Экологическая энергетика северного оленя Соколов, Александр Яковлевич

Введение к работе

Актуальность проблемы. Исследование биоэнергетики занимает одно из центральных положений в экологической физиологии и экологии животных. Теоретическая разработка такой фундаментальной проблемы как адаптация неразрывно связана с изучением особенностей энергетики организма в различных экологических условиях существования. Интенсивность энергетического обмена является однны из основных показателей уровня иорфофизиологической организации, поэтому изучение энергетики организма занимает важное место при определении направления и скорости эволюционных процессов (Стрельников, 1973, Дольник, 1978, 1982, Слонгод, 1979, 1986, Hayseen, Ьасу, 1985, Elgar, Harvey, 1987, Зотин и др., 1990).

Больной научно-практический интерес приобретает проблема экологической энергетики копытных в условиях Севера. Значительную часть годового цикла жизнедеятельности животные питаются скудным биологически неполноценным кормом. В суровых условиях жизни взаимоотношения между энергетикой организма а его адаптивными ие-ханиэмаыи выступают наиболее отчетливо и резко возрастает селективное преимущество даже небольшой экономии энергии. Данный пери» од в значительной степени определяет направления дивергенции популяций, поэтому теоретическая разработка вопросов, связанных с изучением путей поддержания энергетического баланса в зимнее время является современной и актуальной задачей.

С другой стороны, за короткое лето копытные животные должны быстро подготовиться к репродуктивному циклу и длительной зимовке. С эволюционных позиций в это время наиболее важным является вопрос продуктивного обмена, выступающего в качестве интегрального показателя резкой перестройки физиологических функций во всех системах и имеющего прямую связь с репродуктивными качествами. Вследствие этого, не менее важным является вопрос о выяснении роли морфофизиологических и поведенческих механизмов в адаптациях, обуславливающих высокий уровень энергетического метаболизма в этот период года.

Северный олень как биологический и сельскохозяйственный объ- ^; ект издавна привлекал к себе многих исследователей ( Гульчак, 1954, Друри, 1955, Баскин, 1970, Рощевский, 1978, Ry_g , 1983, Сыроечковский, 1986). Был выполнен большой объем работ по биологии, экологии, хозяйственному использованию этого вида. Однако, проблемы экологической энергетики оставались не разработанными,

что затрудняло выяснение стратегии адаптации северного оленя в высоких широтах.

Вопросы термической адаптации северного оленя рассматривались в работах ряда исследователей ( Давыдов, 1960а, Сегаль, 1960,1980, 1983, H»rt е.a. , 1961, Чермных и др., 1980, Johnsen е.а. , 1985 ) Однако, в этих исследованиях изучались реакции энергообмена и физиологических показателей на воздействие температурного фактора и не уделялось внимание количественной стороне теплообмена со средой В свою очередь, это не давало возможности определить роль различных физиологических механизмов в регуляции теплообмена и поддержании теплового баланса при значительных колебаниях температуры сред

Выяснение энергетической стратегии адаптации связано с опреде лением суточного бюджета и составляющих его статей расхода энергии К настоящему времени не были разработаны и предложены методы оценки энерготрат северного оленя на различные формы свободного поведения. Потребности в энергии, определяемые по количеству съеденного корма в условиях стойлового содержания не могут отражать их истинные значения на пастбище, где возрастает кишечная активность. Все это диктует необходимость проведения исследований по оценке за трат энергии у северного оленя при различных формах поведения на пастбище и на этой основе расчета экологического метаболизма в ра; личные сезоны года. В то же время, определение суточных потребностей в энергии и, конечном итоге, корме является основой для оценм трофического воздействия северного оленя на растительный покров, г также расчета оленеемкости пастбищ, необходимость пересмотра которой уже назрела в настоящее время ( Моряков, Арефьев, 1982, Сыроег ковский, 1966 ).

