Введение к работе
Актуальность темы. Глубокие знания закономерностей взаимодействия живых организмов (растение, животное, человек) со средой обитания дают основание заключить, что необходимым условием эффективного управления рациональным природопользованием, регулированием антропогенного прессинга на окружающую природную среду и влиянием ее на состояние здоровья животных и человека является экологическое районирование отдельных территорий. В естественно-научном плане экологическое нормирование представляет собой сопоставление величин допустимых антропогенных нагрузок с рамками географических региональных колебаний отдельных звеньев биогеохимического круговорота элементов с тем, чтобы избежать их необратимой трансформации и разрушения (Н.А. Уразаев и соавт., 1997; А.П. Пехов, 2000; W.G. Pond et. al, 2005; И.С. Боднарь, 2007; Л.И. Перепелкина, 2007; К.В. Папенов и соавт., 2008).
А. Д. Димитриев (1996) по бассейновому принципу проведения границ территорию Чувашской Республики подразделяет на 7 природных районов (экологические регионы): Заволжье, Приволжье, Центр, Юго-Восток, Присурье, Засурье Алатырское, Засурье Ядринское. Однако такое экологическое районирование регламентирует оценку территорий лишь по уровню предельно допустимых концентраций (ПДК) токсикантов. При этом не учитываются природная геохимическая неоднородность территорий и, как следствие, физиологические закономерности проявления нейроэндокринноиммунных реакций живых организмов на воздействие различных факторов окружающей среды и не оценивается степень напряжения их адаптивных реакций (Л. Н. Иванов, 1996).
Поэтому В.Л. Сусликов и соавт. (1997) с учетом соблюдения принципа предупреждения вредного воздействия ПДК поллютантов на объекты природной среды биогеохимически обоснованным считают разделение территории Чувашии на 3 экологических субрегиона:
1. Прикубнино-Цивильский – характеризуется низкими уровнями содержания I, Co, Mn, Mo, Si, Cr, F, Fe, Zn, Al во всех звеньях биогеохимической пищевой цепи (почва, вода, растения, корма), что определяет умеренный дефицит названных микроэлементов.
2. Приволжский – занимает промежуточное положение как по уровням содержания микроэлементов, так и по степени нарушенного их соотношения.
3. Присурский – оценивается также низкими уровнями содержания I, Co, Mo, Cu, Cr. Одновременно некоторые микроэлементы (Si, Fe, F, Al, Zn, Mn) определяются как избыточные.
Если особенности (направленность и характер) биологических реакций живых организмов в первом субрегионе республики носят выраженный иммуннодефицитный признак, в третьем – гипериммуннореактивный симптом, то во втором субрегионе имеют место как иммуннодефицитное состояние, так и гипериммуннореактивность, выражающие их геохимическую неоднородность и разную степень антропогенного воздействия на экологический гомеостаз (В.Л. Сусликов, 2000).
В этих условиях свойства организмов к мобильной компенсаторно-приспособительной перестройке по обеспечению постоянства внутренней среды не безграничны. Диапазон варьирования подвижных или функционирующих структур и интенсивность биологических процессов имеют определенные структурно-функциональные пределы. Отсюда следует, что необходимым условием экологического нормирования должно быть его проведение на основе оценки биогеохимической организованности территории, экологических пищевых цепей, миграции загрязнителей по этим цепям и физиолого-биохимических реакций живых организмов на воздействие факторов среды обитания. Такой подход означает по сути переход от гигиенического нормирования к физиологическому. В его основе лежит определение гомеостатических границ саморегуляции организма, в пределах которых возникающие под давлением антропогенных факторов сдвиги носят функциональный обратимый характер, а гомеостаз сохраняет устойчивость (В.А. Черешнев и соавт., 2002; В.В. Шульговский, 2003; А.И. Кузнецов и соавт., 2003; В.А. Голиченков, 2004; А.Ф. Кузнецов, 2004; М.Я. Тремасов и соавт., 2005; Р.Р. Нигматуллина и соавт., 2006; Ф.Г. Ситдиков и соавт., 2008; В.Н. Байматов и соавт., 2008; М.Н. Архипова, А.А. Шуканов, 2009; Т.М. Дмитриева, Ю.П. Козлов, 2010; Л.Л. Каталымов, 2010).
