Введение к работе
Актуальность темы исследования
Изучение механизмов регуляции обмена веществ в организме животных, является основой прогнозирования их функционального состояния в различных регионах.
В настоящее время ученые, исследуя физиологические и биохимические механизмы регуляции и условия повышения интенсивности процессов обмена веществ, ищут оптимальные пути решения задач, позволяющих с наибольшей эффективностью использовать биологический потенциал организма животных.
Антропогенное воздействие на экосистемы (вода, почва, растительность) и организм, как одного из верхних звеньев пищевой цепи, имеет прямое отношение к здоровью сельскохозяйственного животного (Ионов, 1957; Акаевский, 1972; Смирнов, 1981; Турбина, 1982; Казарцев, 1986; Клейменов, 1994; Авдеева, 2000; Бикхардт, 2001; Лебенгарц, 2001; Юдин, 2001; Жуленко, 2002; Ратошный, 2006; Бердникова, 2007; Храмцов, 2007; Белякова, 2008).
Загрязнение окружающей среды является фактором, изменяющим условия обитания организмов. На изменение условий жизни, животные реагируют в соответствии с генетически запрограммированными механизмами выживания в стрессовой ситуации (Моисеенко, 2000). Академик С.С. Шварц (1980) утверждает, что любое изменение условий жизни животных прямо и косвенно связано с изменением энергетического баланса. При этом важно знать, какие основные факторы создают комфортное состояние в организме жвачных животных, когда их физиологические процессы находятся в норме или когда имеют отклонения, а также какие условия обитания обеспечат наиболее эффективное, с точки зрения метаболизма, их функционирование. Только изучив все аспекты внешнего воздействия на организм и адаптацию к ним, можно выявить степень функционального состояния животных в определенной среде их обитания (Панин, 2002; Самохин, 1981, 2005).
Однако, в литературных источниках отсутствуют сведения о комплексном изучении состояния сельскохозяйственных животных в динамике по сезонам года и в разные годы исследования. Также остаются неизученными вопросы физиолого-биохимических, структурных (морфотипы), химических (ТМ, пестициды) и радиологических изменений в организме, способствующих выживанию животных в постоянно изменяющихся условиях среды обитания. В связи с этим, комплексный подход изучения морфофункциональных изменений в организме сельскохозяйственных животных на примере крупного рогатого скота в зависимости от среды их обитания в двух субрегионах имеет теоретическое и практическое значение.
Следовательно, в настоящее время необходимы подобные комплексные исследования влияния факторов среды обитания на живые организмы с целью накопления теоретических и практических знаний для прогнозирования состояния экологических систем. Именно комплексные исследования с применением различных методов, в конечном итоге, позволят дать достаточно объективную оценку состояния крупного рогатого скота в современных условиях двух субрегионов Южного Федерального округа.
С этой целью в работе были проведены исследования на основе анализа физиолого-биохимических, морфофизиологических, химических и радиологических показателей состояния организма коров 2-3-летнего возраста.
Цель исследований.
Целью работы явился анализ основных (физиолого-биохимических, структурных, химических и радиологических) показателей состояния крупного рогатого скота, изменяющихся в зависимости от биогеохимических условий двух субрегионов (Астраханской и Ростовской областей) и выявление сезонных закономерностей в их динамике.
Задачи исследований:
-
Выявить степень влияния тяжелых металлов, пестицидов и радионуклидов на эколого-трофические системы (вода, почва, растения) исследуемых субрегионов.
-
Определить физиологические показатели крови коров красной степной породы в зависимости от условий их обитания, а также сезонных особенностей.
-
Выявить сезонную динамику биохимического состава сыворотки крови животных двух субрегионов.
-
Проанализировать структурные особенности сыворотки крови и гомогенатов биологических жидкостей органов и тканей животных (печень, почки, легкие, мозг и мышцы) на молекулярном уровне.
-
Выявить кумуляцию тяжелых металлов, пестицидов и радионуклидов в органах и тканях животных в естественных условиях их обитания.
