Baza Otolitów

Otolity, łuski, oraz inne elementy kostne są wykorzystywane do określania wieku poszczególnych gatunków ryb. Naukowcy Morskiego Instytutu Rybackiego - Państwowego Instytutu Rybackiego (MIR-PIB) w swojej działalności badawczej stosują metodę określania wieku ryb głównie na podstawie otolitów. Znajomość wieku ryb w połączeniu z innymi danymi zebranymi w trakcie badań ichtiologicznych pozwala badaczom na śledzenie wielu aspektów ich biologii tj. długowieczności, tempa wzrostu, śmiertelności naturalnej i połowowej, wieku dojrzałości do rozrodu. Każdy z tych elementów może się zmieniać w czasie, stąd też ważne jest, aby próby do określania wieku eksploatowanych gatunków ryb były regularnie pobierane. Ponadto znajomość wieku ryb w połączeniu z danymi z innych źródeł pozwala oszacować całkowitą liczbę ryb w środowisku naturalnym poprzez modele populacyjne, co umożliwia naukowcom monitorowanie trendów w wielkości populacji ryb i przewidywanie potencjalnych skutków połowów na tych populacjach.

W trakcie wieloletnich badań MIR-PIB zgromadził około miliona otolitów różnych gatunków ryb, zarówno z Bałtyku, jak i z różnych rejonów oceanu światowego gdzie poławiała polska flota dalekomorska (pełna baza danych tutaj). Są one dostępne dla osób zainteresowanych szczegółowymi badaniami biologicznymi.

Czym są otolity i jak się je wykorzystuje dla określania wieku ryb

Otolity występują u niektórych gatunków zwierząt jako element receptorów grawitacyjnych, zwykle w postaci kostnego elementu, stanowiącego element narządu zmysłu równowagi (Rys. 1). Otolity zbudowane są w części z nieorganicznego węglanu wapnia (krystaliczna postać aragonit, po skrystalizowaniu witeryt) i matrycy organicznej (żelatynowej). Otolity przyrastają, jak każdy element kostny, w miarę wzrostu ryb. Przyrost otolitu jest zdeterminowany przez tempo wzrostu – im szybciej ryba rośnie w jednostce czasu tym szersze są odkładane pierścienie wzrostu. Ponieważ ryba jest organizmem zimnokrwistym, jej tempo wzrostu uzależnione jest głównie od temperatury wody i dostępności pokarmu. W wodach stref klimatycznych, umiarkowanej i polarnej, są obserwowane cykliczne zmiany temperatury wody związane ze zmiennością pór roku. Tę właściwość wykorzystuje się jako jeden z głównych elementów do określania wieku ryb. Sezonowe zmiany są widoczne na otolicie w postaci dwukolorowych pierścieni: ciemnych (wolny wzrost jesienią i zimą) i jasnych (szybki wzrost na wiosnę i wczesnym latem). Wygląd tych pierścieni (ich zabarwienie) wynika z różnej optycznej gęstości spowodowanej różnicą w zawartości protein (białka zwanego otoliną, którego więcej jest zimą) i kształtem aragonitowych kryształków (które są dłuższe i węższe w wyższej temperaturze oraz krótsze i szersze w niższej temperaturze). Roczny przyrost składa się z obu stref, a zimowy zamykający przyjmuje się jako roczny.

Rys. 1. Umiejscowienie otolitów w czaszce ryby (Karmazyn mentela)

Podobnie jest z przyrostami dziennymi; mają dwie naprzemienne strefy różniące się właściwościami optycznymi. Naprzemienne odkładanie tych stref jest spowodowane zarówno zewnętrznymi czynnikami (temperatura, światło, zasolenie, pokarm itd.) jak i wewnętrznymi (np. metabolizm wapnia).

Podstawowy wzór na większości struktur wiekowych jest bardzo podobny. Roczne przyrosty rozpoczynają się od dużych rozmiarów, które stopniowo maleją z wiekiem ryby (Rys. 2). Tempo wzrostu zmienia się wraz z osiąganiem przez ryby dojrzałości płciowej, co ma odbicie w przyrostach na otolitach i innych strukturach kostnych. Początkowo odkłada się dużo materiału na etapie szybkiego juwenalnego wzrostu, w momencie osiągnięcia dojrzałości rozmiar rocznych stref zmniejsza się w stosunku do tych młodocianych. Wiek osiągnięcia dojrzałości płciowej i stopień zmiany tempa wzrostu jest różny w zależności od gatunku, indywidualnych cech osobniczych i warunków środowiskowych.

Rys. 2. Otolit atuna (Thyrsites atun). Na fotografii przedstawiono obraz otolitu, graficznie zobrazowano strefy przyrostów rocznych (R1..R6)

Aby właściwie określić wiek ryby badacz zajmujący się tym zagadnieniem musi uwzględnić wszystkie w/w czynniki zgodnie ze swoją wiedzą i doświadczeniem. Ponieważ jednak ocena wieku jest, na swój sposób, subiektywna, stąd też wiek ryb jest weryfikowany na wielu płaszczyznach, zarówno w obrębie jednostki badawczej (walidacja wewnętrzna), pomiędzy pokrewnymi Instytutami (walidacja zewnętrzna) czy też w ramach Grup Roboczych właściwych konwencji rybackich lub ICES.

