Особенности взаимодействия сердечно-сосудистой и дыхательной систем настоящих тюленей в динамике функциональных состояний - Автореферат

Работа выполнена в отделе Морских и экосистемных исследований Южного научного центра Российской академии наук (ЮНЦ РАН), г. Длительная эволюция группы морских млекопитающих - вторичноводных животных, к которой относятся многочисленные виды отряда китообразных и ластоногих, в условиях водной среды обитания позволила сформировать ряд уникальных морфологических и функциональных свойств, которые позволяют реализовывать комплекс реакций, обеспечивающий этим гомойотермным, дышащим кислородом животным, активное и продолжительное функционирование в толще воды без доступа к кислороду воздуха. Кроме отсутствия оперативного доступа к кислороду морские млекопитающие вынуждены существовать в условиях высоких гидродинамических давлений, в частности, в условиях арктических морей - при экстремально низких температурах воздуха и воды. Таким образом, именно физические и химические свойства мирового океана, взаимодействие в системе литосфера-гидросфера-атмосфера были основными факторами, определившими облик современных китообразных и ластоногих. Одним из существенных адаптационных признаков морских млекопитающих, по нашему мнению, является наличие выраженных аритмичных проявлений в цикличном функционировании сердечно-сосудистой, дыхательной систем и поведения, наблюдаемых не только при погружениях под воду, но и на поверхности воды, и на берегу - при постоянном доступе к кислороду воздуха.В главе 1 дано краткое описание океанографических характеристик Баренцева моря (Восточный и Западный Мурман), влияющих на жизнедеятельность морских млекопитающих.Из них 9 особей настоящих тюленей: u Гренландский тюлень (Pagophilus groenlandica Erxleben, 1777) - 3 особи (1 - 1 год и 2 месяца, ?35-ти кг., 8 месяцев живет в неволи; 1> - 2 года и 2 месяца, 40-45 кг., около 2-х лет живет в неволи; 1> - 7,5-8 лет, 130 кг., живет в неволи около 6 месяцев); u Серый тюлень (Halichoerus grypus Fabricius, 1791) - 6 особей (3 - 6 месяцев, 40 кг., 5 месяцев живут в неволи; 1> - 6 месяцев, 40 кг., 5 месяцев в неволи; 1> - 17 лет, 220 кг., приблизительно 16 лет в неволи; 1 - 6,5-7 лет, 90 кг., 5 лет в неволи). Согласно задачам исследования проводились: u наблюдения за поведением животных (этологические методы исследования), u регистрация параметров биоэлектрических процессов, связанных с работой сердца животных (электрокардиографические методы исследования), u регистрация параметров внешнего дыхания - хронометрия дыхательных движений и периметрия грудной клетки животных (методы исследования внешнего дыхания). Описание поведения морских млекопитающих велось методом «сплошного протоколирования»: проводилась поминутная фиксация уровней и форм двигательной активности животных, учитывались все особенности поведения (характер плавания, время нахождения на поверхности воды и под водой, издаваемые звуки, контакты с человеком (тренер, ветеринар) и другими животными, находящимися в одном бассейне (вольере). Уровень двигательной активности Формы двигательной активности Описание характерных особенностей п - низкий (пассивное поведение) в0 висит у поверхности воды, без каких либо движений головы и хвостового плавника в1 висит у поверхности воды с минимальными движениями хвоста и головы, очень часто - с небольшими движениями хвоста, но в целом спокойно, движения скорее напоминают попытки поддержать равновесие ппм плавает по поверхности воды медленно, что больше напоминает дрейф или перемещение по инерции, «ленивое» плавание с - средний ва висит на поверхности воды активно, на фоне постоянных движений головы, гребковых движений грудных плавников и хвостового стебля вв висит в толще воды, спинной плавник под водой, животное всплывает на поверхность только для вдоха вва висит в толще воды активно, на фоне постоянных движений головы, гребковых движения грудных плавников и хвостового стебля пп плавает по поверхности примерно с постоянной скоростью, без ускорений; плавание чаще всего круговое пв плывет под водой а - высокий (активное поведение) пва плавает под водой с ускорением, траектория перемещения и скорость часто изменчивы ппа плавает по поверхности воды «активно»: с ускорением, с хлопаньем хвостом по воде, с выпрыгиванием из водыПри наблюдениях за животными учитывались такие параметры, как характер плавания, время нахождения на поверхности воды и под водой, эпизоды ориентировочного поведения, характер издаваемых звуков, и т.п. Нами принималось допущение, что продолжительность нахождения тюленей под водой находится в соответствии с продолжительностью задержек дыхания. Циклы быстрых и медленных погружений под воду меняются хаотично и на данном этапе исследования не выявлено устойчивых взаимосвязей паттернов поведения тюленей с временем года, с климатическими условиями, наличием внешних факторов (присутствие и активность других животных, чужого или знакомого человека и т.д.). Полиграф монтировался на специальной шлейке, надеваемой на тюленя, и формировал ряды цифровой информации, в данном случае, - параметров: температуры воды возле тела животного, давления

1. Разработаны новые методические подходы, позволяющие в течение длительного времени контролировать поведение, двигательную активность, характеристики дыхания и сердечно-сосудистой системы для изучения состояния и поведения ластоногих в условиях вольерного содержания.