Цель и задачи исследования. Цель работы - исследование экологр ческой энергетики северного оленя. При этом были поставлены следук щие задачи:

1. Изучить возрастные и сезонные изменения физиологических функций и энергетического обмена в состоянии покоя.

2. Исследовать энергообмен и терморегуляцию при высоких и ни: ких температурах среды. Оценить теплоотдачу с дыханием и с поверхности тела, выяснить роль различных физиологических механизмов в адаптации северного оленя к термическому фактору.

3. Разработать метод определения энергообмена у свободноживу-щих животных и оценить энерготраты при различных формах свободной поведения в условиях пастбища.

I 2

4. Изучить суточные ритмы активности в различные сезоны года. Оценить функциональное состояние и энергообмен у особей с различным социальным рангом.

5. Изучить сезонные изменения бюджета и статей расхода энергии.

Научная новизна. Впервые проведены эколого-физиологические исследования адаптации северного оленя в условиях Северо-Восточной Сибири. Показано, что в зимнее время регуляция обменных процессов и поддержание гомеостаза осуществляется с минимальными энергетическими затратами и снижением напряжения функциональных систем организма. Летом происходит резкая перестройка физиологических функций, сопровождающаяся максимизацией функций и усилением энергообмена. Выяснено, что в раннем онтогенезе наблюдается высокий уровень энергообмена, обусловленный интенсивным ростом и быстрым формированием функциональных систем организма. Впервые проведен сравнительный анализ роли различных физиологических механизмов терморегуляціга ( теплопродукции, внешнего дыхания, сосудистой и пиломоторной реакций ) в тепло- и холодоустойчивости, вскрыта количественная сторона теплообмена со средой. Разработан метод оценки энёрготрат на основе радиотелеметрического исследования сердечной деятельности у свободноживущих животных. Показано, что в зимнее время, по сравнению с летним, у северного оленя наблюдается большая реакция со стороны сердца и большее увеличение энерготрат на равную физическую нагрузку. Впервые проведена оценка энерготрат на различные формы свободного поведения в различные сезоны года. Изучено функциональное состояние и энергообмен у особей с различным социальным рангом в зимнее время. Впервые проведен расчет суточных бюджетов и статей расхода энергии в летнее и зимнее время.

Теоретическое и практическое значение. Совокупность проведенных исследований позволила сделать вывод о том, что стратегической линией адаптации северного оленя в высоких широтах является резкое снижение обменных процессов в организме и экономное расходование энергии в течение холодной и длинной зимы и интенсификация метаболизма с целью создания необходимых энергоресурсов за короткий период летней вегетации растений.

Результаты исследований необходимо применять в практике северного оленеводства при расчете оленеемкости сезонных пастбищ, а также для нормирования рационов животных при организации олень-

их ферм. Полученные данные могут быть использованы в учебных процессах при подготовке зоотехников и ветеринарных врачей для северного оленеводства.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на ІУ Всесоюзном совещании по сельскому хозяйству Крайнего Севера ( Магадан, 1980 ), на У Всесоюзной конференции по экологической физиологии ( Сыктывкар, 1982 ), на X Всесоюзном симпозиуме "Биологические проблемы Севера" ( Магадан, 1983 ), на Пленарном заседании секции физиологии продуктивных животных Отделения физиологии АН СССР ( Сыктывкар, 1986 ), на ІУ и У Всесоюзных съездах Териологического общества АН СССР ( Москва, 1966, 1990 ), на Всесоюзной конференции "Система терморегуляции при адаптации организма к факторам среды" ( Новосибирск, 1990 ), на межлабораторных семинарах, отчетных сессиях, заседаниях Ученого Совета ИБПС ДВО АН СССР ( Магадан, I98I-I99I ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 39 работ, в том числе одна монография и 15 статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 278 страницах машинописного текста, содержит 55 таблиц и б рисунков, состоит из введения, описания методики, результатов исследования из 6 глав, обсуждения, выводов и списка литературы, который включает 229 работ отечественных и 192 работы зарубежных авторов.