Введение к работе
Актуальность проблемы. Интерес специалистов к такому виду грызунов, как желтогорлая мышь (ЖМ), связан преимущественно с изучением аспектов их экологии: биотопическим распределением, сезонной и многолетней динамикой численности, поло-возрастной структуры, особенностями размножения, эктопаразитами. В тоже время не менее значимым является исследование физиологического состояния Apodemus flavicollis в естественных местах обитания, так как этот вид часто используется в качестве индикаторного при биомониторинге состояния окружающей среды на фоне различных внешних воздействий, в том числе и антропогенного характера. Сведения по биологии и экологии ЖМ содержатся в ряде работ (Калабухов, 1950; Абеленцев и др., 1956; Ларина, 1965; Кормилицина, Завалеева, 1972; Татаринов и др., 1973; Алексеев и др., 1989; Пантелеев и др., 1990; Загороднюк и др., 1997; Лашкова, 2003; Тарасов, 2004 и др.). В последнее десятилетие появились данные о распространении ЖМ в заволжских районах Саратовской области (Беляченко, Сонин, 2002), что связано с расширением её ареала. Однако многие аспекты физиологии и иммунологии ЖМ оказались не изученными. В этой связи актуальными на настоящий момент являются комплексные эколого-физиологические исследования A. flavicollis из разных мест обитания в Саратовской области.
Процессы адаптации грызунов играют решающую роль в поддержании функционального гомеостаза их физиологических, биохимических и генетических систем в условиях постоянно меняющихся факторов внешней среды (Ковальчук, Ястребов, 2003; Тихомирова, 2005). Выяснение механизмов этих процессов является одной из важнейших проблем современной экологии (Казначеев, 1980; Ивантер и др., 1985; Шляхтин и др., 1998, 2002; Ковальчук, Ястребов, 2003). Сведения об ответных реакциях организма грызунов, в том числе и ЖМ, на действие комплекса экологических факторов противоречивы и недостаточны для того, чтобы составить точное представление об экологических закономерностях их адаптации к изменениям среды обитания. В этом аспекте представляется особенно важным исследовать состояние иммунной системы ЖМ, обитающих в различных по степени пригодности для этого вида, естественных местообитаниях.
Для оценки физиологического состояния экспериментальных животных традиционно используют биохимические показатели. При этом большинство исследователей ограничивается определением содержания в крови животных глюкозы, общего белка, мочевины, активности аминотрансфераз и лактатдегидрогеназы. В то же время, для адекватной оценки изменения физиологического состояния грызунов из природных популяций на фоне действия внешних факторов необходимо определение в сыворотке крови целого комплекса наиболее информативных показателей.
В изученной нами литературе мы обнаружили единичные данные об особенностях организации и функционирования иммунной системы грызунов, для ЖМ такие сведения не известны. Проведение комплексных исследований, посвященных изучению структуры иммунной системы на органном и клеточном уровне у ЖМ, представляется нам актуальным и может иметь практическое значение.
В этой связи целью настоящей работы явилось исследование эколого-физиологических характеристик желтогорлой мыши из местообитаний с различным сочетанием трофических и защитных условий в Правобережье Саратовской области.
Для достижения этой цели нами были определены следующие задачи:
-
изучить биотопическую приуроченность, динамику численности, возрастной и половой состав ЖМ из разных местообитаний; провести оценку оптимальности среды их обитания;
-
выявить особенности метаболических процессов в организме ЖМ из разных местообитаний по комплексу биохимических показателей крови;
-
исследовать особенности организации иммунной системы ЖМ из разных местообитаний; провести гистологические и гистохимические исследования органов иммунной системы;
-
изучить популяционный состав лимфоцитов органов иммунной системы ЖМ из разных местообитаний; провести количественную оценку Т- и В-лимфоцитов по наличию клеточных маркеров.
Научная новизна. По соотношению кормовых ресурсов и защитных условий проведена оценка степени пригодности местообитаний ЖМ в разных районах Правобережья Саратовской области; осуществлены комплексные эколого-физиологические исследования особей из разных биотопов. Впервые изучены особенности организации иммунной системы ЖМ, популяционный состав лимфоцитов у полувзрослых и взрослых особей. Выявлена зависимость степени развития лимфоидных органов ЖМ от статуса местообитания; установлены более высокие индексы соотношения органов иммунной системы к общему весу животного для взрослых особей из оптимальных биотопов.