Научная новизна
Впервые проведено комплексное исследование основных показателей, характеризующих состояние крупного рогатого скота в двух субрегионах юга России с применением комплекса методов (физиологических, биохимических, морфологических, химических и радиологических). Показана зависимость изменений морфофизиологических показателей состояния здоровья животных от геохимических условий, от сезона года и годовых периодов исследования.
Впервые использован метод исследования анизотропных структур сыворотки крови и гомогенатов биологических жидкостей органов (печень, почки, легкие, мозг) и тканей (кровь и мышцы) крупного рогатого скота как один из показателей состояния животных. На основе биохимических и морфологических данных показаны изменения функциональной активности печени, почек, легких, мозга и мышц животных. Выявлена зависимость между уровнем содержания химических веществ (ТМ, пестицидов) и радионуклидов в организме животных от уровня содержания их в окружающей среде (вода, почва, растения).
Практическая значимость
Установлены морфофизиологические и биохимические особенности показателей устойчивости организма коров красной степной породы к изменяющимся современным экологическим условиям двух субрегионов юга России. Обнаружены структурные особенности морфотипов гомогенатов органов и тканей коров красной степной породы, полученные результаты могут быть использованы в качестве индикаторов, позволяющих оценить степень развития адаптивных и патологических изменений организма животных. Показатели крови могут быть использованы как тесты в мониторинге состояния коров красной степной породы двух областей.
Предложенный комплекс морфофизиологических и биохимических методов может быть применен при проведении мониторинговых исследований, что позволит прогнозировать дальнейшее состояние сельскохозяйственных животных. По результатам исследования обосновано введение в состав рациона животных кормовых добавок и премиксов, особенно в весенние периоды года, для профилактики и предупреждения заболеваний и поддержания гомеостаза внутренней среды организма коров, что также будет способствовать получению высококачественного мясного сырья и мясных продуктов. Полученные данные могут быть использованы в учебном процессе вузов при изучении курсов физиологии животных, биологии, экологии, токсикологии и ветеринарии.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Выявлены изменения физиологических показателей крови коров красной степной породы в зависимости от условий их обитания и сезонных особенностей.
-
Впервые определена сезонная динамика биохимического состава сыворотки крови исследуемых животных данной породы в двух субрегионах.
-
Впервые изучены морфотипы сыворотки крови и гомогенатов органов и тканей коров красной степной породы, выявлено наличие структурных изменений, зависящих от факторов воздействия внешней среды, что сопровождается физиолого-биохимическими нарушениями.
-
Степень кумуляции тяжелых металлов, пестицидов и радионуклидов в органах и тканях животных зависит от уровня их содержания в отдельных компонентах экосистемы.
Апробация работы.
Материалы диссертационной работы докладывались: на Межд. конф. «Актуальные проблемы современных аграрных технологий» (Астрахань, 2007); на Межд. конф. Российской Академии Естествознания (РАЕ) «Успехи современного естествознания» (Хургада, Египет, 2007); IV Международной научно-практической конференции «Человек и животные» (Астрахань, 2008); на Международной конференции "Биотехнологические процессы продуктов переработки биоресурсов водных и наземных экосистем" (Астрахань, 2008); на Межд. совещании «Геохимия биосферы» (Новороссийск, 2008); на V Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семипалатинск, 2008); на VI-ой Международной биогеохимической школе «Биогеохимия в народном хозяйстве: фундаментальные основы ноосферы технологий» (Астрахань, 2008); на Международной научно-практической конференции «Фундаментальные аспекты биологии в решении актуальных экологических проблем» (Астрахань, 2008); на V-VI Межд. совещании «Геохимия биосферы, посвящ. 20-летию организ. НИИ ЮФУ» (Новороссийск, 2008, 2009); на Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия» (Владикавказ, 2009); на Межд. научно-практ. конф. «Аридное землепользование - способы и технологии интенсификации» (Астрахань, 2009).
Материалы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ (Астрахань 2006-2009 гг.)
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 20 печатных работ, 3 из которых опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы.
