Журнал общей биологии, 2023, T. 84, № 3, стр. 177-194

Описание мест обитания мух-береговушек

Личинки 3-го возраста мухи E. riparia были собраны у побережья Белого моря вблизи Беломорской биологической станции МГУ им. Н.А. Перцова (66.553° с.ш., 33.090° в.д.) в луже с илистыми черными донными отложениями с высоким содержанием сероводорода. Во время прилива в водоем поступает соленая вода из Белого моря, в то же время в него стекает небольшой пресный ручей из леса, поэтому соленость в водоеме колеблется, и в отдельные моменты вода может быть почти пресной.

Личинки 3-го возраста мухи вида P. fumosa были собраны на литорали Белого моря, также вблизи Беломорской биологической станции МГУ им. Н.А. Перцова. Личинки развиваются в черных илистых отложениях с большим содержанием сероводорода. Во время отлива местообитания не покрыты водой, но остаются влажными, во время прилива – высоко покрыты соленой водой Кандалакшского залива.

Описание линий Drosophila melanogaster

В настоящем исследовании АО личинок мух-береговушек сопоставлены с АО личинок лабораторных линий D. melanogaster, содержащихся на корме с разной осмолярностью:

− контрольная линия, содержащаяся на нормальном лабораторном корме (60 г инактивированных дрожжей, 35 г манной крупы, 50 г сахара, 45 г измельченного изюма, 8 г агара, 2 г пропионовой кислоты на 1 л корма);

− линия, содержащаяся на соленом субстрате (нормальный корм с добавлением 7% NaCl);

− линия, содержащаяся на корме с пониженной осмолярностью на основе крахмала (60 г инактивированных дрожжей, 30 г крахмала, 8 г агара, 2 г пропионовой кислоты на 1 л корма).

Все три линии содержатся в лаборатории на кафедре биологической эволюции биологического факультета МГУ и берут свое начало от исходной популяции мух D. melanogaster, полученной в начале сентября 2014 г. от 30 диких особей, пойманных на юго-западе г. Москвы (Горшкова и др., 2018).

Очистку личинок, изъятых из корма, проводили в полипропиленовых пробирках объемом 25 мл с завинчивающейся плоской крышкой. Живых личинок промывали в проточной воде, ошпаривали горячей водой (80–90°С), охлаждали, затем в течение 3 мин обрабатывали в 5%-м растворе KOH, после чего снова промывали четыре–пять раз проточной водой, а последний раз – споласкивали дистиллированной водой. Далее личинок последовательно фиксировали этанолом (30–50–70%).

Методы очистки личинок мух-береговушек

Очистку личинок проводили в полипропиленовых пробирках объемом 25 мл с завинчивающейся плоской крышкой. Живых личинок 3-го возраста E. riparia и P. fumosa промывали в пресной воде, затем три раза в растворе детергента (1 : 40) и три–четыре раза ополаскивали пресной водой. На следующем этапе личинки ошпаривались горячей водой (80–90°С), чтобы расслабить мышцы и выправить голову и дыхательную трубку из соответствующих сегментов. Это позволяет изучить микроструктуры на переднем и заднем концах тела личинки. Охлажденные личинки обрабатывались 2%-м раствором пирофосфата в течение 1–1.5 ч при комнатной температуре (20°С), затем 5 мин в ультразвуковой ванне (YA XUN YX2000A с рабочей частотой 42 кГц и мощностью 50 Вт), три–четыре раза промывались пресной водой и обрабатывались 5%-м раствором КОН в течение 5 мин. После обработки КОН удаляли путем промывания личинок пресной водой четыре–пять раз, а последний раз – споласкивали дистиллированной водой. Далее личинок последовательно фиксировали этанолом (30–50–70%).

Данный протокол отмывки личинок мух E. riparia и P. fumosa был разработан в процессе исследования, так как представленные в литературе подходы к удалению органических и неорганических загрязнений, в то числе с помощью только ультразвука или применения различных концентраций KOH, не позволяли достичь желаемого результата (Schneeberg et al., 2017).

Подготовка препаратов для сканирующей электронной микроскопии

Образцы личинок эфидрид и дрозофил, зафиксированные в 70% этаноле, обезвоживались путем серии проводок: 95.6% этанол, смесь 95.6% этанола и 100% ацетона, 100% ацетон два раза (длительность каждого этапа составляла 30 мин), – и высушивались при критической точке на приборе Hitachi Critical Point Dryer HCP-2 (Hitachi, Япония). Высушенные образцы наклеивались на алюминиевые столики и напылялись сплавом золота и меди (Eiko IB-3, Eiko, Япония). Изображения были получены с помощью сканирующих электронных микроскопов Jeol JSM-7000 (Jeol, Япония) с использованием программного обеспечения JEOL JCM-7000 и TESCAN VEGA-II XMU (Брно, Чехия) и программного обеспечения TESCAN Essence. Изображения обрабатывались в программе GIMP.