Следовательно, важнейшими задачами, стоящими перед физиологами, морфологами, иммунологами, фармакологами, нейробиологами, генетиками, экологами, зоогигиенистами на ближайшую перспективу, являются проведение мониторинговых исследований в различных биогеохимических провинциях страны по выявлению зон повышенного экологического риска, обоснование и внедрение эколого-адаптивной системы ведения животноводства в этих зонах, обеспечивающих высокую жизнеспособность и продуктивность животных, а также производство безопасных продуктов питания (А.М. Смирнов и соавт., 2001; P.F. Surai, 2002; Т.В. Гарипов и соавт., 2003; В.Ф. Лысов и соавт., 2004; Г.Ф. Кабиров, 2004; Ю.Н. Федоров, 2005; В.И. Ноздрин, 2006; Е.Б. Романова, 2007; V. Fensterl et. al, 2009; В.И. Максимов, В.В. Пайтерова, 2010 и др.).
Поэтому разработка, апробация и внедрение новых биопрепаратов отечественного производства, вызывающих адаптогенные иммунофизиологические и метаболические эффекты организма с учетом биогеохимического своеобразия регионов России, представляют актуальную проблему современной биологии и биотехнологии.
В этой связи целью исследований является изучение физиологических механизмов направленного воздействия «Комбиолакса», «ДАФС-25», «Селенопирана», «Сувара», «Полистима», «Трепела», «Пермамика» на ростовые, иммунные, обменные процессы у хрячков и боровков.
Исходя из обозначенной цели, сформулированы следующие задачи:
1. Изучить воздействие «Комбиолакса», «ДАФС-25», «Селенопирана», «Сувара», «Полистима», «Трепела», «Пермамика» на динамику роста тела, клеточных, гуморальных факторов иммунитета и метаболизма у продуктивных животных в экологических регионах Чувашии.
2. Установить характер изменений клинико-физиологических, ростовых, иммунологических показателей.
3. Оценить состояние белкового, липидного, углеводного и минерального обмена.
4. Выявить возрастные особенности иммунологических и метаболических процессов у хрячков и боровков.
5. Исследовать силу и характер корреляционных отношений между физиолого-биохимическими реакциями и состоянием роста тела, иммуногенеза, обмена веществ в возрастном аспекте животных.
6. Определить биологическую и экономическую эффективность содержания хрячков и боровков в моделируемых условиях экспериментов.
7. Разработать технологическую карту физиологически обоснованных схем назначения продуктивным животным испытуемых биогенных веществ отечественного производства с учетом биогеохимических особенностей природных районов республики.
Научная новизна. Впервые проведена количественная и качественная оценка корригирующего воздействия «Комбиолакса», «ДАФС-25», «Селенопирана», «Сувара», «Полистима», «Трепела», «Пермамика» на рост и развитие, состояние клеточного и гуморального неспецифического иммунитета, а также белкового, липидного, углеводного и минерального обмена у продуктивных животных.
Выявлено, что применение животным изучаемых отечественных биогенных соединений нового поколения с учетом специфичности разных экологических регионов Чувашской Республики вызвало усиление окислительно-восстановительных реакций, оптимизацию биоравновесия интенсивности свободнорадикального окисления и активности антиоксидантной системы, нормализацию метаболических процессов и, как следствие, выраженные морфофизиологические эффекты организма.
Получены новые научные данные, значительно расширяющие современное представление об особенностях иммунологических и обменных процессов, происходивших в организме хрячков и боровков в возрастном аспекте. Так, в моделируемых экспериментальных условиях у хрячков, начиная с периода растительно-концентратного кормления и до периода физиологического созревания, отмечены высокий уровень иммунных реакций, белкового обмена и, одновременно, пониженные параметры липидного метаболизма по сравнению с контрольными значениями. У боровков имели место высокие показатели иммунитета, обмена липидов и, параллельно, пониженный уровень метаболизма белков в периоды половой и физиологической зрелости организма по отношению к контрольным параметрам.
Установлено, что по мере взросления животных опытных групп, начиная с периодов растительно-концентратного кормления (хрячки), половой зрелости (боровки) и до конца исследований (период физиологического созревания), параметры роста тела, естественной резистентности, углеводного и минерального обмена неуклонно нарастали и достоверно превышали контрольные показатели.
Доказана физиологическая целесообразность и биологическая эффективность содержания хрячков и боровков в Присурье, Ядринском Засурье, Приволжье и Центре при комбинированном назначении «Комбиолакса» с «Селенопираном» и «Трепела» соответственно с «Суваром» или «Полистимом», а в Алатырском Засурье и Юго-Востоке республики при скармливании «Трепела».
