周永蔚,邓禄刚,王高岛,张静蓉,李玉春,陈 忠*
(1.热带动植物生态学省部共建教育部重点实验室 海南师范大学,海南 海口 571158;2.山东大学 海洋学院,山东 威海 264209)
海南岛位于热带北缘,其自然条件具有从热带向亚热带过渡的特征,岛上有着丰富的野生动物资源,其中翼手目种类数有7科33种[1-3],海南岛是我国翼手目种类数密度最高的省份之一,具有独特的动物地理学地位[4-5].
棕果蝠(Rousettus leschenaultii)属翼手目(Chiroptera)狐蝠科(Pteropodidae),在东南亚地区有大量分布,国内则大量分布于华南地区,是海南岛常见的优势果蝠,分布广且数量大.大长翼蝠(Miniopterus magnate)隶属翼手目蝙蝠科(Vespertilionidae),是我国广域分布的翼手目物种[1,6-8].
在我们的取样区域内,棕果蝠和大长翼蝠是同域分布的物种[9].棕果蝠为食果性蝙蝠,通常摄取野生植物的果实为食,取食的植物主要有14科21种[10].大长翼蝠为食虫性蝙蝠,取食的昆虫主要为鳞翅目、双翅目、鞘翅目[11].两种蝙蝠虽然同域分布,但处于不同的生态位,繁殖策略上可能存在较大差异.已有研究发现,雌性棕果蝠具有与人类类似的月经周期,且一年怀孕两次,通常第一个分娩高峰在4月份,第二个分娩高峰在8月份,第一次哺乳时期与第二次怀孕期有部分重叠[12-13].普通长翼蝠(Miniopterus schreibersii)具有胚胎延迟植入和延迟发育的特殊现象,且不同地区其胚胎延迟植入的时间也不同[14-16].
本文通过对海南岛秋季棕果蝠和大长翼蝠雄性生殖腺的形态、组织学进行观察研究,了解两种蝙蝠雄性性腺的发育状况,为探讨同域分布但具有不同生态位的这两种蝙蝠的繁殖策略上的差异提供基础资料.
于2005年7—9月进行样本采集,样本个体均为雄性健康成体.棕果蝠采集自海口市秀英区西秀镇荣山村废弃的旧房子里,样本数量为73只;大长翼蝠采集自海口市火山地质公园岩洞内,样本数量为18只.采样地区平均海拔约在55 m,为热带岛屿季风气候,季节主要分为旱季和雨季,年降雨量1650 mm,年均温23.7℃[10].
野外采集的棕果蝠与大长翼蝠于24 h内处死,经解剖取出睾丸、附睾,置于Bouin’s固定液中固定24 h,在75%的酒精中冲洗浸泡直至无色,最后对组织采用常规石蜡切片技术和HE染色[17],中性树胶封片,烘干后在Olympus显微镜下观察并拍照.
曲细精管位于睾丸实质内,具有复层生精上皮的管壁.在大长翼蝠的曲精细管内,生精细胞不断增殖和分化,具一定的分布规律,且与支持细胞呈高桶型排列组成.染色后,上皮基部的基膜呈明显红色,而在不同部位的上皮内,生精细胞的组合并不完全一致,提示在生精上皮的不同部位中,生精细胞的增殖与分化是非同步进行的.
棕果蝠睾丸曲细精管管壁基膜明显且完整,管壁清晰,横截面积增长明显,7月的样本管壁基膜较薄,内有脂肪充盈,管腔不明显(见图1A);8、9月管壁逐渐加厚,管腔逐渐清晰可见(见图1B、C).大长翼蝠睾丸7—8月的曲细精管具有完整的管壁基膜,管内充盈着大量脂肪,但这一时期其管径及横截面积变化不明显(见图1a、b);9月曲细精管比7—8月管壁基膜增厚(见图1c),可见清晰的管腔,曲细精管管径及横截面积增长明显.
比较两种蝙蝠结果可发现,7—9月样本,大长翼蝠睾丸的曲细精管管壁厚度均小于棕果蝠睾丸的曲细精管管壁,且直到9月其曲细精管管腔才清晰可见(见图1c),其组织的形态结构与8月棕果蝠睾丸曲细精管相类似(见图1B),这一现象揭示了大长翼蝠秋季睾丸曲细精管变化周期晚于棕果蝠.
附睾由输出小管和附睾管组成,位于睾丸的背部外侧.由图1(D-F、d-f)所见,两种蝙蝠附睾管形态规则,结构清晰完整,管腔完整,小管之间有各种填充物和间质.比较两种蝙蝠结果可发现,7—9月样本中,大长翼蝠附睾管管壁假复层柱状上皮的厚度、横截面积、管腔大小均低于棕果蝠,9月大长翼蝠附睾管的形态结构(f)与8月棕果蝠附睾管(E)的形态结构近似,亦说明大长翼蝠秋季睾丸曲细精管变化周期晚于棕果蝠.
