WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

Зотов Андрей Сергеевич

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ И ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМ НАСТОЯЩИХ ТЮЛЕНЕЙ В ДИНАМИКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

Специальность 03.00.13 – физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Астрахань

2008

Работа выполнена в отделе Морских и экосистемных исследований Южного научного центра Российской академии наук (ЮНЦ РАН), г. Ростов-на-Дону

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, с.н.с. ЮНЦ РАН Войнов Виктор Борисович
(г. Ростов-на-Дону)

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, в.н.с., Научно-исследовательского центра Вооруженных Сил Украины «Государственный океанариум»

Чечина Ольга Николаевна
(Украина, г. Севастополь)

Доктор биологических наук, профессор, кафедры экологии АГУ

Алтуфьев Юрий Владимирович

Ведущая организация:

Институт проблем экологии и эволюции РАН им. Северцева (г. Москва)

Защита состоится «___» ноября 2008 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.01 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, пл. Шаумяна, 1, Естественный институт АГУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1

Автореферат разослан _____________ 2008 года

Учёный секретарь

диссертационного совета

доктор биологических наук Ю.В. Нестеров

Актуальность исследования. Современное естествознание, пережив эпохи классических исследований, проведенных в лаборатории, сегодня все в большей степени приобретает экологические черты. Осознается необходимость, формулируется методологическое обоснование, появляются технические и методические подходы, позволяющие исследовать биологические объекты в естественных условиях их обитания. Очевидна актуальность этих работ с точки зрения их фундаментальной значимости в плане понимания системных отношений в сообществах живых существ, в динамике их филогенеза в конкретных климатогеографических условиях.

Длительная эволюция группы морских млекопитающих – вторичноводных животных, к которой относятся многочисленные виды отряда китообразных и ластоногих, в условиях водной среды обитания позволила сформировать ряд уникальных морфологических и функциональных свойств, которые позволяют реализовывать комплекс реакций, обеспечивающий этим гомойотермным, дышащим кислородом животным, активное и продолжительное функционирование в толще воды без доступа к кислороду воздуха. Кроме отсутствия оперативного доступа к кислороду морские млекопитающие вынуждены существовать в условиях высоких гидродинамических давлений, в частности, в условиях арктических морей – при экстремально низких температурах воздуха и воды.

Таким образом, именно физические и химические свойства мирового океана, взаимодействие в системе литосфера-гидросфера-атмосфера были основными факторами, определившими облик современных китообразных и ластоногих.

Одним из существенных адаптационных признаков морских млекопитающих, по нашему мнению, является наличие выраженных аритмичных проявлений в цикличном функционировании сердечно-сосудистой, дыхательной систем и поведения, наблюдаемых не только при погружениях под воду, но и на поверхности воды, и на берегу – при постоянном доступе к кислороду воздуха. Ранее отдельные факты, главным образом в отношении периодичности сокращений сердца, были получены для отдельных видов ластоногих: V.S. de Kleer (1975) – для гренландского тюленя; A. Psche, J. Krog (1980) – для обыкновенных тюленей; А.Г. Купин с соавторами (1982), В.П. Галанцев с соавторами (1989) – для байкальского и каспийского тюленей, R. Williams, M.M. Bryden (2005) – для морского леопарда.

Современный этап исследования человеком океана и использования его в качестве объекта хозяйственной деятельности связан не только с интенсификацией использования сложных программно-аппаратных комплексов, но и созданием биотехнических систем, компонентом которых являются морские млекопитающие. Отлов, приручение, обучение тюленей и дельфинов невозможно без развернутого научного сопровождения. В том числе, важнейшим направлением обеспечения работоспособности животных, прогноза ухудшения их здоровья является разработка систем мониторинга ведущихся систем организма: дыхания, сердечно-сосудистой, центральной нервной и т.д. Это направление связано с целым рядом методических трудностей, в том числе, с необходимостью минимизировать вредящий и мешающий эффект аппаратуры, со сложностью получения объективной биоветеринарной информации.

Цель работы.

Исследование параметров сердечно-сосудистой и дыхательной систем и поведения настоящих тюленей при смене функциональных состояний в условиях неволи.

Задачи исследования.

