Спаривание брюхоногих моллюсков - Википедия - Mating of gastropods

Спаривание Cornu aspersum садовые улитки
Земной слизняк Арион обыкновенный, брачная пара с переплетенными, вывернутыми пенисами, осуществляющая внешний обмен спермой
В голожаберный морская улитка Nembrotha rutilans, пара

В спаривание брюхоногих моллюсков это обширная и разнообразная тема, потому что таксономический учебный класс Брюхоногие очень большая и разнообразная группа, состоящая из морские улитки и морские слизни, пресноводные улитки и наземные улитки и слизни. Брюхоногие моллюски уступают только классу Насекомое по общему количеству видов. У одних брюхоногих моллюсков раздельный пол, у других - гермафродитный. Некоторые группы гермафродитов имеют одновременный гермафродитизм, а некоторые - последовательный гермафродитизм. Кроме того, в разных таксонах используется множество очень разных стратегий спаривания.

В настоящее время эта статья в первую очередь посвящена брачным привычкам дышащих воздухом наземных животных. слизни. Наземных слизней можно рассматривать как наземные улитки которые за время эволюции либо полностью потеряли оболочку, либо имеют очень уменьшенную внешнюю оболочку, либо сохранили только внутренние остатки оболочки. Сухопутные слизни очень полифилетический group, что означает, что многие семейства наземных слизней совсем не связаны друг с другом.

Большинство наземных слизней одновременные гермафродиты, что означает, что они обладают как мужскими, так и женскими репродуктивными органами, которые функционируют одновременно. Некоторые виды регулярно самооплодотворяются. Однородительское размножение также может происходить апомиксис, асексуальный процесс.[1]

Однако по большей части наземные слизни действительно спариваются: они находят партнеров и участвуют в сложных ритуалах ухаживания, прежде чем произойдет фактическая передача спермы. Обычно слизни спариваются взаимно одновременно, как это происходит в монофилетический группы Limacoidea и Philomycidae.[2] Limacoidea составляет семью Limacidae (пули килевой спины) и самый большой род слизней, Deroceras, который насчитывает более 100 известных видов.[3] Передача спермы может быть внешней (как в Deroceras) или внутренний (как в Ариолимакс ).

Гендерная стратегия

Когда дело доходит до брачного поведения одновременных гермафродитов, таких как легочные наземные улитки и легочные наземные слизни, а также опистожаберные морские улитки и опистожаберные морские слизни, возникает вопрос, какую половую роль или роли человек примет в брачной схватке.[4] Если оба участвующих индивида предпочитают одну и ту же гендерную роль, то их брачные интересы по своей сути несовместимы. Дальнейшие конфликты возникают из-за того, что гермафродит не обязательно может использовать полученную сперму; он может использовать другого партнера или самооплодотворять. Согласно моделям предотвращения риска, когда это так, для человека было бы более разумным инвестировать в яйца.[5] Тем не менее, согласно альтернативным взглядам, предпочтение отдается мужской роли, поскольку самцы больше выигрывают от многократных спариваний, чем самки.[6] Ни одна из этих стратегий не является эволюционно стабильной, поскольку для успешного воспроизводства необходимы обе гендерные роли.

Поскольку переваривание сперматозоидов у наземных слизней снижает вероятность оплодотворения яйцеклеток партнера данным набором сперматозоидов, выбрано увеличение количества сперматозоидов. Это может привести к коэволюционному циклу, в котором количество переваренной спермы и выделение мужчин увеличиваются до тех пор, пока в конечном итоге мужские и женские гаметы не будут в равной степени инвестированы.[7] Чем крупнее и дороже становятся эякуляты, тем предпочтительнее реципрокная передача сперматозоидов, поскольку каждая слизь получает компенсацию за свои инвестиции. Взаимность, одновременная или последовательная, по-видимому, смягчает гендерный конфликт и является характерной чертой большинства случайных спариваний.

В поисках партнера

Deroceras panormitanum оставляя за собой слизистый след.

