Введение к работе
Актуальность темы. Государственная программа сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия России на 2008-2012 годы предусматривает дальнейшее обеспечение ускоренного развития животноводства - приоритетной подотрасли сельского хозяйства (Ф. Г. Вильданов, 1995; Г. Н. Зеленов, Р. Н. Хамидов, 2006). Но для реализации данной программы, по мнению специалистов и ученых, необходимо не только расширение генофонда имеющихся пород за счет привлечения перспективных мировых ресурсов, но и совершенствование технологии содержания импортированного крупного рогатого скота в новых эколого-хозяйственных условиях (Х. Амерханов, М. Егоров, 2005; А. Востроилов и др., 2007). Особенно это актуально для территории Южного Урала, характеризующейся сложной геохимической структурой региона. Процесс адаптации импортированных животных в этих условиях протекает весьма сложно (А. Д. Шушарин, 2007).
Интегральным итогом адаптивной ценности реакций организма животных, направленных на поддержание гомеостаза, является неспецифическая резистентность (Ч. Авылов, 2000; С. Лумбунов и др., 2007; Т. Партилхаева, 2007). В то же время, на адаптивные возможности организма влияет каждый фактор внешней среды, но, особенно, сказывается их комплексное воздействие (М. Савинова, 2004; О. Карпова, Е. Анисимова, 2005), обусловливающее до 2/3 объема получаемой продукции от животных (В.С. Бузлама, 1980). Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют, что в различных почвенно-климатических зонах России адаптационные возможности импортированных животных имеют свои особенности (А. Востроилов и др., 2007; А.Ф. Шевхужев и др., 2008; И.М. Якупов, 2007; А.В. Бучель, 2009; А.М. Гертман и др., 2009). Однако, сведения о механизмах поддержания клеточного гомеостаза организма импортированных коров при длительном аддитивном воздействии факторов окружающей среды; характере метаболического статуса как физиологического критерия поддержания функционального состояния гомеостатической системы, являющегося одним из основных факторов реализации генетического потенциала молочной продуктивности, весьма ограничены, а в ряде случаев носят противоречивый характер.
Исходя из этого, возникает настоятельная необходимость изучения закономерностей адаптации организма импортированных коров в новых эколого-хозяйственных условиях и поиска препаратов, способствующих повышению адаптационного потенциала импортированных животных. Важно отметить, что на сегодняшний день одним из высокотехнологичных направлений в системе обеспечения защиты здоровья животных является коррекция состояний дезадаптации с использованием препаратов природного происхождения, способных метаболизироваться в организме до естественных продуктов биотопа (А.А. Зуев, 2000; Б.А. Комаров и др., 2008; V. Gobel et all., 2006; N.R. Kildeeva et all.,2008;). Несомненный интерес в этом плане представляют препараты на основе хитин/хитозан, которые, по мнению американских экспертов, называют препаратами XXI века (I. Bergera et all., 2004; Qi. Lifing et all., 2005; D.J. Park et all., 2005 J.D. Bumgardner et all., 2007).
Степень разработанности проблемы. Проведенные ранее исследования по изучению характера адаптационных возможностей импортированных животных, посвящены, в основном, общей оценке иммунобиологической реактивности и проявлению продуктивных возможностей организма. Так, вопросами оценки клеточного звена иммунной системы занимались С. Лумбунов и др. (2007), Т. Партилхаева (2007); иммунологических особенностей и гормонального статуса – А. Д. Шушарин (2007); молочной продуктивности - Н. Куликова, Г. Штепа (2005); А. Востроилов и др. (2007); А. М. Гертман и др. (2009); Л. Ю. Овчинникова и др. (2009); А.В. Бучель (2008). Однако, исследования о механизмах поддержания клеточного гомеостаза организма импортированных коров при длительном перенапряжении функций адаптационных систем и взаимосвязи между воздействием выраженной смены сезонов года и адекватностью реакции организма импортированных коров не проводились.
Цель и задачи исследований. Целью работы явилось изучение адаптационного потенциала импортированных коров симментальской породы австрийской селекции и механизмов ограничения стресс-индуцированных повреждений их организма в условиях агроэкосистемы Южного Урала.
Для реализации указанной цели были определены следующие задачи:
- установить уровни содержания химических элементов в объектах природной среды и рассчитать коэффициенты транслокационного перехода в системе почва-растение;
- изучить степень напряжения организма импортированных коров и дать оценку адекватности новых эколого-хозяйственных условий среды обитания их адаптационному потенциалу;
- выявить особенности метаболического статуса как физиологического критерия поддержания функционального состояния гомеостатической системы и организма импортированных коров как единого целого;
- установить сезонные особенности функционирования организма импорти-рованных коров на клеточном и органном уровнях;
- изучить возможность ограничения природным биополимером – хитозаном стресс-индуцированных повреждений организма импортированных коров;
- дать экономическое обоснование эффективности применения хитозана в процессе адаптации коров к новым эколого-хозяйственным условиям Южного Урала.
Предмет и объект исследования. Предметом исследования явилось изучение на клеточном и органном уровнях функционального состояния адаптационных систем организма коров симментальской породы австрийской селекции в новых условиях среды повышенной стрессогенности.
Объекты исследования - коровы симментальской породы австрийской и отечественной селекции; почвы, растения (многолетние травы), корма растительного происхождения (сено кострецовое, комбикорм, солома, сенаж).
Научные результаты, выносимые на защиту:
1. Выявлены механизмы поддержания клеточного гомеостаза организма коров при длительном перенапряжении функций адаптационных систем, заключающиеся в чрезмерном увеличении адаптивных эффектов.