Metodyka przygotowania otolitów do określania wieku ryb.

Każdy gatunek ryb wytwarza swoiste otolity. Generalnie, wszystkie otolity przyrastają wraz ze wzrostem ryb a ich przyrost ma charakter sferyczny. Odnosząc ten wzrost do trójwymiarowej osi współrzędnych (X,Y,Z) – przyrastają one na długość (X), szerokość (Y) i grubość (Z). Przyrost ten nie jest jednakowy dla różnych gatunków ryb. Jedne ryby wytwarzają otolity, które przyrastają zdecydowanie szybciej na osiach X,Y tworząc płaskie struktury (np. śledź, szprot, ryby płaskie, morszczuki), u innych wzrost ten jest w miarę równomierny na trzech osiach (ryby dorszowate np. dorsz, plamiak, błękitek południowy).

Dla ryb, których otolity przyrastają szybciej na osiach wiek określa się na bazie obrazu całych otolitów pod binokularem w świetle odbitym. W przypadku ryb objętych badaniami w MIR-PIB dotyczy to głównie śledzi i szprotów. Ponieważ ich otolity są stosunkowo małe są one układane na specjalnych płytkach i zatapiane w przeźroczystej masie utwardzającej (Rys. 3).

Rys. 3. Płytka z otolitami śledzia

Dla ryb większych (morszczuki, miruny), których otolity są większe, całe otolity umieszcza się we fiolkach z wodą i po co najmniej 24 godzinach przystępuje się do określania wieku (Rys. 4).

Rys. 4. Otolit morszczuka (Merluccius hubbsi) – osobnik o długości 40 cm i wieku 5 lat.

Dla ryb, których otolity przyrastają w miarę równomiernie na osiach (X,Y,Z) wiek określa się na bazie przekrojów poprzecznych otolitu (Rys. 5). Polega ona na tym, że otolit przecina się (ręcznie, bądź za pomocą piły do cięcia otolitów) i odczyt wykonuje się pod binokularem w świetle odbitym. Dla ryb krótkowiecznych i u których przyrosty roczne są wyraziste (np. błękitek południowy – Rys. 5) jest ona wystarczająca, dla właściwego odczytu. W przypadku, gdy rozróżnienie przyrostu pierścieni rocznych jest mało wyraziste dodatkowo opala się przekrój poprzeczny otolitu (beaked and burning method). Metodyka taka jest przyjęta dla dorszy z Bałtyku, jak również dla karmazyna mentela (Sebastes metella).

Rys. 5. Błękitek południowy. Przekrój poprzeczny otolitu osobnika o długości 56 cm i wieku 19 lat.

Oprócz dwóch wyżej wymienionych metod przygotowania otolitów do określania wieku ryb, w MIR-PIB stosowana jest metoda odczytów zwana „metodą cienkich przekrojów” - thin section method) (Rys. 6). Jest to metoda bardzo pracochłonna i stosowana obowiązkowo jedynie dla wybranych gatunków ryb (ryby płaskie – odsyłacz: „Ryby płaskie”). Do jej stosowania używane są specjalistyczne piły, które wycinają wąskie przekroje otolitów zalanych wcześniej w specjalne formy.

Rys. 6. Metoda cienkich przekrojów: u góry po lewej – żywice epoksydowe i formy do zalewania otolitów; poniżej piła z umieszczonymi otolitami do wykrojów; zestaw mikroskopowy do obserwacji wycinków otolitów w świetle przechodzącym, obraz otolitu karmazyna mentela w świetle przechodzącym.

Metodyka stosowana w MIR-PIB dla określania wieku ryb

W MIR-PIB przyjęte są następujące metody określania wieku ryb różnych gatunków ryb:

Gatunek

Struktura wykorzystywana do określania wieku ryb

Metoda odczytu wieku

Ryby Bałtyku

Dorsz (Gadus morhua)

otolity

Przekrój poprzeczny, opalany

Stornia (Platichthys flesus)

otolity

Cienkie przekroje

Gładzica (Pleuronectes platessa)

otolity

Cienkie przekroje

Skarp (Scophthalmus maximus)

otolity

Cienkie przekroje

Śledź (Clupea harengus)

otolity

Cały otolit

Szprot (Sprattus sprattus)

otolity

Cały otolit

Ryby Północnego Atlantyku

Dorsz (Gadus morhua)

otolity

Przekrój poprzeczny

Czarniak (Pollachius virens)

otolity

Przekrój poprzeczny

Plamiak (Melanogrammus aeglefinus)

otolity

Przekrój poprzeczny

Halibut niebieski (Reinhardtius hippoglossoides)

otolity

Cały otolit

Karmazyn mentela (Sebastes mentella)

otolity

Przekrój poprzeczny, opalany; cienkie przekroje

Ryby Południowego Atlantyku

Błękitek południowy (Micromesistius australis)

otolity

Przekrój poprzeczny

Miruna (Macruronus magellanicus)

otolity

Cały otolit

Morszczuk (Merluccius hubbsi)

otolity

Cały otolit

Morszczuk (Merluccius australis)

otolity

Cały otolit

Salilota (Salilota australis)

otolity

Przekrój poprzeczny

Ryby Północnego Pacyfiku

Mintaj (Gadus chalcogrammus)

otolity

Przekrój poprzeczny, opalany

Ryby bałtyckie

Dorsz (Gadus morhua)