Поскольку наземные брюхоногие моллюски, такие как наземные улитки и наземные слизни, не имеют слуха и очень ограниченного зрения,[8] они сильно полагаются на химиотерапия, в первую очередь обоняние, и тактильное восприятие. Расположение партнера также во многом определяется переносимыми по воздуху химическими веществами.[9] Слизни часто поднимают голову при обнаружении феромоны в воздухе, а затем повернуться, чтобы сориентироваться и ползти к воспринимаемому источнику. Многие слизни также демонстрируют некоторую степень следования за слизью, чтобы найти партнера.[10] Следование по следу может быть альтернативой или дополнительной стратегией по отношению к бортовым сигналам и может составлять основную часть поведения перед судном.

Использование слизистых следов для поиска партнера предполагает различие между сходными и гетероспецифическими следами.[11] Поэтому полезно включать в следы видовые сигналы, чтобы облегчить поиск партнера. У некоторых видов, например банановых слизней (Ариолимакс), феромоны выделяются вместе со слизью для привлечения партнеров. Последователь может даже провести качественную оценку потенциального партнера на основе его слизистого следа. Слизь может раскрыть информацию о размере тела или паразитарной инфекции, что дает представление о плодовитости. Больший размер предполагает, что слизняк очень плодовит,[11] тогда как паразитизм может означать, что он страдает снижением яйценоскости или даже бесплодием.[12]

Следование по следу - это сложный поведенческий паттерн, который обычно предполагает активное участие обоих слизней. Последователь держится очень близко к лидеру, когда он оказывается поблизости.[3] У видов с ярко выраженным следованием по следу, таких как Deroceras panormitanum, ведущий расплющивает хвост в стороны и машет им из стороны в сторону перед ведомым. Пока не известно, является ли движение хвостом визуальным сигналом или оно направляет химические аттрактанты в направлении последователя. Иногда хвост машет между щупальцами последователя и иногда вступает в контакт, способствуя узнаванию между слизнями. Кажется, что ведущий слизняк делает паузу, чтобы дождаться последователя, размахивая хвостом, если ведомый отстает слишком далеко.

Ухаживание

Два человека из Лимакс Максимус кружить

Как только партнер найден, наземные слизни проходят длительную фазу ухаживания перед совокуплением. Ухаживание может длиться и обычно продолжается несколько часов. Два человека занимают положение на периферии воображаемого круга, направив головы к хвосту друг друга, и кружат друг над другом.[13] Слизни ползут по часовой стрелке, так что их правые стороны, содержащие генитальные поры, постоянно обращены друг к другу. Этот кружок может служить для оценки того, готов ли другой к спариванию; скорость кружения обычно уменьшается по мере развития ухаживания. Затем пули лежат близко друг к другу, оставаясь в антипараллельной конфигурации. Каждый выступает из своей генитальной поры саркобелумом, очень маневренной структурой полового члена, которой он гладит своего партнера.[14]

Пара банановые слизни в антипараллельной конфигурации перед вязкой.

Секреции, предположительно из железистой части стенки полового члена, вероятно, переносятся саркобелой во время этого взаимного поглаживания.[15] Эти выделения имеют несколько возможных функций, включая физиологическую стимуляцию и синхронизацию,[3] маркировка партнера[16] или манипуляции.[17] Маркировка может принести пользу донору, помогая ему избежать спаривания с особями, с которыми он уже спаривался.[16] Альтернативно или дополнительно, маркировка может служить указанием для сородичей, что этот особь недавно спаривался, и поэтому его следует избегать, потому что его запасы сперматозоидов, возможно, истощены, или, что более вероятно, из-за конкуренция спермы. В последнем случае также снижается риск того, что передатчик секрета подвергнется конкуренции сперматозоидов. Помимо маркировки, существует еще одна возможность, что секреция поглощается партнером, в котором она действует как манипулятивный аллогормон.[17] Аллогормон - это вещество, которое передается от одного представителя вида к другому и которое «вызывает прямой поведенческий или физиологический ответ».[18] Секреция может затем заставить реципиента воздерживаться от спаривания с дополнительными партнерами, поглощать больше донорской спермы и переваривать меньше ее или увеличивать оплодотворение яйцеклеток и откладывание с использованием донорской спермы.[17] Подробнее об одном применении этого вида гормонов читайте в статье любовный дротик.