在曲细精管的管壁上,处于不同发育阶段的生精细胞与支持细胞由外向内分布着.精原细胞位于上皮基膜处,呈圆球形,偶见丝状分裂.体积大,并具有较大的核的细胞为初级精母细胞,其核内染色体变粗且交织成球状.核多呈分裂相为处于第一次成熟分裂时期的细胞,较易辨认.上皮内可见位于基膜上的支持细胞,夹杂在生精细胞之间,其轮廓不明显,核呈卵圆形,染色浅而明显.
棕果蝠的曲细精管上皮光滑完整,各级生精细胞排列有序,层次5~8层(见图1).7月曲细精管内可见大量支持细胞紧靠基底,其上分布少量精原细胞,初级精母细胞数量多且明显,管腔中未见游离或成熟的精子(见图1A);8月曲细精管内支持细胞减少,精原细胞大量沿基膜分布,层次2~3层,初级精母细胞数量进一步增加,层次2~3层,间或可见次级精母细胞,层次1~2层,可见少量成熟精子(见图1B);9月曲细精管管内支持细胞进一步减少,精原细胞大量且明显,层次3~4层,初级精母细胞数量没有太大变化,靠近管腔可见2~3层精子细胞,且管腔内已出现少量游离精子(见图1C).精原细胞及精子细胞的大量出现,说明此时期睾丸已经进入大量产生精子的阶段,提示了棕果蝠交配高峰期的到来.
图1 不同月份棕果蝠和大长翼蝠曲细精管及附睾的组织结构图Fig.1 The organizational structure of seminiferous tubule and epididymis of Rousettus leschenaultii and Miniopterus magnate in different months
大长翼蝠曲细精管上皮在7月份的曲细精管内出现大量支持细胞,生精细胞在基底膜内具有较大的空隙,精原细胞与初级精母细胞较少见(见图1a);8月曲细精管内支持细胞仍旧较多,精原细胞分布于基底膜附近,初级精母细胞数量略有增加(见图1b);9月曲细精管管腔明显,其内各级生精细胞排列有序,层次4~6层,支持细胞贴基膜均匀分布,未见明显的精原细胞,初级精母细胞大量分布层次3~4层,间或可见次级精母细胞,未观察到精子细胞以及精子(见图1c).精原细胞数目较少,可见较多的初级精母细胞,说明精原细胞在这一时期大量分裂成为初级精母细胞,睾丸开始进入生精阶段,提示后期曲细精管将产生大量精子细胞与精子.
比较两种蝙蝠睾丸生殖细胞变化规律可发现,棕果蝠的睾丸在9月已经进入大量产生精子的阶段,提示了其繁殖交配高峰期的到来,而与此同时,大长翼蝠的睾丸才刚刚开始产生精子,尚未进入大量产生精子的阶段,这说明,两种蝙蝠的交配期可能并不是同一时期,而是具有季节性差异,棕果蝠在8—9月达到繁殖高峰期,大长翼蝠则不在这一季节段,繁殖高峰期可能在9月以后.
在季节性繁殖的哺乳类动物中,精子发生只在发情期进行,曲细精管在非发情期即皱缩而逐渐变为只含支持细胞和少量精原细胞[18].已有文献报道,棕果蝠每年3月中旬至4月中下旬进行交配活动,7—8月为产仔期[12-13].我们所采集的性成熟雄性棕果蝠,在8—9月大量产生精子(见图1).而由于海南岛独特的地理气候环境,秋冬季棕果蝠可食果实种类也较丰富[10],因而,有理由推测棕果蝠具有在秋冬季完成交配的可能性.
而在海南岛的秋冬季节,大长翼蝠所食昆虫活动较不频繁,因此可能由于食物来源少,大长翼蝠不选择在秋冬季进行繁殖活动.我们在大长翼蝠睾丸曲细精管及生精细胞的组织学观察中发现,7—9月曲细精管中未产生大量精子;由此可知,大长翼蝠的繁殖季节并不在7—9月,并提示了这样一种可能性,即雄性蝙蝠曲细精管将在随后月份产生大量精子细胞以及精子.
通过比较两种蝙蝠曲细精管横截面积及生精细胞的变化,发现大长翼蝠睾丸及生精细胞的变化时间轴晚于棕果蝠,由此说明,这两种同域但生态位不同的蝙蝠有着不同的繁殖周期.这究竟是由于海南地处热带地区,冬季平均温度较高,蝙蝠冬眠时间较短引起的适应性生殖策略的改变,还是由于二者食性不同(棕果蝠取食的植物果实先成熟)导致生殖时间轴不同,抑或这仅仅是由于活动范围重叠造成的特殊现象,还有待于进一步的探究.
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