliams būdingas vidinis apvaisinimas. Patinas suleidžia spermą į patelės lytinius takus, kur įvyksta apvaisinimas. Apvaisinta kiaušialąstė (zigota) vystosi patelės gimdoje. Vystymosi požymis yra tiesioginis - organizmas gimsta panašus į suaugėlį, tik skiriasi didumu, proporcijomis, kai kurių organų išsivystymo lygiu.
Palikuonių lyties nustatymas
Būsimo palikuonio lytis genetiškai nulemia kiaušialąstės apvaisinimo metu. Jei apvaisina spermatozoidas, turintis Y lytinę chromosomą, gaunami vyriški XY lyties palikuonys, o jei spermatozoidas su X lytine chromosoma - moteriškos XX lyties individai.
Segmentacija po apvaisinimo: nuo zigotos iki blastocistos
Po apvaisinimo prasideda zigotos segmentacija. Pirmąją savaitę po apvaisinimo vyksta gemalo užuomazgos segmentacija ir kelionė implantacijos vietos link. Maždaug po 24-30 val. nuo apvaisinimo zigota pasidalija į dvi dukterines ląsteles, vadinamas blastomerais. Toliau blastomerai mitoziškai dalijasi, dukterinių ląstelių sparčiai daugėja, bet jos neužauga iki motininių ląstelių dydžio. Toks dalijimasis vadinamas segmentacija, arba skilimu. Taip skylanti gemalo užuomazga apie 3 paras keliauja kiaušintakiu gimdos link.
Žmogaus segmentacija yra visiška, t. y. skyla visa gemalo užuomazgos masė. Pirmųjų blastomerų skilimas užtrunka iki 24 val., vėlesnių - 12-18 val. Apie trečiąją parą žmogaus gemalo užuomazga būna sudaryta iš 12-16 blastomerų. Tokia ląstelių sankaupa primena avietę ir vadinama morule. Morulėje blastomerai tankėja, keičiasi jų forma, susidaro tarpląstelinės jungtys. Pradeda išsiskirti dviejų tipų blastomerai: išoriniai, kurie dalijasi greičiau ir plokštėja, apgaubia vidinius.
Apie ketvirtąją parą morulė patenka į gimdos ertmę. Pro skaidriąją sritį pradeda skverbtis ir tarp blastomerų (jų iš viso 32-58) kauptis skystis - iš morulės susidaro pūslytė, vadinama blastocista. Jos plona siena, sudaryta iš išorinių ląstelių, vadinama trofoblastu. Viduje lieka blastocistos ertmė ir vidinių ląstelių masė, arba embrioblastas, prigludęs prie trofoblasto. Iš embrioblasto vėliau formuojasi gemalas, amnionas, trynio maišas, o iš trofoblasto - chorionas ir placenta. Iki implantacijos (apie dvi paras) blastocista laisvai migruoja gimdos ertmėje.
Šeštąją parą trofoblasto ląstelės pradeda gaminti į tripsiną panašų fermentą, kuris ištirpdo gabalėlį skaidriosios srities. Pro susidariusią angą blastocista „išsirita“. Išsilaisvinusios blastocistos apimtys ryškiai padidėja. Ji prilimpa prie gimdos gleivinės tuo poliumi, kuriame yra embrioblastas. Blastocistos išsilaisvinimu iš skaidriosios srities ir prilipimu prie gimdos gleivinės prasideda implantacija.
Implantacija ir tolesnis vystymasis
Antrąją savaitę vyksta gemalo užuomazgos implantacija ir toliau tęsiasi jos segmentacija. Implantacija - tai blastocistos įsiskverbimas ir panirimas į funkcinį gimdos gleivinės sluoksnį. Normaliai šis procesas vyksta užpakalinėje ar priekinėje gimdos dugno ar kūno sienelėje, kuomet gleivinė yra sekrecijos fazėje. Apie 7-ąją parą blastocista pradeda skverbtis ir nirti į gimdos gleivinę.