  1. Разработать методические подходы для описания состояния и поведения тюленей в условиях вольерного содержания, для оценки деятельности сердечно-сосудистой и респираторной систем.
  2. Изучить кардиореспираторную функцию и ритмические проявления двигательной активности в состоянии спокойного и активного бодрствования тюленей, адаптированных к условиям неволи.
  3. Исследовать роль кардиореспираторной функции, как физиологической основы филогенетического обеспечения адаптации гренландских и серых тюленей к условиям обитания.

Научная новизна результатов исследования.

Описаны особенности поведения и режима дыхания представителей видов серого и гренландского тюленей, как примеры идиоадаптации видов к океанологическим и климатическим условиям обитания. Показана большая адаптивная пластичность серых тюленей, выражающаяся в большей изменчивости продолжительности апноэ и кардиоинтервалов.

Описаны зависимости двигательной активности и продолжительности апноэ тюленей от наличия значимых для животных факторов (кормление, период суток и т.д.). Для всех исследованных животных характерна волнообразная динамика функционального состояния, на фоне формирующегося состояния покоя фиксируются признаки повышения активности, проявляющиеся в более кратких апноэ, агрессивных проявлениях и т.д.

Уточнены формы проявления «самопроизвольного рефлекса погружения» (de Kleer, 1975), который проявляется при нахождении животных на поверхности суши в апноэ, брадикардии, характерном изменении поведенческой активности. Показано, что самопроизвольный рефлекс погружения реализуется случайным образом. Аритмические феномены в кардиоритме впервые описаны для серых тюленей (Halichoerus grypus, Fabricius, 1791), повторены результаты, ранее полученные в отношении гренландского тюленя (Pagophilus groenlandica, Erxleben, 1777).

Впервые описаны параметры перестроек ритма сердечных сокращений и компонентов кардиокомплекса настоящих тюленей, характерные для перехода животного от более спокойного к активному состоянию. В первую очередь, это: повышение изменчивости кардиоинтервалов – рост индекса напряжения Баевского, укорочение электрической диастолы – продолжительности интервала Т-Р, рост амплитуды S-зубца, тенденция к снижению R и Т-зубцов и к укорочению длительности Р-волны и PQ-интервала.

Разработаны новые методические подходы к мониторингу функционального состояния и здоровья тюленей как компонентов создаваемых биотехнических систем.

Основные положения, выносимые на защиту:

Показатели деятельности кардиореспираторной системы в сочетании с оценками поведения при смене спокойного на активное бодрствование позволяют оценивать диапазон и глубину приспособительных реакций животных в условиях неволи.

Выявленные отличия поведения и функционирования кардиореспираторной системы, а также вскрытые механизмы раскрывают адаптационные особенности видов настоящих тюленей: серого (Halichoerus grypus, Fabricius, 1791) и гренландского тюленей (Pagophilus groenlandica, Erxleben, 1777). Благодаря этому они обитают в различных океанологических условиях и используют различные стратегии адаптации к сезонным изменениям условий обитания – адаптационную пластичность при оседлом образе жизни или дальние миграции.

Расширение диапазона и увеличение глубины приспособительных реакций серых тюленей осуществляется за счет большей пластичности адаптивного поведения, благодаря преобладанию симпатических влияний нервной системы в регуляции кардиореспираторной функции, в частности, на примере реализации «самопроизвольного рефлекса погружения».

Судя по всему, одним из основных механизмов адаптации морских млекопитающих к ныряющему образу жизни является выраженный аритмический характер циклических процессов поведения и функционирования кардиореспираторной системы.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Обоснованы физиологические механизмы приспособления за счет кардиореспираторной функции морских млекопитающих к ныряющему образу жизни как вторичноводных животных.

Описанные физиологические закономерности позволяют понять поведенческие феномены, лежащие в основе видовой специализации (идиоадаптации) ластоногих к условиям арктических морей.

На примере сравнительного анализа физиологических основ адаптации к среде обитания обоснована высокая пластичность приспособительных реакций серого по сравнению с гренландским тюленем.

Вскрытые физиологические механизмы создают основу для разработки нормативной базы функционирования систем организма ластоногих как компонента биосистемы Северных морей. А это в свою очередь может иметь практическое значение для разработки тест-систем мониторинга экологической ситуации в Баренцевом море.