Окрашивание АО нитратом серебра

Анальные органы окрашивали по методу, описанному в статье Глора и Чена (Gloor, Chen, 1950). Живых личинок 3-го возраста E. riparia и P. fumosa промывали в пресной воде, а затем ошпаривали горячей водой (80–90°С). Охлажденных личинок погружали на 15 мин в 1%-й раствор AgNO₃ и выставляли на солнечный свет на 20–30 мин до окрашивания их анальных органов в чернильный цвет (вместо солнечного света можно помещать образцы на то же время под ультрафиолетовую лампу). После этого личинок промывали в пресной воде, чтобы предотвратить окрашивание всей поверхности тела.

Описание личинки 3-го возраста мухи-береговушки Ephydra riparia

Личинка мухи-береговушки E. riparia имеет типичную для представителей рода Ephydra форму – удлиненную, почти цилиндрическую, сужающуюся к обоим концам. Тело личинки состоит из 12 сегментов: головного сегмента (псевдоцефалона), способного втягиваться в грудные сегменты, трех грудных сегментов (Т1–Т3), лишенных ложных ножек, и восьми брюшных сегментов (А1–А8), каждый из которых несет пару ложных ножек. Последний сегмент брюшка А8 несет разветвленную дыхательную трубку (сифон) на дорсальной стороне, самую большую пару ложных ножек на вентральной стороне и анальное отверстие позади ложных ножек, окруженное АО (рис. 1).

Рис. 1.

Личинка 3-го возраста мухи E. riparia: а – вид сбоку, б – вид снизу. Аn – анальное отверстие, А1–А8 – восемь брюшных сегментов, P – псевдоцефалон, Pr – ложные ножки, S – сифон, Т1–Т3 – три грудных сегмента.

Длина тела личинки с вытянутой дыхательной трубкой в среднем составляет 11.19 мм (от 9.79 до 12.15 мм, n = 3), длина дыхательной трубки – 2.26 мм (от 1.94 до 2.76 мм, n = 3), длина тела от головы до конца восьмого брюшного сегмента (там, где заканчиваются АО) в среднем составила 8.94 мм (от 7.72 до 10.22 мм, n = 3).

Псевдоцефалон несет сложный набор сенсорных и ротовых структур (рис. 2). Мандибулы (ротовые крючки, oral hooks) обращены концами вниз и движутся сверху вниз во время кормления, что характерно для личинок круглошовных мух (Cyclorrhapha). Кончики ротовых крючков сильно зазубрены. Это отличает их от личинок мух E. hians, у которых кончики ротовых крючков тупые и закругленные (Cash-Clark, Bradley, 1994) (рис. 2б, в). Область над ротовым отверстием несет многочисленные цирры (ротовые папиллы, oral papillae), уплощенные и гребенчатые на дистальном конце. Цирры расположены горизонтальными рядами, причем каждый ряд имеет немного различную морфологию. Медиально, над ротовыми крючками, расположены три ряда цирр. Самый верхний, расположенный между максиллярными органами (maxillary sensory organs = terminal organs), содержит четыре папиллы с довольно тонкими стебельками и небольшими уплощенными гребенчатыми концами. Второй ряд образован папиллами с более толстыми стебельками и более широкими кончиками; этот ряд расположен латерально, папиллы постепенно уменьшаются дистально от средней линии; под ними по обеим сторонам рта добавляются еще три горизонтальных ряда толстых папилл. Третий (самый нижний) ряд содержит только две плоские, широкие, гребенчатые папиллы, расположенные непосредственно над ротовыми крючками.

Рис. 2.

Псевдоцефалон личинки 3-го возраста мухи E. riparia. а – псевдоцефалон, вытянутый из грудных сегментов; видны ротовые, сенсорные структуры и передние дыхальца (расположенные на первом грудном сегменте) с тремя пальцевидными выростами. б – увеличенный вид верхней части головы; видны антенны, максиллярные органы, три ряда цирр разной формы и зазубренные ротовые крючки под ними. в – вид сверху на зубчатый кончик ротовых крючков. г – сложные сенсиллы на нижней стороне ротового отверстия. д – максиллярный (= терминальный) орган с двумя отчетливыми наборами сенсилл. е – вид псевдоцефалона и первого грудного сегмента сверху.

В полости рта на нижней стороне глотки расположены две сложные сенсиллы в форме бугорка, окруженного рядом расширяющихся ободков (рис. 2г), по-видимому, это органы вкуса.