Skverbdamasis į gimdos gleivinę, blastocistos trofoblastas pasidalija į du sluoksnius: citotrofoblastą ir sinciciotrofoblastą. Sinciciotrofoblastas gamina proteolizinius fermentus, ardančius gleivinės audinius, rezorbuoja suardytus produktus, fagocituoja ląstelių liekanas, pradeda sekretuoti žmogaus chorioninį gonadotropiną.
Kol vyksta implantacija, tęsiasi segmentacija. Buvęs kamuoliuko formos embrioblastas 7-ąją dieną suplokštėja ir pasidalija į du lapelius: viršutinį - epiblastą ir apatinį - hipoblastą. Netrukus tarp epiblasto ląstelių atsiranda ertmė, kurioje kaupiasi skystis. Ši ertmė persitvarko ir virsta antriniu (galutiniu) amnionu. Iš hipoblasto kilusios plokščiosios ląstelės apriboja didelį pirminį trynio maišą. Antrosios savaitės pabaigoje pirminis trynio maišas suplyšta ar supliukšta. Iš išorės apsuptas negemaline mezoderma, jis apie 14-ąją parą virsta daug mažesniu antriniu (galutiniu) trynio maišu. Taigi embrioblastas virsta dvilapiu gemaliniu disku, o blastocista - dvilape blastocista. Susidarius dvilapei blastocistai, baigiasi žmogaus gemalo segmentacija.
Gastruliacija ir gemalinių lapelių susidarymas
Trečiąją savaitę vyksta gastruliacija - procesas, kurio metu susidaro trys gemaliniai lapeliai: išorinis - ektoderma, vidinis - endoderma ir vidurinis - mezoderma, iš kurių formuojasi visi gemalo audiniai ir organai. Gemalinių lapelių formavimosi šaltinis - epiblastas. Savaitės pradžioje uodeginiame epiblasto gale susiformuoja pirmykštė linija. Galvinis jos galas pasibaigia sustorėjimu, vadinamu Henzeno (Hensen), arba pirmykščiu, mazgu. Linija ir mazgas pradeda įdubti. Taip iš linijos susidaro pirmykštė vaga, o iš mazgo - pirmykštė duobė.
Gemalinė endoderma ir chorda yra kilusios iš ląstelių, įsimovusių pro pirmykštės vagos priekinį galą ir pirmykštę duobę. Dalis šių ląstelių invaginuoja iki pat hipoblasto, įsiterpia tarp jo ląstelių, nustumia jį į gemalinio disko kraštus ir sudaro gemalinę endodermą. Kitos ląstelės migruoja tiesiai į galvinį disko galą ir formuoja stuburo stygos ataugą, kuri po sudėtingų persitvarkymų virsta stuburo styga, arba chorda. Chorda - gemalinio disko ašis. Gemalui augant, ji nyksta (liekanų būna tik tarpslankstelinių diskų branduoliuose).
Pro pirmykštę vagą įsimovusios ląstelės migruoja po epiblastu kraniolateraline kryptimi. Jos formuoja gemalinę mezodermą. Epiblasto ląstelės, nepraėjusios pro pirmykštę duobę ir vagą, duoda pradžią gemalinei ektodermai. Taigi dvilapis diskas virsta trilapiu gemaliniu disku.
Neuruliacija ir somitogenezė
Trečiosios savaitės pabaigoje ektodermoje prasideda neuruliacija, o mezodermoje - somitogenezė ir vaskuliogenezė. Neuruliacija - tai neuroektodermos (nervinio vamzdžio ir skiauterės) susidarymas, kurį stimuliuoja chorda. Pastaroji skatina virš jos esančios ektodermos ląsteles aukštėti ir sutankėti. Taip ektodermoje susidaro nervinė plokštelė. Ji pradeda įlinkti, susidaro nervinė vaga, jos šonuose - klostės. Klostėms suaugus susidaro nervinis vamzdis - galvos ir nugaros smegenų užuomazga.
Abipus chordos išsidėsčiusi mezoderma susiskirsto į paašinę, tarpinę ir šoninę. Paašinę mezodermą sudaro segmentuoti somitomerai ir somitai. Pirmieji somitomerai atsiranda 3-iosios savaitės pabaigoje abipus chordos galvinio galo.
tags: #varliagyviu #isorinis #apvaisinimas #vykstantis #vandenyje