Экологические аспекты формирования физиолого-биохимического, иммуногенетического статуса и продуктивности животных в онтогенезе (04.05.2010)

Автор: Михайленко Антонина Кузьминична

Цель работы.

Использованием интегральных методов биотестирования оценить влияние средовых факторов на метаболизм, резистентность, генетический статус, продуктивность овец в зоне техногенного загрязнения.

Задачи исследования:

- изучить уровень содержания химических элементов в почве, кормах, заготавливаемых в зоне техногенного загрязнения;

- определить возрастные особенности морфологического, биохимического состава крови овец, испытывающих неодинаковый техногенный прессинг;

- изучить характер адаптационных особенностей овец, находящихся в разных экологических зонах;

- изучить влияние техногенных загрязнений на популяционном уровне: генетическая сбалансированность популяций, генетический груз;

- определить интенсивность роста, продуктивность молодняка в зонах с разным уровнем техногенного загрязнения;

- выявить биохимические тест-системы для контроля состояния здоровья овец в зоне экологического неблагополучия.

Научная новизна. Впервые, на примере конкретного источника антропогенного загрязнения (Невинномысский промышленный узел), проведена комплексная оценка формирования физиолого-биохимического, иммунологического статуса, генетических параметров овец разного возраста в условиях техногенной нагрузки. Доказано, что выявленные особенности негативного влияния токсикантов на концентрацию метаболитов крови, морфологическое состояние внутренних органов и тканей, на генетический спектр полиморфных систем белков и ферментов, находятся в тесной взаимосвязи с адаптационно - регуляторными возможностями животных в зоне техногенного загрязнения, позволяющие рассматривать организм как саморегулирующую систему, обладающую способностью не только воспринимать внешние воздействия, но и трансформировать их в направлении, сглаживающим негативное влияние внешних факторов. Наличие такой информации способствует более глубокому пониманию тех закономерностей, которые происходят в организме животных, выживающих при техногенном прессинге. Впервые получены данные о содержание тяжелых металлов в шерсти овец. Показана связь содержания токсических химических элементов в разных биосредах (кровь, шерсть, органы, ткани) и метаболических сдвигов в организме овец, находящихся в условиях техногенного воздействия.

Впервые для интегральной оценки степени воздействия токсических элементов на организм овец использованы методы математической статистики. Вычислением совокупного коэффициента детерминации установлена степень зависимости изменчивости уровня метаболитов в крови, продуктивных качеств овец от вариации концентраций химических элементов в крови, шерсти. Вычислением коэффициента эластичности показана возможность использования химического состава шерсти, как экспресс - метода для выявления повреждающего действия токсикантов. Впервые получены сведения о генетической сбалансированности популяции овец, находящихся под техногенным прессингом, выявлены генетические маркеры адаптационных возможностей.

Теоретическая и практическая значимость работы. Установленные онтогенетические, физиолого-биохимические и адаптивные особенности овец расширяют и углубляют имеющиеся сведения об их индивидуальном развитии. Полученные данные вносят определенный вклад в понимание биохимических, генетических процессов, происходящих в постнатальном онтогенезе, о формировании тех компенсаторно-адаптационных возможностей организма в условиях техногенного прессинга, которые являются, по существу, физиолого-биохимической нормой для этой среды обитания, что необходимо для точной и объективной оценки здоровья животных. Полученные результаты экологических исследований позволяют расширить научно-практические представления об эколого-токсикологической ситуации, вызванной различными вредными антропогенными веществами, для разработки региональных мероприятий, программ по улучшению экологической ситуации. Полученные фактические данные могут быть использованы в последующих научных исследованиях, направленных на прогнозирование и углубленное изучение роли факторов окружающей среды в жизнедеятельности организма, в учебном процессе по вопросам возрастной физиологии, биохимии и экологии, а также при написании учебников, учебных пособий, монографий. Установленные уровни химических элементов в органах и тканях овец разного возраста, выращиваемых в зоне антропогенного воздействия, позволят регулировать их поступление в животноводческую продукцию. Определен набор репрезентативных методов для контроля, мониторинга, прогностических расчетов экологической обстановки на конкретной территории. Предложен экспресс-метод по определению минерального состава шерсти овец, позволяющий в кратчайшие сроки оценить характер и силу техногенеза.