Пара максиллярных (терминальных) органов расположена дорсально относительно ротового отверстия (рис. 2д). Каждый из органов содержит две группы сенсилл, каждая из которых окружена уплощенным гребнем. Дорсолатеральная группа содержит две сложные сенсиллы (compound sensilla), состоящие из центрального бугорка (central tubercule) и обода (rim). В вентромедиальную группу входят три сложные сенсиллы и две простые сенсиллы (simple sensilla) – бугорки без ободка. Это отличает максиллярный орган E. riparia от максиллярного органа дрозофилы, у которой все семь сенсилл (пять сложных и две простые) расположены вместе и окружены одним кольцевым гребнем (Wipfler et al., 2013; Apostolopoulou et al., 2015).

Антенны, или антеннальные органы (antennal organs), личинок E. riparia удлиненные, двухчлениковые и расположены дорсально относительно пары максиллярных органов, что характерно для эфидрид и отличает их от дрозофил, у которых антеннальные органы короткие, дистальный членик имеет шаровидную форму, а базальный выглядит как невысокая подставка под него (Wipfler et al., 2013; Apostolopoulou et al., 2015) (рис. 2б).

Дорсальная поверхность псевдоцефалона гладкая и покрыта лишь несколькими шипиками (рис. 2е). На вентральной поверхности (видимой, только когда псевдоцефалон полностью вытянут из грудных сегментов) латерально к заднему краю ротового отверстия расположены два участка больших изогнутых заостренных когтевидных шипиков (или щетинок), а также два участка крошечных уплощенных гребневидных направленных вперед шипиков, расположенных позади рта (рис. 3а).

Рис. 3.

Личинка 3-го возраста мухи E. riparia. а – вид снизу вытянутого псевдоцефалона и первого грудного сегмента; видны шипики, ряд лучевидных сенсилл и “трехпалые” дыхальца на первом грудном сегменте. б – первый и второй грудные сегменты с вентральной стороны. в – увеличенное изображение лучевидной сенсиллы, расположенной на втором грудном сегменте позади дыхальца. г – “четырехпалое” переднее дыхальце. д – “трехпалое” дыхальце со щелевидными отверстиями на конце каждого из пальцевидных выростов.

Грудные сегменты лишены ложных ножек, у переднего края каждого сегмента вентрально и латерально расположены довольно крупные заостренные шипики, а в других местах сегментов – более мелкие притупленные шипики, последние более многочисленны дорсально, чем вентрально (рис. 3а, б). На поверхности сегментов расположены многочисленные тонкие структуры (скорее всего, механорецепторы), которые называют или лучевидными сенсиллами (rayed sensilla), или разветвленными щетинками (branched setae) в описаниях других личинок эфидрид (рис. 3в). Лучевидные сенсиллы обычно располагаются в один ряд в передней части каждого грудного сегмента, за исключением дорсальной части первого грудного сегмента, где они располагаются в два ряда. Внешне они напоминают органы Кейлина (Keilin’s organs) личинок дрозофилы (хотя обычно на сегмент приходится только одна пара органов Кейлина, расположенных в глубоких кутикулярных ямках), которые функционируют как механорецепторы и считаются гомологичными ногам взрослых особей. Первый грудной сегмент также несет пару передних дыхалец с тремя (иногда четырьмя) пальцевидными выростами и щелью на вершине каждого из них (рис. 3г, д).

Брюшные сегменты несут ложные ножки на вентральной стороне, со спинной стороны личинка покрыта участками плоских пигментированных чешуек, образующих узор (рис. 4а, б). Ложные ножки сегментов А1–А7 несут крупные когтеобразные шипы, загнутые назад (рис. 4в); ложные ножки последнего брюшного сегмента А8 самые крупные, их когтеобразные шипы загнуты вперед (рис. 4г). Это необходимо для того, чтобы личинка могла захватить стебель травы ложными ножками на сегментах А7 и А8 во время окукливания (рис. 1a).

Рис. 4.

Личинка 3-го возраста мухи E. riparia. а – вид передней части тела сверху; участки пигментированных чешуек обведены желтым цветом. б – увеличенный вид плоских чешуек на дорсальной стороне брюшного сегмента. в – ложная ножка, вид снизу. г – вид сбоку на ложные ножки седьмого и восьмого брюшных сегментов; видны когтеобразные шипы, загнутые друг к другу. д – дыхательная трубка (сифон). е – кончик одной из ветвей разветвленной дыхательной трубки (дыхательная пластинка) с круглым перепончатым отверстием, четырьмя щелями и четырьмя разветвленными пластинками для удерживания на поверхности воды.