Виды различаются по способу поглаживания и продолжительности поглаживания, но все виды постепенно сближаются во время ухаживания, и интенсивность поглаживания увеличивается до тех пор, пока не прекращается непосредственно перед началом спаривания.[3] В этот момент саркобела слегка сжимается и смотрит вверх. Передние части слизней набухают и слегка перекатываются влево. Могут быть укусы и прикосновения к областям половых пор ртом и щупальцами, а также взаимное покачивание головы.[19] Слизни прижимают свои генитальные поры друг к другу и оттягивают мантию назад. Также во время ухаживания готовится эякулят; сперма течет из хранилища в половой член и, у некоторых видов, собирается в пакеты, такие как сперматофоры.

Любовь дартс

На завершающих стадиях ухаживания некоторые виды наземных слизней и наземных улиток стреляют известковыми или хитиновыми. люблю дартс в тела друг друга. Только часть тех видов, которые спариваются лицом к лицу одновременно взаимно, несут дротики.[20] Оба слизня при спаривании стреляют друг в друга, если дротик недоступен, например, потому что он восстанавливается после недавнего спаривания. Большинство исследований любовных дротиков проводилось на обыкновенная садовая улитка, в котором было показано, что стрельба дротиком увеличивает репродуктивный успех отцов.[21] через доставку слизи[22] что способствует хранению спермы, а не ее перевариванию в получателе дротика.[23] Контроль за движением сперматозоидов достигается путем изменения конфигурации копулятивного канала реципиента до получения спермы.[24] Фактическое спаривание происходит только после стрельбы из дротика.

Спаривание

Спаривание относится к фазе передачи спермы и длится от начала выворота полового члена до момента, когда гениталии теряют контакт с другой слизью.[3] Продолжительность значительно варьируется между видами слизней, но наиболее распространены внезапные вывороты и очень короткие переходы. Передача спермы может быть одновременно двусторонней или односторонней, а также внешней (как в Deroceras) или внутренний (как в Ариолимакс). Полученная сперма либо переваривается, либо используется для оплодотворения яйцеклеток.

Одновременное реципрокное спаривание по сравнению с односторонним спариванием

При одновременном реципрокном спаривании обе слизни одновременно действуют как самцы и самки. Этот способ спаривания требует, чтобы пара гениталий была точно противоположна перед совокуплением, что для слизней затрудняется из-за отсутствия слуха и очень ограниченного зрения.[8] Следовательно, они в значительной степени полагаются на химиоцепцию и контактное ощущение. Обычно происходит обмен спермой, но в некоторых случаях может происходить односторонняя передача спермы.[25]

В одностороннем спаривании каждый человек играет определенную гендерную роль: один действует как мужчина и передает сперму, а другой действует как женщина и получает ее. Слизни часто меняются ролями после передачи спермы во втором раунде спаривания.[25] Следовательно, как и при одновременном реципрокном спаривании, обычно, но не всегда, происходит взаимный обмен спермой.

Внешний перенос спермы

Воздушное спаривание с переплетенными пенисами и наружным переносом спермы в Лимакс Максимус.

Во время внешнего обмена сперматозоидом половой член донорской слизи выворачивается вместе с эякулятом. Вывернутый половой член в несколько раз больше своего обычного размера и выглядит как выпуклая прозрачная структура.[3] Эякулят, аморфная мягкая масса, переносится на поверхность вывернутого полового члена получателя. По крайней мере, один вид, серый полевой слизень (Deroceras reticulatum ), показывает примитивную степень упаковки спермы. Затем втягивание пениса получателя уносит с собой эякулят. В большинстве случаев оба партнера жертвуют и получают одновременно через переплетенные пенисы; односторонняя передача спермы случается редко. Сплетение допускается из-за кривизны половых членов слизняков; Тесное переплетение способствует успешному обмену сперматозоидами, который происходит на пике выворота полового члена. Когда у особи вида с внешним переносом сперматозоидов отсутствует пенис, он все еще может воспроизводиться однопарентерально, например, путем самооплодотворения, при условии, что он обладает другими компонентами нормальной репродуктивной системы.[26] Однородительское размножение отмечено у болотного слизня (Deroceras laeve ).