Реализация результатов исследований. Материалы проведенных исследований использованы органами государственного управления на федеральном уровне – предложения по совершенствованию природоохранной статистики на основе комплексной оценки антропогенного воздействия в экологической цепи «почва – растение – животное – животноводческая продукция», на региональном уровне – при разработке программы «Экологическая экспертиза Невинномысского промузла и разработка научных основ организации здоровья населения г. Невинномысска и Кочубеевского района» (1995-2005). Результаты полученных исследований отражены в монографии «Экология агроландшафтов Ставропольского края» (2006) и используются при чтении курса лекций и практических занятий на кафедре биологии с экологией Ставропольской государственной медицинской академии, на кафедрах биологии, физиологии и экологии Ставропольского государственного и аграрного университетов.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены на Всесоюзных научно-практических конференциях «Генетика, селекция и качество продукции сельскохозяйственных животных» (1992-2002); на Международной конференции «Физиологические проблемы адаптации» (Ставрополь, СГУ, 2003); на научно-практической конференции «Актуальные вопросы зоотехнической и ветеринарной практики в АПК» (Ставрополь, СНИИЖК, 2005); на Международной научно-производственной конференции «Проблемы и перспективы овцеводства и козоводства» (Ставрополь, 2005); на Международной научно-практической конференции «Здоровье: социальные и медико-биологические аспекты исследования» (Ставрополь, СтГМА, 2005); на Международной научно-производственной конференции «Животноводство - продовольственная безопасность страны» (Ставрополь, 2006); на Международной научно-производственной Интернет– конференции «Управление функциональными системами организма» (Ставрополь, 2006); на Международной научно-практической конференции «Состояние, перспективы, стратегия развития и научного обеспечения животноводства Российской Федерации» (Ставрополь, 2007); на Международной конференции «Циклы природы и общества» (Ставрополь, 2007, 2008, 2009), на Международной научно-практической конференции «Современные достижения биотехнологии воспроизводства – основа повышения продуктивности сельскохозяйственных животных» (Ставрополь,2009).

Публикации. Основные научные результаты диссертационной работы опубликованы в научно-производственных журналах «Овцеводство», «Овцы. Козы. Шерстяное дело», «Юг России: экология, развитие», «Проблемы региональной экологии», в сборниках научных трудов ВНИИОК, СНИИЖК, Международных научно-производственных конференциях. Всего опубликовано 70 научных работ, в том числе по теме диссертации 49, в числе которых 16 работ в изданиях ВАК РФ, 2 - методических рекомендаций, 1 монография.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 275 страницах компьютерного текста, содержит 67 таблиц и 63 рисунка, состоит из введения, обзора литературы, 13 разделов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, предложений производству, библиографического списка, включающего 407 источников, в т. ч. 302 отечественных и 105 зарубежных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

особенности формирования морфофункционального, биохимического статуса, резистентности, генетического полиморфизма белков и ферментов овец в разных экологических зонах;

комплексная оценка уровня техногенного загрязнения;

воздействие токсикантов на животноводческую продукцию в экологической цепи «почва – растение – животное – животноводческая продукция»;

биохимические тест-системы, генетические параметры, выявляющие повреждающее действие токсикантов.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В настоящей работе обобщены результаты научных исследований, проведенных в период с 1991по 2005г. в соответствии с государственной целевой научно-исследовательской программой, координатором которой являлась СтГМА, с участием СтГАУ. Экспериментальная часть работы является одним из разделов научно-исследовательской работы, проводимой в лицензированной лаборатории иммуногенетики, биохимии и общей химии ГНУ СНИИЖК в соответствии с государственным тематическим планом научных исследований № Госрегестрации 01.200.110987.

Научные исследования по изучению особенностей индивидуального развития: формирование физиолого-биохимического, иммунологического, генетического статуса, хозяйственно-полезных признаков у овец проводились в двух сельхозпредприятиях Ставропольского края – СПК «Руно» Кочубеевского района (зона техногенного загрязнения), ОПХ «Темнолесское» Шпаковского района (зона вне техногенного загрязнения). В качестве тест объекта были использованы овцы северокавказской породы.