Wiek dorszy odczytywany jest na otolitach łamanych, których powierzchnia przed odczytem wieku nie jest szlifowana ani opalana aby zachować naturalne struktury. Otolit jest nieznacznie nacinany poprzecznie nożem introligatorskim a następnie łamany w miejscu nacięcia (Rys. 7). Do odczytu wieku stosuje się binokular z odbitym źródłem światła przy powiększeniu 6-12 razy. Otolit mocowany jest w plastelinie zalanej wodą. Liczenie pierścieni rocznych (zimowych) odbywa się w dwóch kierunkach (Rys. 8).

Rys. 7. Otolit dorsza z zaznaczonym miejscem wykonania nacięcia

Rys. 8. Otolit dorsza 5. letniego w przekroju poprzecznym z widocznymi pierścieniami wzrostu (ciemne – zimowe, tzw. roczne, jasne – letnie) i zaznaczonymi kierunkami liczenia pierścieni rocznych.

Ryby płaskie

Opisana poniżej metodyka jest stosowana do odczytu wieku storni (Platichthys flesus), gładzicy (Pleuronectes platessa) i skarpia (Scophthalmus maximus).

Symetryczne otolity (Rys. 9) układane są w plastikowej formie w ten sposób, aby ich jądra leżały w jednej linii, a następnie zalewane są żywicą. Gdy żywica zastygnie, z bloku z zatopionymi otolitami wycinane są cienkie wycinki. W tym celu blok umieszcza się w przecinarce precyzyjnej wyposażonej w diamentową ściernicę, tak aby mogła ona odciąć fragment bloku znajdujący się tuż przed linią, na której znajdują się jądra otolitów. W wyniku kolejnego cięcia możliwe jest odcięcie wycinka grubości ok. 0,4 mm zawierającego wykroje centralnych części (jąder) otolitów (Rys. 10). Uzyskane w ten sposób wycinki wybarwiane są w roztworze czerwieni obojętnej (Rys. 11).

Stornia (Platichthys flesus)

Zdjęcia poniżej przedstawiają ten sam otolit storni na różnych etapach obróbki. Samica o długości całkowitej 39 cm i masie 965 g złowiona w podobszarze ICES 26 (kwadrat 38G8) w dniu 31.12.2012 r. Została przypisana do 6 grupy wieku.

Rys. 9. Cały otolit storni oglądany pod mikroskopem stereoskopowym w świetle padającym

Rys. 10. Wycinek z centralnej części otolitu storni oglądany pod mikroskopem stereoskopowym w świetle padającym

Rys. 11. Wycinek z centralnej części otolitu storni zabarwiony czerwienią obojętną oglądany pod mikroskopem stereoskopowym w świetle padającym

Gładzica (Pleuronectes platessa)

Zdjęcia poniżej (Rys. 12-14)przedstawiają ten sam otolit storni na różnych etapach obróbki. Samiec o długości całkowitej 42 cm i masie 499 g złowiony w podobszarze ICES 25 (kwadrat 38G6) w dniu 13.11.2016 r. Został przypisany do 20 grupy wieku.

Rys. 12. Cały otolit gładzicy oglądany pod mikroskopem stereoskopowym w świetle padającym

Rys. 13. Wycinek z centralnej części otolitu gładzicy oglądany pod mikroskopem stereoskopowym w świetle przechodzącym

Rys. 14. Wycinek z centralnej części otolitu gładzicy zabarwiony czerwienią obojętną oglądany pod mikroskopem stereoskopowym w świetle padającym.

Skarp (Scophthalmus maximus)

Zdjęcia poniżej (Rys. 15-17) przedstawiają ten sam otolit storni na różnych etapach obróbki. Samiec o długości całkowitej 29 cm i masie 438 g złowiony w podobszarze ICES 25 (kwadrat 38G6) w dniu 13.11.2016 r. Został przypisany do 10 grupy wieku.

Rys.15. Cały otolit skarpia oglądany pod mikroskopem stereoskopowym w świetle padającym

Rys. 16. Wycinek z centralnej części otolitu skarpia oglądany pod mikroskopem stereoskopowym w świetle przechodzącym

Rys. 17. Wycinek z centralnej części otolitu skarpia zabarwiony czerwienią obojętną oglądany pod mikroskopem stereoskopowym w świetle padającym

Śledź (Clupea harengus)

Otolity śledzia pobrane z ryb układa się na płytce i zalewa żywicą utwardzalną. Odczyt wieku dokonywany jest z całego otolitu w świetle odbitym (Rys. 18).

Rys. 18. Otolit śledzia

Baza otolitów MIR-PIB - spis posiadanych zbiorów »

ZALOGUJ SIĘ DO SYSTEMU