Когда присутствует добавочная половая железа, дополнительная структура мужской репродуктивной системы, она также ненадолго выворачивается во время спаривания.[15] Если он достаточно большой, он распространяется по телу партнера. Это может произойти во время или после обмена сперматозоидами. Пениальная железа наполняется во время ранних ухаживаний, и ее выделения переносятся на кожу слизняка-партнера. Эти выделения, как и секреты саркобелума во время ухаживания, имеют несколько возможных функций, в том числе действуют как аллогормон, который манипулирует партнером, чтобы увеличить шансы на отцовство.[18] Это может быть достигнуто путем подавления дополнительного спаривания, изменения транспорта или хранения сперматозоидов или увеличения яйцекладки у партнера.

Втягивание полового члена обычно происходит быстро, хотя и намного медленнее, чем выворот.[3] Для обоих слизней характерно одновременно втягивать пенисы, качая и раскачивая передние части своего тела. Они отделяются и отползают друг от друга, как только их гениталии распутываются. После этого одна или обе слизни обычно поглощают слизь; они могут вернуться к месту спаривания и слизывать слизь с земли или слизывать ее с поверхности своего тела. Однако существует много внутривидовых вариаций.

Необычный пример внешнего переноса сперматозоидов - большой серый слизень (Лимакс Максимус ). Пара слизней взбирается на дерево или стену к выступу и подвешивается вместе головой вниз на нитке слизи длиной 10–25 см, прежде чем вывернуть свои пенисы и обменяться спермой в воздухе.[27] Эволюционные объяснения этого поведения неясны.

Belocaulus angustipes спаривание с интромиссией и внутренним обменом спермой.

Внутренний перенос спермы

В других случаях передача спермы является внутренней и происходит путем введения вывернутого полового члена в слизень партнера. Сперма передается через пакеты со спермой или сперматофоры в реципиент. сперматека воздуховод.[28] а затем высвобождается из хвоста сперматофора.[29] Лишь очень небольшой процент попадает в более высокие области женской репродуктивной системы для хранения (в сперматеке) и последующего оплодотворения. Интромиссия является одновременно взаимной у некоторых видов, таких как Ариолимакс долихофаллус и односторонний в других, таких как Ариолимакс калифорнийский[19]

Апофалия

Основная статья: Апофалия

После передачи спермы процесс, называемый апофалия, или ампутация полового члена. Это длительный процесс, во время которого пенис одной или обеих слизней отрывается с помощью радула. В случае откуса одного пениса это обычно делает другой слизень. Замещающий пенис не вырастает. Апофалляция наиболее широко встречается в Ариолимакс разновидность,[1] которые имеют внутренний обмен спермы. У этих слизней апофалирование - лишь случайное явление, которое следует за периодом борьбы и тяги хозяина. Это говорит о том, что это «крайняя мера», если пенис застревает в половых путях партнера-слизняка. После того, как пенис отрезан, партнер обычно съедает его.[19] Причина, по которой пенис съедается, неясна, хотя он может быть просто источником питательных веществ. Апофалляция может быть необходима для того, чтобы партнерша плотно сжимала пенис через специальную мышцу женского репродуктивного тракта.[26] Апофалляция может принести пользу ампутатору, поскольку предотвращает повторное спаривание человека с ампутированной конечностью в ближайшем будущем, что может привести к конкуренции сперматозоидов. Человек с ампутированной конечностью, по крайней мере, лишен возможности спариваться в будущем как мужчина, что может отвлечь ресурсы от производства яиц со спермой ампутированного.