Исследования проведены на молодняке, полученном от маток, содержащихся в вышеуказанных зонах, в возрасте 1-го, 2-х, 4-х, 8-ми месяцев и взрослых животных - 1,5 лет. Закономерности роста, развития и формирования мясной продуктивности изучены на основании динамики живой массы, привесов, контрольного убоя, товарной оценки туш, качества мяса. При этом использованы методики исследований, рекомендованные ВИЖ, ВНИИМП, СНИИЖК.

Для изучения особенностей формирования мясной продуктивности молодняка овец учитывали следующие показатели:

- динамику живой массы в разные возрастные периоды: (1, 2, 4, 8 мес. и 1,5 лет) путем индивидуального взвешивания с точностью до 0,1 кг;

- мясные качества – путем контрольных убоев животных - по 3 головы с живой массой средней по каждой возрастной группе, для определения убойной массы, убойного выхода, морфологического, сортового состава и питательной ценности мяса, а также определения концентраций химических элементов в органах и тканях и отбором образцов для изучения гистоструктуры.

В качестве объекта антропогенного загрязнения было выбрано сельскохозяйственное предприятие СПК «Руно» Кочубеевского района. На экологическую ситуацию которого негативное влияние оказывает Невинномысский промузел. В качестве загрязнителей определяли химические вещества в следующих звеньях экологической цепи: в почве - на типичных участках пастбищ; в кормах - используемых в рационах овец летнего и зимнего периодов; во внутренних органах и мышечной ткани овец;

в шерстном волокне.

Содержание свинца, кадмия в почве, кормах, органах, мышечной ткани, шерстном волокне определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре ААS-1, ртуть – на ртутном анализаторе «Юлия – 2», мышьяк – колориметрическим методом – на КФК-2.

Отбор проб крови для лабораторных исследований осуществляли у овец из яремной вены в утренние часы до кормления. Для выявления онтогенетических особенностей формирования физиолого-биохимического, иммунологического, генетического статуса проводили следующие исследования:

- гематологические, включающие определение содержания в крови гемоглобина (гемоглобинцианидным методом на фотоэлектроколориметре), эритроцитов и лейкоцитов – на автоматическом гематологическом анализаторе «Datacele – 16» фирма «Hysel» (Франция);

- биохимические, включающие определение уровня общего белка – рефрактометрическим, его фракционного состава – колориметрическим методами; активности ферментов переаминирования (АЛТ, АСТ) – методом Т.А. Пасхиной, дегидрирования (СДГ, ГДГ) – методом E. Hun; билирубина - методом Рассика-Клеггорна-Грофа, иммуноглобулинов класса G – методом радиальной иммунодиффузии (РИД) по Манчини; бактерицидной активности – по методике О.В. Смирновой и Т.А. Кузьминой; лизоцимной активности – по О.В. Бухарину; фагоцитарной активности – с лейкоцитарным концентратом; уровень глютатиона – по E.Smith; активности каталазы - по методу Коидэ Асас; пероксидазы – по методу И. Маркалава; глютатионредуктазы – по методу А.А. Покровского; биохимический полиморфизм в локусе трансферрина и сывороточной арилэстеразы – по методу С.Смитиса; щелочной фосфатазы – по Ганэ; типы гемоглобина – по Y. Zwaan, T. Maki; уровень свободных аминокислот – на аминокислотном анализаторе ААА-881; ДНК, РНК – методом Шмидта и Таннгаузена на спектрофотометре СФ – 46.

Изучена гистоструктура и степень патологических изменений в мышечной ткани и внутренних органах.

Полученные эксперементальные данные обрабатывались методом вариационной статистики по Н.А. Плохинскому, Е.К. Меркурьевой, А.И. Яблочкину с использованием компьютерных программ «Stats», с вычислением коэффициентов корреляции, детерминации. Числовые показатели обрабатывались методом критерия Стьюдента – Снедекора.

Схема исследований представлена на рис.1

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние техногенного загрязнения на накопление токсических компонентов в цепи почва – растение

Исходя из того, что экологический подход к системе кормления овец занимает первостепенное значение, а кормовое сырьё должно содержать, с одной стороны, необходимое количество питательных веществ, а с другой – минимум вредных компонентов, изучена питательная ценность и экологическая безопасность кормов летне-зимнего рациона.


загрузка...