Разветвленная дыхательная трубка (сифон) расположена на конце последнего брюшного сегмента А8 и может в него втягиваться. На притупленном, слегка выпуклом конце каждой ветви, именуемом дыхальцевой пластинкой (spiracular plate), имеется округлое, прикрытое мембраной отверстие и четыре радиально ориентированные щели (рис. 4д). Напротив каждой щели расположена плоская, тонкая, ветвящаяся пластинка (branching lamina, также используются термины “palmate seta” или “webbed hydrofuge lamella”), которая служит для удержания кончика дыхальца на поверхности воды (рис. 4е).

Анальное отверстие (иногда называемое анальной щелью у эфидрид и других двукрылых, поскольку обычно оно имеет щелевидную форму) расположено на последнем брюшном сегменте А8 позади оснований ложных ножек. Два серповидных АО расположены симметрично слева и справа от анальной щели (рис. 5а–г). Чтобы прояснить функции АО, был использован стандартный метод их окрашивания раствором нитрата серебра, который проникает через кутикулу АО, связывается с ионами хлора и после облучения солнечным светом и/или ультрафиолетом образует частицы серебра, которые окрашивают АО в темно-чернильный цвет, тогда как другие части тела личинки остаются неокрашенными. Это дает основания предполагать, что у E. riparia АО выполняют осморегуляторную функцию (через них происходит транспорт ионов из окружающей воды в АО), как и у дрозофил и многих других двукрылых. Ранее наличие функциональных АО у эфидрид было подтверждено (путем окрашивания серебром) только для мухи Hydrellia pakistanae, личинки которой развиваются в пресной воде (Durham, Grodowitz, 2012).

Рис. 5.

Анальные органы личинки 3-го возраста мухи E. riparia. а–г – общий вид; АО обведены желтым на рис. а; виден постанальный шиповидный бугорок; на рис. в видно несколько диатомовых водорослей, прилипших к кутикуле сзади от АО. д–е – наноямки (около 100 нм) на морщинистой поверхности кутикулы АО.

Кутикула АО у E. riparia сильно морщинистая (так же, как и у H. pakistanae) и имеет многочисленные наноямки диаметром около 100 нм (рис. 5д, е). Ямки такого же размера и плотности типичны для АО дрозофилы и были замечены у H. pakistanae. Вероятно, они связаны с участием АО в ионном транспорте (Jarial, 1987).

Описание личинки 3-го возраста мухи-береговушки Paracoenia fumosa

Тело личинки P. fumosa имеет веретеновидную форму и состоит из 12 сегментов: перепончатого псевдоцефалона, способного втягиваться в грудные сегменты, трех безногих грудных сегментов (T1–T3) и восьми безногих брюшных сегментов (A1–A8). Последний брюшной сегмент А8 заканчивается длинной втяжной разветвленной дыхательной трубкой, расположенной дорсально, и анальным отверстием на вентральной стороне. Длина тела личинки с вытянутой дыхательной трубкой в среднем составляет 11.14 мм (от 9.63 до 12.5 мм, n = 4), длина дыхательной трубки – 3.56 мм (от 2.88 до 4.65 мм, n = 3), длина тела от головы до конца восьмого брюшного сегмента (там, где заканчиваются анальные органы) в среднем составила 7.16 мм (от 6.76 до 7.85 мм, n = 3).

Покровы личинки полупрозрачны, благодаря чему видны внутренние пигментированные структуры и система трахей. Кутикула довольно равномерно покрыта мелкими пигментированными шипиками в задней части тела (начиная от сегмента А6 вентрально и примерно от А4 дорсально); на грудных и передних брюшных сегментах шипики приурочены преимущественно к передней вентральной и передней латеральной частям сегмента, остальные части сегментов голые. Все шипики, покрывающие тело личинки, однородные, нет плоских чешуек, формирующих узор. Плотность шипиков постепенно увеличивается от грудных сегментов к заднему концу тела (рис. 6).

Рис. 6.

Личинка 3-го возраста мухи P. fumosa: а – вентролатеральная проекция, б – вид сверху. Аn – анальное отверстие, А1–А8 – восемь брюшных сегментов, Р – псевдоцефалон, S – сифон, Т1–Т3 – три грудных сегмента.

Псевдоцефалон разделен на две половины (доли) отчетливой прямой продольной бороздой (рис. 7а). Набор органов чувств P. fumosa аналогичен таковому у E. riparia, максиллярные (терминальные) органы у личинок двух видов имеют сходную морфологию (рис. 2д и 7в), в то же время P. fumosa имеет ряд отличий. Ее антенны трехчлениковые, тогда как у E. riparia они двухчлениковые (рис. 7б). Цирры расположены дорсально и дорсолатерально относительно ротового отверстия горизонтальными рядами, но медиально, над ротовыми крючками, имеется всего два ряда цирр. Самый верхний ряд располагается между максиллярными органами и содержит четыре (иногда пять) папилл, как и у E. riparia. Второй ряд образован папиллами той же формы, что и предыдущие, а папиллы, расположенные у личинок E. riparia непосредственно над ротовыми крючками, отсутствуют (рис. 7а, в).