2 Обнаружен более широкий диапазон изменений и выявлена большая вариабельность показателей кардиореспираторной системы при смене функциональных состояний в диапазоне «спокойное - активное» серых тюленей по сравнению с гренландскими тюленями.

3 Показано, что одним из физиологических механизмов высокой пластичности перестроек кардиореспираторной функции серого тюленя является преобладание симпатического над парасимпатическим компонентом влияний нервной системы, что нацелено, в частности, на обеспечение более совершенной реализации «самопроизвольного рефлекса погружения» у серого по сравнению с гренладским тюленем.

4 Выявленные физиологические механизмы кардиореспираторной регуляции при смене функционального состояния организма рассматриваются как основа для обеспечения широкого диапазона приспособительных реакций и поведения у представителей серого тюленя, необходимых для успешности адаптации к обитанию в арктических морях.

1. Войнов В.Б., Кондаков А.А., Зотов А.С. Оценка функционального состояния животных как важнейший аспект использования ластоногих при решении прикладных задач //Теория и практика комплексных морских исследований в интересах экономики и безопасности российского Севера. Тез. докл. Междунар. науч. практ. конф. (Мурманск, 15-17 марта 2005 г.) - Апатиты: Изд. Кольского научного центра РАН, 2005. С. 18 - 19.

2. Зотов А.С. Параметры поведения при оценке функционального состояния ластоногих // Первая ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра. Материалы молодежной конференции (Ростов-на-Дону, 15-21 апреля 2005 г.). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2005. С. 313 - 314.

3. Зотов А.С. Морфофункциональные особенности систем кислородообеспечения ластоногих // Материалы XXIII конференции молодых ученых, посвященной 70-летию МБС - ММБИ (май 2005 г.) - Апатиты: Изд. Кольского научного центра РАН, 2005. С. 28-30.

4. Войнов В.Б., Кондаков А.А., Зотов А.С. К вопросу оперативного контроля функционального состояния морских млекопитающих в составе биотехнических систем // Морские физиологические и биотехнические системы двойного назначения. Тез. докл. Всероссийской науч.-практ. конф. (Ростов-на-Дону, 15-17 июня 2005 г.) - Ростов-на-Дону: ООО «ЦВВР», 2005. С. 24-26.

5. Зотов А.С. Изучение адаптационных механизмов систем кислородообеспечения морских млекопитающих // Вторая ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра. Материалы молодежной конференции (Ростов-на-Дону, 15-21 апреля 2005 г.). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2006. С. 21 -23.

6. Зотов А.С., Косенко П.О. Суточная динамика поведенческой активности и ритмики дыхания афалины обыкновенной (Tursiops truncatus) в условиях неволи // Материалы XXIV конференции молодых ученых ММБИ (май 2006 г.) - Мурманск: Изд. Кольского научного центра РАН, 2005. С. 46 - 49.

7. Войнов В.Б., Кавцевич Н.Н., Зотов А.С. Аритмия в циклических феноменах поведения и регуляции систем кислородообеспечения морских млекопитающих // Морские млекопитающие Голарктики: Сборник научных трудов. - СПБ., 2006. С. 141 - 144.

8. Войнов В.Б., Кавцевич Н.Н., Михайлюк А.Л., Зотов А.С. К описанию функционального состояния настоящих тюленей // ХХ съезд Физиологического общества им.И.П.Павлова. Тезисы докладов. - М.: Издательский дом «Русский врач», 2007. - С.181-182.

9. Вербицкий Е.В., Войнов В.Б., Кондаков А.А., Сысоева Ю.Ю., Зотов А.С., Волчан О.В. Изучение ритмичности и аритмии в бодрствовании и во сне морских млекопитающих животных // Естественные и инвазийные процессы формирования биоразнообразия водных и наземных экосистем: Тезисы докладов международной научно конференции (г.Ростов-на-Дону, 5-8 июня 2007 г.) Ростов-на-Дону: изд-во ЮНЦ РАН, 2007. С.68-69.

10. Войнов В.Б., Синютин С.А., Синютин Е.С., Кавцевич Н.Н., Зотов А.С. Средства и способ исследования поведения и физиологии морских млекопитающих // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2008. Т.145, № 3. С.248.

11. Войнов В.Б., Кавцевич Н.Н., Михайлюк А.Л., Зотов А.С. Поведенческие и физиологические признаки адаптации серых и гренландских тюленей к ныряющему образу жизни // ДАН. 2008. Т.420. №2. С.271-274.

12. Зотов А.С. Изучение двигательной активности морских млекопитающих в условиях вольерного содержания // Морские биотехнические системы. Биологические и технические аспекты. Тезисы. докл. междун. науч.-практ. конф. Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2008. С. 64 - 69.

Размещено на .ru