Впервые проведена оценка степени устойчивости и адаптационного потенциала организма ЖМ из разных местообитаний по уровню Т- и В-лимфоцитов в органах иммунной системы; показано снижение количества зрелых Т- и В-клеток у особей из пессимальных биотопов. Выявленные на клеточном уровне различия подтверждены гистологическими и гистохимическими исследованиями органов иммунной системы ЖМ.
Впервые детально проанализированы особенности белкового, углеводного и липидного обмена в организме ЖМ из разных биотопов. Выявлено повышенное содержание холестерина высокой плотности у самок ЖМ по сравнению с взрослыми самцами. Впервые отмечены более высокие показатели АСТ, более низкая активность АЛТ и очень высокие значения индекса де Ритиса в сыворотке крови ЖМ из пессимальных местообитаний по сравнению с аналогичными показателями крови ЖМ из оптимальных биотопов. Впервые для оценки активности катаболических процессов в организме мышей использована методика вычисления катаболического индекса. Показана меньшая интенсивность биохимических реакций гликолиза и одновременное усиление глюконеогенеза в энергетическом обмене у ЖМ из пессимальных биотопов и более выраженные анаболические процессы в организме взрослых ЖМ из оптимальных биотопов.
Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований носят фундаментальный характер и расширяют современные представления в области экологической физиологии о механизмах адаптации к действию комплекса факторов внешней среды. Полученные данные физиологического состояния иммунной системы и активности катаболических и анаболических процессов метаболизма в организме A. flavicollis как индикаторных видов из естественных местообитаний с различной степенью пригодности могут быть использованы в качестве фоновых показателей при биомониторинге окружающей среды под действием различных внешних факторов, в том числе и антропогенного характера. Показана перспективность использования комплекса наиболее информативных биохимических показателей крови для оценки метаболических процессов в организме грызунов в естественных местообитаниях и лабораторных условиях. Полученные данные могут быть использованы как при оценке состояния териофауны различных территорий, так и в целях долгосрочного экологического прогнозирования.
Результаты исследований внедрены в учебный процесс кафедры биоэкологии и общей биологии Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова и кафедры экологии Саратовского государственного технического университета.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на научных конференциях различного ранга: Международных совещаниях «Териофауна России и сопредельных территорий» (Москва, 2003, 2008); YI международной научно-практической конференции «Экономика природопользования и природоохраны» (Пенза, 2005); международной научной конференции «Актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды» (Македония, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2008); международной научной конференции «Экология и жизнь» (Пенза, 2008); научных конференциях студентов и аспирантов Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова и Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского (Саратов, 2004-2009).
Декларация личного участия автора. Полевые и экспериментальные исследования выполнялись автором лично или при непосредственном участии в составе научной группы при выполнении НИР «Изучение популяционной экологии мелких млекопитающих в Саратовской области» в период с 2002 по 2009 г. Обработка полученных данных, их интерпретация и оформление осуществлены автором самостоятельно.
По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 2 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы материалов и методов, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов. Материалы диссертации изложены на 115 страницах текста, включают 19 рисунков и 8 таблиц. Список использованных литературных источников включает 182 наименования, в том числе 34 зарубежных.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Для желтогорлых мышей в разных ландшафтах Правобережья Саратовской области оптимальными местообитаниями являются кленовые, вязо-кленовые и злаковые дубравы; субоптимальными – злаковые кленовники и липо-дубравы и осокорники; пессимальным – злаковые осокорники, посадки клена американского, дуба и караганы.
2. Степень развития лимфоидных органов у полувзрослых желтогорлых мышей и количественные показатели зрелых Т- и В-лимфоцитов в органах иммунной системы у взрослых особей зависят от степени пригодности их местообитания.
3. Желтогорлые мыши с разных биотопов различаются по активности катаболических и анаболических процессов в организме; у особей из пессимальных местообитаний снижена интенсивность биохимических реакций гликолиза и выраженность анаболических процессов, что сопряжено с усилением глюконеогенеза в энергетическом обмене.