Рис. 7.

Личинка 3-го возраста мухи P. fumosa. а – псевдоцефалон, вытянутый из грудных сегментов; видны ротовые и сенсорные структуры, а также кончики ротовых крючков. б – увеличенный вид трехчлениковой антенны. в – увеличенный вид верхней части головы, видны антенны, максиллярные органы, два ряда почти одинаковых по форме цирр. г – две пары сенсорных ямок на каждой доле лица (увеличенный вид одной из них на вставке).

В отличие от E. riparia у личинок P. fumosa имеется две небольшие, но хорошо заметные сенсорные ямки на каждой доле головы: одна пара расположена дорсомедиально относительно максиллярного органа, а другая – между антеннами (рис. 7г).

Дорсальная поверхность псевдоцефалона P. fumosa гладкая и несет лишь несколько шипиков (рис. 8а). На вентральной поверхности (видимой, только если псевдоцефалон вытянут из грудных сегментов) так же, как и у E. riparia, имеются два участка крошечных уплощенных гребенчатых, направленных вперед шипиков, расположенных позади рта (рис. 7а).

Рис. 8.

Личинка 3-го возраста мухи P. fumosa. а – псевдоцефалон и первый грудной сегмент сверху. б – вентролатеральная проекция частично втянутого псевдоцефалона и двух грудных сегментов Т1–Т2. Видны передние дыхальца (в заднебоковой части Т1), пара близко расположенных сенсилл (вероятно, органы Кейлина) на брюшной стороне Т1 (около средней линии), поперечные ряды мелких, направленных назад шипиков в передней части грудных сегментов на брюшной стороне. в–д – лучевидные сенсиллы и колышкообразные (розеткообразные) сенсиллы. е – увеличенный вид органов Кейлина на вентральной стороне Т1. ж – увеличенный вид передних дыхалец в виде сдвоенных бугорков с углублением на вершине каждого выступа.

Грудные сегменты безногие, несут множественные поперечные ряды мелких, направленных назад шипиков в передней части сегмента на брюшной стороне и по бокам, остальная часть сегментов гладкая (рис. 6, 8а, б). Многочисленные лучевидные сенсиллы и редкие колышкообразные, они же розеткообразные, сенсиллы (peg-like rosette sensilla) встречаются преимущественно в передней части грудных сегментов; большинство сенсилл расположены в кутикулярных ямках (в отличие от личинок E. riparia, у которых лучевидные сенсиллы обычно располагаются не в ямках, а на плоской поверхности кутикулы) (рис. 8в–д). Также хорошо заметна пара трехлучевых сенсилл, расположенных в двух глубоких ямках на брюшной стороне первого грудного сегмента Т1 (вероятнее всего, это органы Кейлина) (рис. 8е).

Первый грудной сегмент несет пару передних дыхалец в виде сдвоенных бугорков с углублением на вершине каждого из них (рис. 8а, б, ж). Их вид сильно отличается от пальцевидных дыхалец личинок Е. riparia (рис. 3г, д).

Брюшные сегменты безногие, довольно равномерно покрытые шипиками, с вентральными ползательными валиками (creeping welts) на границах сегментов (рис. 6, 9а). На последнем брюшном сегменте дорсально расположена втягивающаяся разветвленная дыхательная трубка (сифон), более длинная, чем у E. riparia, но в остальном схожая с ней по строению (включая строение дыхальцевой пластинки и ветвящихся пластинок, служащих для удержания кончика дыхальца на поверхности воды) (рис. 9а, б).

Рис. 9.

Личинка 3-го возраста мухи P. fumosa. а – вид сбоку брюшных сегментов А4–А8; видна постепенно нарастающая плотность шипиков от переднего к заднему концу тела личинки и слегка выступающая вентрально анальная область у основания сифона. б – выдвижной сифон с шипиками и несколькими лучевидными сенсиллами (на вставке кончик сифона с дыхальцевой пластинкой со щелями и разветвленные пластинки для удерживания на поверхности воды). в – АО сердцевидной формы с постанальным шиповидным бугорком. г – увеличенный вид сморщенной кутикулы АО; наноямки не видны.

Анальное отверстие находится на вентральной стороне последнего брюшного сегмента А8, у основания сифона (рис. 6, 9а). Два полукруглых АО вместе образуют приподнятую, выступающую сердцевидную структуру, окружающую задний проход. Их кутикула сильно сморщена и не имеет видимых наноямок на поверхности. Проницаемость кутикулы АО подтверждена окрашиванием серебром.