2. Установлена взаимосвязь между воздействием выраженной смены сезонов года и адекватностью реакции организма импортированных коров, позволившая выявить наиболее слабые звенья при оценке их адаптационных возможностей.
3. Предложен способ ограничения стресс-индуцированных повреждений организма импортированных коров хитозаном с молекулярной массой 120 кДа и степенью деацетилирования 81 %.
Научная новизна. Проведены комплексные исследования по изучению особенностей адаптационного потенциала поддержания клеточного гомеостаза импортированных коров симментальской породы австрийской селекции в условиях агроэкосистемы Южного Урала. В функциональном состоянии организма импорти-рованных коров установлены значительная степень напряжения адаптационных процессов и недостаточность компенсаторных резервов к условиям среды, имеющей повышенную стрессогенность. Выявленная альтерация гомеостаза обмена веществ позволила раскрыть некоторые механизмы поддержания клеточного гомеостаза организма коров при длительном перенапряжении функций адаптационных систем. Дано описание сезонных изменений гематомор-фологических и биохимических показателей крови импортированных коров на клеточном и органном уровне. Установлена взаимосвязь между воздействием выраженной смены сезонов года и адекватностью реакции организма импорти-рованных коров, позволившая определить наиболее слабые звенья при оценке их адаптационных возможностей. Впервые проведены исследования по ограничению стресс-индуцированных повреждений организма импортированных коров сим-ментальской породы австрийской селекции биополимером хитозаном (решение о выдаче патента на изобретение «Способ повышения адаптационных возможностей коров» по заявке № 2009111426/13(015565) от 19.05.2010 г.). Доказана способность хитозана кислоторастворимого с молекулярной массой 120 кДа и степенью деацетилирования 81%, повышать ресурсы адаптации импорти-рованных коров симментальской породы австрийской селекции в условиях агроэкосистемы Южного Урала.
Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследований позволили получить объективные данные о адаптационном потенциале организма импортированных коров симментальской породы австрийской селекции и определить наиболее информативные показатели, отражающие их функциональное состояние в условиях агроэкосистемы Южного Урала. На основании полученных данных разработан эффективный способ, ограничивающий стрессорные повреждения организма импортированных коров в условиях повышенной стрессогенности окружающей природной среды и обеспечивающий стойкую адаптационную перестройку их функциональных систем.
Работа является грант-обладателем Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, Федерального агентства по образованию, Федерального агентства по науке и инновациям по программе «У.М.Н.И.К.» (г. Москва, 2009), лауреатом премии Законодательного собрания Челябинской области (г. Челябинск, 2009), лауреатом смотра-конкурса лучших предприятий по производству сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов (г. Волгоград, 2008), дипломантом XII международного форума «Российский промышленник - 2008» (г. Санкт - Петербург, 2008), дипломантом конкурса Министерства экономического развития Челябинской области «Изобретатель Южного Урала» (г. Челябинск, 2009).
Разработанный способ «Повышение адаптационных возможностей коров» (решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2009111426/13(015565) от 19.05.2010 г.) может быть использован в адаптивной технологии содержания импортированных коров.
Соответствие диссертации Паспорту научной специальности. Диссертационная работа посвящена изучению закономерностей функционирования организма коров симментальской породы австрийской селекции, их адаптивных возможностей и сохранению здоровья при взаимодействии с окружающей средой, тем самым соответствует формуле специальности – 03.00.13 (03.03.01) – физиология. Результаты научного исследования соответствуют следующим пунктам Паспорта специальности: п.1. Изучение закономерностей и механизмов поддержания постоянства внутренней среды организма; п.3. Исследование закономерностей функционирования основных систем организма (крови); п.8. Изучение физиологических механизмов адаптации к различным географическим, экологическим, трудовым и социальным условиям.
Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований доложены и обсуждены на международных научно-практических конференциях: «Вклад молодых ученых в реализацию приоритетного национального проекта «Развитие агропромышленного комплекса» (г. Троицк, 2008); «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (г. Москва, 2009); «Современные подходы развития АПК» (г. Казань, 2008); «Инновационные подходы в ветеринарии, биологии и экологии» (Троицк, 2010); Сибирской межрегиональной научно-практической конференции «Адаптация, здоровье и продуктивность животных» (г. Новосибирск, 2008); Всероссийской научно-практической конференции «Разработки Российской Федерации по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники» (Челябинск, 2009); Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Министерства сельского хозяйства (г. Тюмень, 2008).
Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ООО «Ясные Поляны» Троицкого района и ООО «Новая Заря» Чесменского района Челябинской области. По материалам диссертационной работы выпущен информационный листок № 74-022-08 Российским объединением информационных ресурсов научно-технического развития. Научная разработка по материалам исследований демонстрировалась на областной губернаторской выставке (г. Челябинск, 2008-2009 г.г.).
Получено решение о выдаче патента на изобретение «Способ повышения адаптационных возможностей коров» по заявке № 2009111426/13(015565) от 19.05.2010г.
Материалы научной работы используются в учебном процессе сельскохозяйственных ВУЗов Российской Федерации.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных статей, в том числе 5 - в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Работа включает введение, обзор литературы, материал и методы исследований, результаты собственных исследований, обсуждение результатов исследований, выводы и практические предложения, список литературы, приложения. Диссертация изложена на 188 страницах компьютерного текста, содержит 32 таблицы, 7 рисунков, 21 приложение. Список литературы включает 195 источник, в том числе 32 - зарубежных авторов.
