До настоящего времени не найдено четкого ответа на вопрос о принципе и механизме регуляции откладывания маткой оплодотворенных и неоплодотворенных яиц.
Предполагается, что сперма выделяется и попадает в микропилярную зону яйца благодаря работе семенного насоса семяприемника. Однако способ регулирования этого процесса не установлен. А.С.Ильин (1999) считал, что механизм выделения спермы на яйцо регулируется усиками матки. Другие исследователи эту функцию приписывали чувствительным волоскам брюшка, рецепторам передних ножек матки и пр. По мнению В.В.Тряско (1989), проблема настолько сложна, что претендовать на истину пока ни одна гипотеза не может.
Для изучения процесса осеменения яиц в половой системе пчелиной матки плодных особей закрепляли в гнезде иммобилизатора (садок для удержания матки при получении гаплоидных яиц) конструкции П.Я.Хмары (1977) и фиксировали при помощи жидкого азота по собственной методике (В.Броварьский, М.Н.Потоцький, 1999).
Поскольку осеменение происходит до появления яйца в камере жала, то исследования выполняли на разных стадиях движения склеритов брюшка и раскрытия камеры жала. У зафиксированных маток удаляли склериты брюшка, а затем внутренние органы переносили в раствор Буена. Препараты заливали в целлоидин и формировали блоки. Работу выполняли на 43 матках. Гистологические срезы получали на санном микротоме, изучали под бинокулярным микроскопом марки Лабовал фирмы Zeіs при увеличении ок.16 х об. 10, описывали и фотографировали с помощью цифрового аппарата марки Fudzі.
При просмотре гистологических препаратов половой системы установили, что влагалищный клапан у плодных маток находится в довольно развитом состоянии. В литературе (Г.Ф.Таранов, 1965, 1989; J.M.F.Camargo, M.L.S.Mello, 1970; Mark L.Winston, 1991) на этот счет встречаются разные мнения: одни авторы утверждают, что он дегенерирует; другие — высказывают мнение о его роли в повышении эффективности осеменения яиц.
Сравнение строения влагалищного клапана неплодной и плодной маток позволило выявить у них некоторые морфологические различия этого органа. Так, у неплодных маток (рис. 1) влагалищный клапан имеет два довольно хорошо развитых выроста V-образной формы, напоминающих гроздь винограда. В вентральной его части находится хорошо развитая мышечная ткань. Мышечные волокна также присутствуют и в ветвях клапана. Такое строение позволяет допустить, что после спаривания сперма свободно перемещаться в яйцеводы не может. В пользу такого предположения говорит и тот факт, что сперматозоиды трутней не совершают поступательных движений. Скорее всего, ветви влагалищного клапана оказывают содействие продвижению половой продукции трутней к яйцеводам.
У плодных маток влагалищный клапан не исчезает, а лишь в незначительной мере изменяет свою форму (рис. 2–4):
в основании сохраняются две V-подобные ветви мышечных волокон, а все другие части клапана исчезают. Ветвь, более отдаленная от влагалища, прилегает к стерниту, другая поднята и верхней частью располагается над отверстием канала семяпровода. Можно допустить, что после спаривания функциональное предназначение клапана меняется. Такие его функции, как транспортирование спермы к яйцеводам и удержание ее от возможного интенсивного вытекания в камеру жала, уже не нужны. Наиболее вероятно, что он может иметь какое-то отношение к процессу откладки яиц.
Анализ гистологического материала плодных маток показал, что влагалищный клапан принимает непосредственное участие в процессе осеменения яиц. Кроме того, впервые удалось проследить их перемещение в зоне семяпровода и увидеть положение в яйцеводах (рис. 2–4).
Существовало предположение, что яйца двигаются по яйцеводам независимо друг от друга. Но известно, что латеральные яйцеводы имеют складчатое строение стенок и поэтому могут увеличиваться в размерах. Такое строение парных яйцеводов связывали с миграцией спермы. Однако гистологические срезы показывают, что яйца в парных яйцеводах расположены в несколько ярусов, а вокруг них находится жидкость, происхождение которой неизвестно. Не исключено, что ее выделяют стенки яйцевых трубочек. Она может выполнять несколько функций: транспортную, питательную и защитную (окружая яйцо, она возможно, уменьшает трение и тем самым облегчает его перемещение в яйцеводах и камере жала; через жидкость происходит газообмен и питание яиц в половых путях матки, а после откладывания в ячейку она их защищает от микрофлоры и потери влаги).
Расположение яйца в зоне, где происходит осеменение, показало, что в непарном яйцеводе оно из горизонтального положения переходит в вертикальное (рис. 2–4), и этому способствует влагалищный клапан. (На гистологических срезах видно различное положение как яиц, так и клапана.) На первом этапе он обеими ветвями поддерживает яйцо таким образом, чтобы его микропилярная зона находилась напротив входа семяпровода в непарный яйцевод. Следующий гистологический срез свидетельствует, что нижняя часть яйца после опускания нижней ветви влагалищного клапана сместилась в сторону жалоносного аппарата. При этом верхняя ветвь клапана опустилась несколько вниз, что дало возможность нижней части яйца сместиться ближе к отверстию влагалища. В дальнейшем (рис. 4) верхняя ветвь клапана поднимается в верхнее положение, тем самым направляя его в отверстие влагалища. На этой фазе ветви снова сближаются. Яйцо проталкивается в канал влагалища, а следующее переходит из вертикального в горизонтальное положение.
Запуск этого механизма можно представить так: под действием того или иного внешнего раздражителя через центральную нервную систему происходит стимуляция мышечных волокон влагалищного клапана. Он поднимает яйцо и направляет его микропилярную зону к выходу семяпровода. Яйцо касается спермы и происходит процесс его осеменения. При отсутствии раздражения ветви клапана не поднимают яйцо на максимальную высоту, и осеменение не происходит. У маток старшего возраста мышечные волокна не обеспечивают надежной работы клапана, поэтому часть яиц не осеменяется. В результате в семьях появляется большое число трутневого расплода. Такая система регуляции процесса оплодотворения выгодна пчелиной матке, так как затраты спермы при этом минимальны.
Насос семяприемника скорее всего не выталкивает сперму на яйцо, а обеспечивает постоянное заполнение сперматозоидами канала семяпровода. Выталкивать микропорции спермы он мог бы, если бы размещался непосредственно в зоне входа семяпровода в непарный яйцевод.
Переворачивание и направление яйца в канал влагалища — это тоже необходимость. Защитная пленка в микропилярной зоне яйца появляется лишь после того, как матка отложит его в ячейку. Здесь и происходит процесс оплодотворения яйцеклетки. Если бы яйцо после осеменения направлялось микропилярной зоной в канал влагалища, то сперма трутней была бы стерта его стенками, следовательно, оплодотворение не состоялось бы.
Проведенные исследования показали, что влагалищный клапан в половой системе пчелиной матки выполняет несколько важных функций: перемещает сперму из влагалищной зоны камеры жала в яйцеводы, удерживает сперму при заполнении семяприемника, регулирует осеменение яиц и их движение к выходу.
Указанные особенности анатомического строения и работа половой системы пчелиных маток имеют важное значение для усовершенствования технологии искусственного осеменения и процесса репродукции племенного материала.
В.Д.БРОВАРСКИЙ
Национальный аграрный университет Украины
г. Киев
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