Сравнение E. riparia и E. hians

Насколько нам известно, единственным видом из рода Ephydra, морфология которого была подробно изучена (с помощью СЭМ), является E. hians (Cash-Clark, Bradley, 1994). E. hians – гипергалофильный вид из сильносоленых и щелочных озер западной части Северной Америки. Многие морфологические детали личинок 3-го возраста E. riparia и E. hians сходны, в том числе:

1. Двухчлениковые антенны.

2. Максиллярные (= терминальные) органы чувств с двумя отдельными группами сенсилл. Эти группы включают дорсолатеральную группу из двух сложных сенсилл и вентромедиальную группу из трех сложных и двух простых сенсилл.

3. Гребенчатые цирры (mouth brushes), расположенные дорсально и дорсолатерально относительно рта; форма и расположение этих структур практически идентичны у E. riparia и E. hians.

4. Ложные ножки с пучками длинных когтеобразных шипов; эти шипы изгибаются назад, за исключением шипов на самой большой паре ложных ножек, расположенных на последнем брюшном сегменте, которые изгибаются вперед. Противопоставленные ложные ножки с шипами на последнем и предпоследнем брюшных сегментах помогают личинке захватывать стебель травы при окукливании.

5. Небольшой шиповидный бугорок неизменно располагается позади анального отверстия у эфидрид, как и у дрозофил.

6. Внешнее строение сифона и дыхальцевой пластинки сходно у E. hians и E. riparia, однако, вероятно, имеется различие в количестве дыхальцевых щелей. На фотографиях дыхальцевой пластинки E. hians со сканирующего электронного микроскопа в статье Кэш-Кларка и Брэдли (Cash-Clark, Bradley, 1994) видны три щели, тогда как у E. riparia мы наблюдали четыре щели (рис. 4е).

7. Узор на спинной стороне, образованный расположенными особым образом пигментированными и уплощенными чешуйками (рис. 4а, б), сходен у E. hians и E. riparia.

8. Кэш-Кларк и Брэдли (Cash-Clark, Bradley, 1994) сообщают в своей статье о многочисленных лучеобразных сенсиллах (branched setae), распределенных по телу у E. hians так же, как и у E. riparia. Ни у одного из видов Ephydra не было обнаружено колышкообразных (розеткообразных, peg-like) сенсилл, подобных тем, которые описаны у личинок мух рода Paracoenia.

Между личинками мух-береговушек E. hians и E. riparia есть несколько заметных отличий:

1. У E. hians пучки щетинок в задней и вентральной области головы имеют широкое основание, увенчанное несколькими заостренными выступами (Cash-Clark, Bradley, 1994), тогда как у E. riparia эти щетинки расположены вентролатерально относительно ротового отверстия и имеют обычную когтевидную форму с одним изогнутым заостренным выступом (рис. 3а).

2. Передние дыхальца с 4–5 пальцевидными выростами у E. hians и с 3–4 – у E. riparia.

3. Кончики ротовых крючков тупые и округлые у E. hians, зубчатые у E. riparia. Это может быть связано с различиями в механизмах сбора пищи и диете, хотя достоверно природа этих различий в настоящее время неизвестна.

4. У E. hians анальное отверстие полностью окружено толстой перианальной подушкой. Эта подушка почти круглая, не двулопастная и не разделена на две половины анальной щелью. Ее кутикула выглядит жесткой и сильно морщинистой согласно опубликованным фотографиям и описанию, о наличии наноямок не сообщается (Cash-Clark, Bradley, 1994). У E. riparia слева и справа от ануса имеется пара поперечно-вытянутых полуовальных АО. Кутикула АО проницаема для ионов (что подтверждается окрашиванием серебром) и имеет многочисленные крошечные ямки диаметром около 100 нм.

Сравнение P. fumosa и P. bisetosa

Личинки только одного вида Paracoenia, P. bisetosa, были ранее описаны с помощью СЭМ. Это неарктический вид, обитающий в разнообразных средах, включая горячие и холодные минеральные источники, а также водоемы от пресноводных до умеренно щелочных и соленых (Zack, 1983).

Личинки 3-го возраста видов P. fumosa и P. bisetosa очень похожи, особенно с головного конца. У обоих видов трехсегментные антенны и одинаково устроенные максиллярные (терминальные) сенсорные органы (состоящие из 7 сенсилл, разделенных ободками на две группы, 2 + 5). Число рядов гребневидных цирр также одинаково. Тело личинок обоих видов обильно усеяно разнообразными сенсиллами. Остановимся более подробно на отдельных небольших морфологических различиях личинок двух данных видов:

1. Личинки 3-го возраста вида P. bisetosa примерно в 1.5 раза крупнее личинок P. fumosa: 14.50–18.71 мм против 9.63–12.50 мм. Дыхательная трубка в вытянутом состоянии у P. bisetosa составляет примерно половину длины тела, тогда как у P. fumosa – от 30 до 37%.