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы представлялись на следующих научных форумах:

  • Первая ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН, Ростов-на-Дону, 2005;
  • Всероссийская научно-практическая конференция «Морские физиологические и биотехнические системы двойного назначения», Ростов-на-Дону, 2005;
  • Вторая ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН, Ростов-на-Дону, 2006;
  • IV Международная конференция Морские млекопитающие Голарктики, Санкт-Петербург, 10-14 сентября 2006 г.;
  • Международная научно-практическая конференция «Морские биотехнические системы. Биологические и технические аспекты», Ростов-на-Дону, 10-11 сентября 2008 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методики исследования, главы «Результаты и обсуждение», заключения, выводов и списка литературы, включающего 265 источника (из них отечественных – 125, иностранных – 140). Общий объём работы составляет 149 листов машинописного текста, включает 19 рисунков и 11 таблиц.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В главе 1 дано краткое описание океанографических характеристик Баренцева моря (Восточный и Западный Мурман), влияющих на жизнедеятельность морских млекопитающих. Приведены литературные данные об особенностях биологии настоящих тюленей. Подробно представлены биология серого (Halichoerus grypus, Fabricius, 1791) и гренландского (Pagophilus groenlandica Erxleben, 1977) тюленей: описан внешний вид животных, места их обитания и пути миграции, основные кормовые объекты, сезонные изменения их биологии, указаны сроки спаривания, деторождения и линьки и т.д.

Приведён ретроспективный анализ работ по изучению особенностей морфологии и физиологии сердечно-сосудистой и дыхательной систем морских млекопитающих с начала XX века до наших дней.

Глава 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Настоящее исследование проводилось в период 2005-2008 годов на научно-экспериментальном полигоне Мурманского морского биологического института Кольского научного центра Российской академии наук (ММБИ КНЦ РАН – Полигон) в г. Мурманск. Командировки проводились два раза в год: в мае-июне и в октябреноябре.

Основными объектами исследований являлись разновозрастные морские млекопитающие, представители сем. Настоящих тюленей (Phocidae). Все животные адаптированы к содержанию в неволе. За указанный период было обследовано 13 животных. Из них 9 особей настоящих тюленей:

  • Гренландский тюлень (Pagophilus groenlandica Erxleben, 1777) – 3 особи (1 – 1 год и 2 месяца, 35-ти кг., 8 месяцев живет в неволи; 1 – 2 года и 2 месяца, 40-45 кг., около 2-х лет живет в неволи; 1 – 7,5-8 лет, 130 кг., живет в неволи около 6 месяцев);
  • Серый тюлень (Halichoerus grypus Fabricius, 1791) – 6 особей (3 – 6 месяцев, 40 кг., 5 месяцев живут в неволи; 1 – 6 месяцев, 40 кг., 5 месяцев в неволи; 1 – 17 лет, 220 кг., приблизительно 16 лет в неволи; 1 – 6,5-7 лет, 90 кг., 5 лет в неволи).

Согласно задачам исследования проводились:

  • наблюдения за поведением животных (этологические методы исследования),
  • регистрация параметров биоэлектрических процессов, связанных с работой сердца животных (электрокардиографические методы исследования),
  • регистрация параметров внешнего дыхания – хронометрия дыхательных движений и периметрия грудной клетки животных (методы исследования внешнего дыхания).

Этологические исследования. Описание поведения морских млекопитающих велось методом «сплошного протоколирования»: проводилась поминутная фиксация уровней и форм двигательной активности животных, учитывались все особенности поведения (характер плавания, время нахождения на поверхности воды и под водой, издаваемые звуки, контакты с человеком (тренер, ветеринар) и другими животными, находящимися в одном бассейне (вольере).

Наблюдение было организованно по определенному графику, акцентируя внимание на время суток, режим кормления животных, работу с ними.

При наблюдениях за животными наблюдатель должен находиться по возможности вне поля зрения животных, не привлекая к себе внимания. При этом основное внимание уделяется выделению устойчивых и повторяющихся поведенческих форм, описанию особенностей двигательной активности.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»