Введение к работе
Актуальность проблемы. В последнее время одной из центральных проблем современной биологии является проблема адаптаций организмов к воздействию факторов окружающей среды. Основные особенности физиологии пищеварения рыб к настоящему времени изучены весьма подробно (Уголев, Кузьмина, 1993), однако факториальные исследования в этой области продолжаются по сей день (Кузьмина, 2007; Кузьмина, Ушакова, 2007). На протяжении ряда лет представители семейства Acipenseridae, многие из которых населяют воды Каспийского бассейна, привлекают к себе внимание исследователей. Однако до настоящего времени остается ряд вопросов, на которые не существует однозначного ответа. В области физиологии пищеварения рыб это касается особенностей воздействия на пищеварительные ферменты осетровых ряда ионов тяжелых металлов, так как относительно данного явления существует ограниченное количество работ (Кузьмина, Голованова, 1998; Неваленный, Бедняков, 2000; Бедняков, 2000; Неваленный и др., 2003). Кроме того, практически ничего не известно об особенностях адаптаций пищеварительных энзимов осетровых и вообще проходных рыб к периодически меняющимся (в силу их образа жизни) осмотическим условиям окружающей среды (Краюшкина, Семенова, 2006).
Цель работы – изучить воздействие ионов тяжелых металлов и осмолярности среды на -амилазу, мальтазу и щелочную фосфатазу слизистой оболочки кишечника и пилорической железы русского осетра, используя методы кластеризации, нейросетевого и нечеткого моделирования.
Задачи исследования:
1. Проанализировать с привлечением классификационных методов особенности реакций ферментов слизистой оболочки кишечника и пилорической железы на присутствие ионов металлов исследуемых концентраций;
2. Выявить изменения уровня активности исследуемых ферментов при различных значениях осмотического давления среды;
3. Сравнить и проанализировать изменения уровня активности исследуемых ферментов различного происхождения при исследуемых факториальных воздействиях;
4. Разработать модели воздействия осмолярности на уровень активности исследуемых ферментов, исследовать возможности и ограничения созданных моделей;
5. Сравнить созданные модели воздействия осмотического давления на уровень активности ферментов по критериям точности, применимости, возможности содержательной интерпретации.
Научная новизна работы. В диссертационной работе впервые исследовано воздействие осмолярности среды на активность пищеварительных ферментов русского осетра. При этом были сопоставлены реакции на данный фактор, а также на воздействие ионов тяжелых металлов ферментов слизистой оболочки кишечника и пилорической железы. Выявлены различия в реакциях ферментов разного происхождения, проведен всесторонний классификационный анализ полученных закономерностей. Создан комплекс классификационных и прогностических моделей, результаты которого обладают существенно большей надежностью в сравнении с результатами изолированно используемых методик. Впервые в данной области исследований были применены с целью моделирования нейроинформационные технологии и системы нечеткого вывода.
Теоретическая и практическая значимость работы. Впервые проведено информационное моделирование факториальных воздействий на организм гидробионтов. Полученные результаты позволяют установить определенные различия в функциональности пищеварительных ферментов слизистой оболочки кишечника и пилорической железы русского осетра. Создан и рекомендован к дальнейшему применению комплекс моделей, генерирующей результаты с повышенной надежностью. Также предложены практические рекомендации по созданию базы данных, объединяющей массивы самих данных, результаты классификационного анализа и непосредственно взаимосвязанные прогностические модели.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлялись на Конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ в 2007 – 2010гг., конференции «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования» (Астрахань, 2007 г.), международной научной конференции «Биология: теория, практика, эксперимент» (Саранск, 2007 г.), Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2008 г.), конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий» (Астрахань, 2008), международной конференции «Фундаментальные аспекты биологии в решении актуальных экологических проблем» (Астрахань, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работы.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения и обсуждения результатов исследования, заключения, выводов, списка литературы. Работа изложена на 159 страницах, содержит 7 таблиц, 46 рисунков, список литературы включает 2 источника, из которых 41 иностранных.
