Введение к работе
Актуальность темы. Энергетический обмен живого организма - одна из наиболее важных проблем современной биологии, являющихся предметом всестороннего изучения. Существенное место в этой проблеме занимает изучение закономерностей теплового обмена животных в естественных условиях, который находится под постоянным воздействием сложного комплекса внешних факторов (Шилов, 1968). Основными целями 100-летнего изучения энергетических процессов класса птиц было понять «устойчивость» птицы как энергетической машины и выяснить количество энергии затрачиваемой птицей при жизни в природе (Дольник, 1995). Исследования биоэнергетики птиц в их естественном окружении активизировались после предложенного Кенди (Kendeigh, 1944) метода прямой калориметрии, введения показателя «энергия существования», и установления возможности расчета аллометрических уравнений (Kendeigh et all., 1977). В настоящее время исследованиями ряда отечественных и зарубежных специалистов накоплен значительный основополагающий материал, характеризующий биоэнергетику птиц в условиях их естественного окружения (Шилов, 1968; Дольник, 1975; 1978; 1982; 1995; Дольник, Гаврилов, 1982; Дольник, Гаврилов, Постников, 1982; Гаврилов, 1972; 1974; 1995а, б; 2000а; Гаврилов, Дольник, 1976; Андреев, 1977; 1978; 1980; Kendeigh, 1944; Kendeigh et all., 1977; Pearson, 1954; Orians, 1961; Shartz, Zimmerman, 1971; Utter, 1971; Wolf, Heinsworth, 1972). Подобные исследования продолжаются и в настоящее время (Reich et all., 2006; Chown, 2007; Seibel, 2007; Makarieva et all., 2004; 2006; 2008). Изучение особенностей поддержания энергетического баланса некоторых видов оседлых воробьиных птиц Якутии проводилось Н.А. Находкиным (1988а). Его исследования проводились при различной температуре среды в течение годового цикла жизнедеятельности птиц. В основном он изучал пищевую активность и баланс энергии некоторых видов воробьиных птиц. Однако многие вопросы экологии, терморегуляционные возможности, уровень метаболизма, температура тела и их изменение в годовом цикле жизнедеятельности, активность и другие важные вопросы адаптации птиц к суровым условиям Центральной Якутии оставались неизученными. Совершенно не были изучены биоэнергетика крупных тетеревиных и врановых птиц в этом регионе. Решение этих вопросов весьма актуально в изучении энергетического обмена животных высоких широт.
Цель а задачи исследования. Основная цель работы - выявить эколого-физиологические механизмы адаптации у ряда видов зимующих в Центральной Якутии воробьинообразных и курообразных птиц, обеспечивающие успешное их выживание в условиях резкоконтинентального климата. В процессе работы выполнялись следующие задачи:
1. Изучить особенности терморегуляции в условиях естественного зимнего диапазона температур.
Определить оптимальный температурный режим существования в зимний период.
Изучить динамику температуры тела в годовом цикле жизнедеятельности и определить его зависимость от температуры среды.
Изучить динамику двигательной активности мелких видов воробьинообразных в годовом жизненном цикле и определить его зависимость от температуры среды.
Научная новизна и теоретическая значимость. В результате выполненных исследований впервые установлено, что мелкие и крупные по размерам тела виды птиц, зимующие в Якутии, обладают набором специфических эколого-физиологических адаптации, позволяющих им успешно существовать в условиях холодного климата. Все исследованные виды обладают развитой химической терморегуляцией. Базальный метаболизм у птиц в зимнее время находится на относительно невысоком уровне, и даже ниже, чем в летнее время. У крупных зимующих видов птиц (врановых и тетеревиных) установлена разная стратегия температурных адаптации. Врановые, питаясь высококалорийными кормами, постоянно поддерживают высокий уровень метаболизма и температуру тела. У тетеревиных, питающихся низкокалорийной пищей и использующих убежища в снегу в холодное время года отмечена сезонная и суточная гипотермия. У мелких видов зимующих воробьиных и у тетеревиных наблюдается выраженная суточная и сезонная гипотермия, связанная с изменением температуры среды обитания. Двигательная активность у изучаемых видов мелких воробьиных в годовом жизненном цикле имеет отчетливую сезонную изменчивость. Результаты выполненных исследований являются основой для дальнейшего изучения функционирования различных физиологических систем у зимующих птиц на клеточном и молекулярном уровнях.
Практическая значимость. Зимующие воробьиные и тетеревиные птицы Центральной Якутии могут быть модельным объектом для изучения физиологических механизмов температурных адаптации. Полученные материалы могут быть использованы при разработке мер по охране зимующих птиц в критических условиях зимней жизни, а также при чтении лекций по экологии и экологической физиологии студентам биологических и сельскохозяйственных специальностей. Исследования проводились при финансовой поддержке РФФИ, проект 08-04-0004 7-а (2008-2010), полученные результаты используются при выполнении Интеграционного проекта СО РАН № 137 «Адаптации популяций и формирование сообществ птиц в условиях криолитозоны» (2009 - 2011).
Основные положения, выносимые на защиту:
У зимующих видов птиц при переживании зимних холодов используются общебиологические и специфические адаптационные механизмы, приобретенные в суровых условиях Центральной Якутии.
Врановые и тетеревиные птицы используют различные способы выживания в условиях холодного климата севера.
Апробация работы: По теме диссертационной работы опубликованы 3 статьи, одна из которых опубликована в журнале из списка ВАК, а также 5 кратких сообщений, опубликованных в материалах конференций и съездов, в т.ч. в Международном журнале Integrative Zoology.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы, включающего 129 отечественных и 34 зарубежных источника. Изложена на 153 стр. м.п., содержит 16 таблиц и 41 рисунков.