В добавление к Ариолимакс видов, аутоапофалация (самоампутация) была зарегистрирована в Deroceras laeve.[3] Здесь это обычная часть спаривания, хотя пенис не попадает в ловушку другой слизи (поскольку происходит передача спермы извне), и может произойти из-за того, что способность втягивания полового члена человека с ампутированной конечностью заблокирована партнером путем передачи секрета. . В результате эти особи больше не могут спариваться и могут воспроизводить потомство только одним родителем.[26] Афаллические особи Ариолимакс виды все еще способны к спариванию, но только как самки, так как у них есть интромиссия и внутренний обмен спермой.

Спаривание морских брюхоногих моллюсков

Например, при вязке морских слизней. Siphopteron quadrispinosum происходят травматические спаривания.[30]

В течение спаривание Aplysiidae могут возникать цепочки спаривающихся слизней.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Леонард Дж. Л., Вестфол Дж. А., Пирс Дж. С.. Фаллический полиморфизм и репродуктивная биология у Ariolimax (Ariolimax) buttoni (Pilsbry and Vanatta, 1896) (Stylommatophora: Arionidae) *. Американский малакологический бюллетень. 2007;23(1):121-35.
  2. ^ Дэвисон А., Уэйд К.М., Мордан П.Б., Чиба С. Секс и дротики у слизней и улиток (Mollusca: Gastropoda: Stylommatophora). Журнал зоологии. 2005;267(04):329-38.
  3. ^ а б c d е ж грамм час Райз Х. Обзор брачного поведения у слизней этого рода Deroceras (Pulmonata: Agriolimacidae) *. Американский малакологический бюллетень. 2007;23(1):137-56.
  4. ^ Anthes N, Putz A, Michiels NK. Предпочтения сексуальных ролей, гендерный конфликт и торговля спермой у одновременных гермафродитов: новые рамки. Поведение животных. 2006;72(1):1-12.
  5. ^ Леонард JL. Современная теория портфеля и осторожный гермафродит. Размножение и развитие беспозвоночных. 1999;36(1-3):129-35.
  6. ^ Михильс Н.К., Равен-Ю-Хеуфес А., Кляйне Брокманн К. Торговля спермой и половые роли в гермафродитной опистобранховой морской слизень Наванакс инермис: нетерпеливые самки или оппортунистические самцы? Биологический журнал Линнеевского общества. 2003;78(1):105-16.
  7. ^ Грифф Дж. М., Михильс Н. К.. Переваривание спермы и реципрокная передача сперматозоидов могут привести к равенству полов гермафродитов. Am Nat. 1999;153(4):421-30.
  8. ^ а б Чейз Р., Дарбайсон Э, Хорн К.Э., Самарова Э. Механизм, способствующий одновременному взаимному спариванию у улиток. Канадский журнал зоологии. 2010;88(1):99-107.
  9. ^ Повар А. Функция следования по следу в легочной пробке, Лимакс псевдофлавус. Поведение животных. 1992;43(5):813-21.
  10. ^ Повар А. Следование по следу слизней - стимул, его восприятие и поведенческая реакция. Этол Экол Эвол. 1994;6(1):55-64.
  11. ^ а б Ng TPT, Saltin SH, Davies MS, Johannesson K, Stafford R, Williams GA. Улитки и их следы: многочисленные функции следования по следам брюхоногих моллюсков. Биологические обзоры. 2013;88(3):683-700.
  12. ^ Фостер Р. Воздействие метацеркарий трематод (Brachylaemidae) на слизней Milax sowerbii Феруссак и Агриолимакс ретикулатус Мюллер. Паразитология. 1958;48(3-4):261-8.