2. Размер и густота шипиков у личинок обоих видов нарастает от головы к концу брюшка, однако если у P. bisetosa уже второй брюшной сегмент полностью покрыт шипиками, то у P. fumosa такими становятся сегменты только начиная с пятого–шестого брюшного.

3. По бокам тела на дистальном конце первого грудного сегмента у личинок находятся передние дыхальца. У обоих видов они раздвоены, но у P. bisetosa они имеют скорее пальцевидную форму, как у E. riparia, а у P. fumosa дыхальца напоминают невысокие вздутые бугорки (рис. 8ж).

4. У P. fumosa AO компактные, округлые, вместе образующие выпуклую площадку сердцевидной формы, с сильно сморщенной поверхностью, без наноямок на кутикуле. Для P. bisetosa нет опубликованных фотографий АО со сканирующего электронного микроскопа, есть лишь словесное описание: “Перианальная подушка двухлопастная, полукруглая, гладкая, разделенная посередине анальной щелью, позади которой располагается бугорок с шипиками” (“Perianal pad bilobed, subcircular, glabrous, furrowed by median anal slit, with spinule patch posteromedially”; Zack, 1983, p. 496). В первом приближении оно подходит также и к АО P. fumosa, особенно если учесть, что сморщенность поверхности АО становится заметна лишь при большом увеличении. Есть ли наноямки у P. bisetosa, также непонятно. Иными словами, мы можем сказать лишь то, что АО двух сравниваемых видов похожи по форме, но их более тонкое строение может различаться.

Сравнение E. riparia и P. fumosa c Coenia curvicauda

Роды Ephydra и Paracoenia относятся к трибе Ephydrini Zetterstedt, к этой же трибе относится род Coenia. Личинки вида Coenia curvicauda были описаны с использованием СЭМ. Этот голарктический вид обычно встречается в заболоченных местах со скоплениями разлагающейся органики (Foote, 1990). Сравним морфологию личинок данного вида с личинками, описанными выше:

1. Личинки 3-го возраста C. curvicauda заметно меньше по размеру (7.6 мм), чем личинки P. fumosa (11.19 мм) и E. riparia (11.14 мм).

2. Личинки C. curvicauda имеют типичную для личинок эфидрид веретенообразную форму, при этом они безногие, как и личинки P. fumosa. Тот факт, что у личинок Ephydra есть ложные ножки, а у Paracoenia, Coenia и Drosophila – только ползательные валики, связан с особенностями образа жизни. Личинки Ephydra – представители эпифауны, активно передвигающиеся по дну водоемов, а все прочие перечисленные – менее подвижные представители инфауны, живущие погруженными в мягкий, рыхлый субстрат – богатый органикой ил, скопление цианобактерий или нитчатых водорослей и т.п. (Coenia, Paracoenia), либо это животные, обитающие в высокопитательном полужидком субстрате и передвигающиеся лишь в пределах, например, гниющего плода (Drosophila). Возможно, в связи с тем, что личинки P. fumosa погружены в субстрат, а личинки E. riparia проводят часть времени на его поверхности, у первых есть дополнительные сенсорные органы – две пары ямок между антеннами и максиллярными органами (рис. 7г).

3. Тело личинок C. curvicauda покрыто слегка пигментированными шипиками одинаковой формы, которые не образуют рисунка на спинной стороне, что снова сближает их с P. fumosa и отличает от E. riparia. Однако кольца из пигментированных шипиков C. curvicauda представлены уже на грудных сегментах, а начиная с брюшных сегментов уже вся площадь сегментов покрыта шипиками, тогда как пигментированные шипики у P. fumosa отчетливо заметны только на задней трети тела, и только с пятого – шестого брюшных сегментов покрытие шипиками сплошное.

4. На грудных и брюшных сегментах C. curvicauda можно обнаружить сенсиллы двух типов – лучистые (rayed) и колышкообразные (или розеткообразные, rosette/peg-like) – как у P. fumosa (рис. 8в–д). У личинок E. riparia мы обнаруживаем только лучистые сенсиллы и не находим колышкообразных (рис. 3в).

5. Головной сегмент личинок C. curvicauda двухчастный, как у личинок P. fumosa. Лицевая часть личинок E. riparia, напротив, цельная.

6. Антенны C. curvicauda двухсегментные, как у E. riparia.