Впервые составлена технологическая карта оптимальных схем назначения сельскохозяйственным животным новых испытуемых иммунокорректоров отечественного производства.
Практическая значимость. Разработаны экономически обоснованные схемы совместного применения продуктивным животным «Комбиолакса» с «Селенопираном», «Трепела» с «Суваром» и «Трепела» с «Полистимом», а также использования «Трепела» применительно к разным природным районам Чувашской Республики, направленного на более полную реализацию генетического потенциала жизнеспособности и продуктивности организма.
Результаты исследований внедрены через Чувашский центр научно-технической информации (информлисток № 82-101-08.- Чебоксары, 2008).
Реализация результатов исследований. Научные положения и разработки диссертационной работы используются в учебном процессе ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И.Я. Яковлева» и «Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова», ФГОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины им. Н. Э. Баумана» и «Самарская государственная сельскохозяйственная академия», а также в производственной деятельности сельскохозяйственных предприятий разных форм собственности Чувашской Республики.
Апробация работы. Основные научные положения, выводы и рекомендации диссертации доложены на III-IV Международных научных симпозиумах (СПб., 2005, 2008); I-II съездах физиологов СНГ (Сочи, 2005; Кишинев, 2008); XIX-XXI съездах физиологического общества им. И.П. Павлова (Екатеринбург, 2004; М., 2007; Калуга, 2010); Международных (Одесса, 2007, 2009; СПб., 2004-2006, 2008; Казань, 2005; М., 2007; Йошкар-Ола, 2010); Всероссийских (Казань, 2004, 2009-2010; СПб., 2005; Чебоксары, 2006-2008; Сыктывкар, 2007-2008; Екатеринбург, 2010); региональных (Чебоксары, 2004-2006, 2009) и республиканских (Чебоксары, 2006-2007) научно-практических конференциях; заседании Чувашского отделения физиологического общества им. И.П. Павлова (Чебоксары, 2010); расширенных заседаниях НИЛ биотехнологии и экспериментальной биологии при ГОУ ВПО «ЧГПУ им. И. Я. Яковлева» (Чебоксары, 2010) и кафедры анатомии, физиологии и охраны здоровья человека ГОУ ВПО «Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет» (Казань, 2010); научных сессиях докторантов, научных сотрудников, аспирантов и соискателей ГОУ ВПО «ЧГПУ им. И. Я. Яковлева» (Чебоксары, 2005-2011).
Практические предложения работы экспонированы на Международном форуме «Чувашия-Био 2009» (Чебоксары, 2009) и на Всероссийских выставках-ярмарках «Регионы–сотрудничество без границ» (Чебоксары, 2005-2010).
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Направленные изменения динамики роста, состояния естественной резистентности и обмена веществ обусловлены назначением продуктивным животным «Комбиолакса», «ДАФС-25», «Селенопирана», «Сувара», «Полистима», «Трепела», «Пермамика» с учетом биогеохимических особенностей Чувашии.
2. Существует причинно-следственная связь назначения хрячкам и боровкам изучаемых отечественных иммунокорректоров согласно физиологически обоснованным схемам с биологически эффективной реализацией наследственно обусловленного резерва их адаптивных, защитных, продуктивных функций.
3. Выявленные возрастные закономерности иммуногенеза и метаболизма хрячков и боровков объективно выражают разную степень адаптированности и эврибионтности организма к моделируемым экспериментальным условиям.
4. Количественно-качественные характеристики корреляционных отношений между исследуемыми физиолого-биохимическими реакциями и состоянием роста тела, неспецифической резистентности, белкового, липидного, углеводного, минерального обмена имеют выраженную вариативность в постнатальном онтогенезе животных.
Публикация. По теме диссертации опубликована 61 работа, из них в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях согласно перечню ВАК России – 19, в том числе включенных в международные базы цитирования – 5, а также 3 монографии и 1 учебное пособие.
Структура и объем диссертации. Работа включает следующие разделы: введение (9 с.), обзор литературы (35), собственные исследования (226), обсуждение результатов исследований (17), выводы (2), практические рекомендации (2), список литературы (46) и приложения (19 с.).
Диссертация изложена на 364 страницах компьютерного исполнения, содержит 81 таблицу и 106 рисунков. Список литературы включает 431 источник, в том числе 75 зарубежных.