  13. ^ Карлин Э.Дж., Бэкон К. Ухаживание, спаривание и откладывание яиц у Limacidae (Mollusca). Труды Американского микроскопического общества. 1961;80(4):399-406.
  14. ^ Хатчинсон JMC, Рейз Х. Брачное поведение проясняет таксономию видов слизней, определяемых анатомией гениталий: Deroceras rodnae комплекс в Saechsiche Schweiz и других местах. Моллюска. 2009;27(2):183-200.
  15. ^ а б Райз Х, Виссер С., Хатчинсон Дж. М.К. Брачное поведение наземных слизней Deroceras gorgonium: экстремальная морфология связана с экстремальным поведением? Аним Биол. 2007;57(2):197-215.
  16. ^ а б Хаасе М., Карлссон А. Выбор партнера у гермафродита: сперматофором не забьешь. Поведение животных. 2004;67(2):287-91.
  17. ^ а б c Джонстон Р.А., Келлер Л. Как самцы могут выиграть, причиняя вред своим партнерам: сексуальные конфликты, семенные токсины и цена спаривания. Am Nat. 2000;156(4):368-77.
  18. ^ а б Коэн Дж. М., тер Маат А. «Аллогормоны»: класс биологически активных веществ, одобренных половым отбором.. Журнал сравнительной физиологии Ay. 2001;187(5):323-6.
  19. ^ а б c Леонард Дж. Л., Пирс Дж. С., Харпер AB. Сравнительная репродуктивная биология Ariolimax californicus и A. dolichophallus (Gastropoda; Stylommiatophora). Размножение и развитие беспозвоночных. 2002;41(1-3):83-93.
  20. ^ Дэвисон А., Уэйд К.М., Мордан ПБ, Чиба С. Секс и дротики у слизней и улиток (Mollusca: Gastropoda: Stylommatophora). Журнал зоологии. 2005;267:329-38.
  21. ^ Ландолфа М.А., Грин Д.М., Чейз Р. Стрельба дротиком влияет на репродуктивный успех отцов у улитки Helix aspersa (Pulmonata, Stylommatophora). Поведенческая экология. 2001;12(6):773-7.
  22. ^ Чейз Р., Бланшар KC. Любовный дротик улитки выделяет слизь для увеличения отцовства. Proc R Soc B-Biol Sci. 2006;273(1593):1471-5.
  23. ^ Роджерс Д., Чейз Р. Квитанция Дарта способствует хранению спермы у садовой улитки Helix asperse. Behav Ecol Sociobiol. 2001;50(2):122-7.
  24. ^ Коэн Дж. М., Чейз Р. Изменения репродуктивной системы улитки Helix asperse вызвано слизью от любовного дротика. Журнал экспериментальной биологии. 1998; 201 (Pt 15): 2313-9.
  25. ^ а б Дэвисон А., Мордан П. Литературная база данных по брачному поведению шиломматофорных наземных улиток и слизней *. Американский малакологический бюллетень. 2007;23(1):173-81.
  26. ^ а б c Рейз Х., Хатчинсон JMC. Слизни, кусающие пенис: дикие утверждения и заблуждения. Тенденции в экологии и эволюции. 2002;17(4):163.
  27. ^ Langlois TH. Супружеское поведение интродуцированного европейского гигантского садового слизняка Limax maximus L., наблюдаемое на острове Саут-Басс, озеро Эри.. Ohio J Sci. 1965;65((5)):298-304.
  28. ^ Сионек Р., Козловский Ю. Образование и перенос сперматофоров у Arion lusitanicus Mabille, 1868 (Gastropoda: Pulmonata: Arionidae). Folia Malacologica. 2001;9(3):149-54.
  29. ^ Коэн Дж., Шуленбург Х. Стрельба в дротики: коэволюция и контрадаптация у улиток-гермафродитов. BMC Эволюционная биология. 2005;5(1):25.
  30. ^ Ланге Р., Герлах Т., Бенинде Дж., Вермингхаузен Дж., Райхель В. и Антез Н. (2012). «Оптимальный женский фитнес при промежуточных темпах спаривания при травматическом спаривании». PLoS ONE 7(8): e43234. Дои:10.1371 / journal.pone.0043234.

внешняя ссылка