7. Цирры C. curvicauda, скорее, напоминают таковые личинок P. fumosa, так как над ротовым отверстием располагается два ряда цирр, а не три, как у E. riparia. Согласно изображениям в статье Фута (Foote, 1990), цирры личинок C. curvicauda характеризуются длинной и пушистой гребенкой на дистальном конце.

8. Дистальный край челюстей C. curvicauda гребневидный, как у личинок E. riparia, а не гладкий, без зазубрин, как у личинок P. fumosa. Сходство ротовых частей может отражать сходные механизмы сбора пищи и сходные диеты, состоящие в основном из одноклеточных водорослей (например, диатомовых) и цианобактерий.

9. Передние дыхальца личинок C. curvicauda с 4–6 пальцевидными выростами. Их форма напоминает дыхальца E. riparia, хотя, по-видимому, отростков у них больше, чем у E. riparia. Напомним, что передние дыхальца личинок P. fumosa выглядят как два вздутых бугорка, т.е. значительно отличаются от дыхалец с пальцевидными отростками.

10. Дыхательная трубка на заднем конце тела личинок C. curvicauda имеет существенное отличие от дыхательной трубки личинок E. riparia и P. fumosa: примерно на середине ее длины имеется два мясистых выступа.

11. У C. curvicauda АО гладкие, поперечно вытянутые (т.е. похожие по общим очертаниям на АО дрозофил), ограниченные на дистальных концах особыми шипастыми бугорками (spinulose tubercles). У P. fumosa, напротив, AO компактные, округлые, вместе образующие выпуклую площадку сердцевидной формы, с сильно сморщенной поверхностью, но без крошечных ямок на кутикуле (есть ли эти ямки у Coenia, непонятно). Анальные органы E. riparia серповидной формы, их кутикула сильно сморщена и имеет многочисленные ямки диаметром около 100 нм (рис. 5г, д), которые также обнаружены у D. melanogaster и H. pakistanae. Несмотря на такие значительные различия АО по форме и текстуре кутикулы, позади них у личинок всех пяти видов располагается бугорок с шипиками.

Таким образом, личинки 3-го возраста C. curvicauda менее крупные, чем личинки E. riparia и P. fumosa, более густо покрыты пигментированными шипиками, безногие, с нехарактерными для двух других видов мясистыми выступами на дыхательной трубке. Большая часть отмеченных нами морфологических особенностей сближает C. curvicauda с P. fumosa (отсутствие ложных ножек, однородность шипиков, сходство сенсилл, двухлопастная лицевая часть), но есть и важные сходства с личинками E. riparia (форма кончиков челюстей и передних дыхалец, двухсегментные антенны).

Заключение по АО и по связи морфологических признаков с адаптацией к солености

У экстремально галофильной E. hians, судя по опубликованным фотографиям, выполненным на сканирующем электронном микроскопе, вероятно, нет функциональных АО, а есть только толстая перианальная подушка (thick perianal pad), которая, возможно, не служит для закачивания ионов из окружающей среды или функционирует не так активно, как у менее галофильных видов. У умеренно галофильной мухи E. riparia мы видим небольшие по площади, сморщенные, но все же настоящие АО с проницаемой кутикулой, красящиеся серебром, с наноямками, как у дрозофил. У галотолерантных видов Paracoenia АО примерно такие же по относительному размеру, тоже сморщенные, но, по-видимому, без наноямок.

У пресноводной C. curvicauda АО крупнее, чем у Ephydra и Paracoenia. У пресноводной Hydrellia АО тоже настоящие, подтвержденные окрашиванием серебром, с наноямками, однако они небольшие по площади, сравнимы по этому параметру с Ephydra и Paracoenia.

У личинок дрозофил по мере роста солености среды уменьшается площадь АО, их поверхность из гладкой становится сморщенной, наноямки на поверхности кутикулы становятся менее заметны или вовсе исчезают. Это сопровождается дегенеративными изменениями крупных эпителиальных клеток, подстилающих кутикулу АО и служащих для активного транспорта ионов из окружающей среды в гемолимфу (Jarial, 1987). Такая фенотипическая пластичность, вероятно, является адаптивной, поскольку при высокой окружающей солености как проницаемость кутикулы АО, так и активный транспорт ионов из окружающей среды, скорее всего, становятся менее полезными или даже вредными. Таким образом, кажется естественным, что у экстремально галофильных эфидрид АО либо вовсе отсутствуют, либо развиты слабо, в то время как у умеренно галофильных эфидрид отмечается более выраженное развитие признаков, увеличивающих проницаемость кутикулы АО и клеток, обеспечивающих транспорт ионов через кутикулу. У пресноводных эфидрид все эти признаки или часть их получают наибольшее развитие.