Рефервт ОА. Программа подготовки Частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства
 Скачать 59.97 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ) Факультет ветеринарной медицины и технологии животноводства Кафедра частной зоотехнии РЕФЕРАТ по дисциплине «Основы акклиматизации» Тема: «Адаптация, как приспособительный механизм поддержания жизнедеятельности животных. Внешняя среда как основной фактор адаптивного процесса» Выполнил ______________ Русанова Е.И. Группа ВЖ/М/Зоо-2-1 (подпись) (Ф.И.О.) Направление 36.04.02 «Зоотехния», программа подготовки «Частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства» Проверил: _____________ Сутолкин А.А. «___» ____________20___г. (подпись) (Ф.И.О.) ВОРОНЕЖ 2021 г. ОглавлениеВведение 2 1.Условия и механизмы возникновения адаптации 3 2.Физиологическая адаптация животных 9 3.Основные закономерности индивидуальной адаптации 10 4.Влияние на животных физических факторов внешней среды 13 Заключение 15 Список литературы 16 Введение В ходе эволюции добиваются успеха те организмы, которые лучше других приспособлены к окружающей среде. Механизмы эволюции обеспечивают соответствие развивающейся живой системы условиям её существования – высокую приспособленность жизненных форм к внешней среде. В основе приспособленности лежат процессы самовоспроизведения макромолекул и живых организмов и дискретность всего живого на Земле. У организмов в процессе эволюции выработалось множество разнообразных относительных приспособлений (адаптаций) к окружающей среде. Адаптацией считается любая особенность особи, популяции, вида или сообщества организмов, которая способствует успеху в конкуренции и обеспечивает устойчивость к абиотическим факторам. Это позволяет организмам существовать в данных условиях среды и оставлять потомство. Критериями адаптации являются: жизнеспособность, конкурентоспособность и фертильность. Жизнеспособность – это способность организма жить и нормально развиваться в условиях среды. Конкурентоспособность — это способность организма добиваться успеха в борьбе за средства жизни. Фертильность – это способность организмов нормально размножаться. Условия и механизмы возникновения адаптации Жизнь в водоеме, в отличие от наземных условий, характеризуется большей зависимостью гидробионтов от факторов среды. Поэтому водные экосистемы, сообщества, организмы особо чувствительны к нарушению химического состава среды. Проблемы, возникающие при изменении внешних условий, и потенциальные средства, с помощью которых данный организм может избежать вредных последствий этого изменения, непосредственно зависят от того, насколько быстро изменяется внешняя среда. Как правило, чем быстрее происходит изменение, тем сильнее будет его воздействие на организмы. Чем большим временем располагает организм для адаптации, тем более основательно он может перестроить свои фундаментальные биохимические механизмы. [1]. При изучении изменений, происходящих в организме под влиянием совокупности экологических (природных и антропотехногенных) факторов, применяют термин «адаптация». Под адаптацией понимают все виды врождённой и приобретённой приспособительной деятельности, которые обеспечиваются физиологическими реакциями, происходящими на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Адаптация тесно связана с эволюцией организмов и устойчиво адаптированными считаются те, которые приспособились к изменённым условиям, размножаются и дают в новой среде обитания жизнестойкое потомство. Существуют две принципиально различные формы адаптации: генотипическая и фенотипическая. Генотипическая адаптация характеризуется, прежде всего, тем, что на основе наследственности, мутаций и естественного Отбора происходит формирование современных видов животных и растений. Генотипическая адаптация стала основой эволюции потому, что ее «достижения» закреплены генетически и передаются по наследству. Следующей формой адаптации, приобретаемой в ходе индивидуального развития, является фенотипическая адаптация, формирующаяся в процессе взаимодействия особи с окружающей средой и обеспечивающаяся глубокими структурными изменениями организма. Фенотипическую адаптацию можно охарактеризовать как процесс, в результате которого организм приобретает отсутствовавшую ранее устойчивость к определенному фактору внешней среды и таким образом получает возможность жить в условиях, ранее не подходящих для обитания. При первой встрече с новым фактором среды в организме нет готового, вполне сформированного механизма, обеспечивающего современное приспособление. Имеются только генетически детерминированные предпосылки для формирования такого механизма. [2]. Иными словами, генетическая программа организма предусматривает не заранее сформировавшуюся адаптацию, а возможность ее реализации под влиянием среды. Это обеспечивает реализацию только тех адаптационных реакций, которые жизненно необходимы. В связи с этим следует считать выгодным для сохранения вида тот факт, что результаты фенотипической адаптации не передаются по наследству. В быстро меняющейся среде следующее поколение каждого вида рискует встретиться с совершенно новыми условиями, в которых потребуется не специализированные реакции предков, а потенциальная, оставшаяся, до поры и времени неиспользованная возможность адаптации к широкому спектру факторов. Различают три типа приспособительного поведения живых организмов в ответ на действие неблагоприятного раздражителя: бегство от неблагоприятного раздражителя, пассивное подчинение раздражителю либо активное противодействие за счёт развития специфических адаптивных реакций. Система жизнеобеспечения организма, наряду с механизмами поддержания равновесия внутренней среды (гомеостаз), представлена и генетическими программами развития, осуществление которых невозможно без постоянного изменения этой внутренней среды (гомеокинез), реализуемого посредством многообразных адаптивных процессов (реакций, механизмов, ответов и т.д.). Именно на поддержание генетических программ развития, являющихся ведущей движущей силой в живом организме, направлена деятельность систем репродуктивного, энергетического и адаптационного гомеостата. Любой токсический фактор вызывает развитие стресса, который сопровождается закономерными фазными изменениями биохимических показателей организма. Динамика большинства биохимических процессов при стрессе проходит три основные закономерные фазы, описываемые S- образной адаптационной кривой Селье. [3]. К настоящему времени накоплен достаточно большой материал о реакции различных биохимических показателей, а также о чувствительности ферментных систем на изменения тех или иных условий окружающей среды или на присутствие токсических факторов. Селье назвал факторы, воздействие которых приводит к адаптации, стресс-факторами. Другое их название - экстремальные факторы. Экстремальными могут быть не только отдельные воздействия на организм, но и изменённые условия существования в целом. Всю сумму разнообразных воздействий на животных принято делить на две категории: летатьные и сублетальные. Воздействие летальных факторов несовместимо с жизнью, приспособление к ним невозможно. Жизнь при действии сублетальных факторов возможна за счет перестройки физиологически адаптивных механизмов, которыми располагает сам организм. При чрезмерной силе и длительности действия раздражителя сублетальный фактор может перейти в летальный. [4]. По времени развития адаптация может быть срочной и долговременной. Срочная адаптация - немедленный ответ организма на действие внешнего фактора - осуществляется путем ухода от фактора (избегание) или мобилизацией функций, которые позволяют существовать, несмотря на действие фактора. Такого рода биохимическая адаптация происходит настолько быстро, что она не может быть связана с изменениями в экспрессии генов или со значительной перестройкой клеточных структур в результате биосинтетических процессов. Немедленная адаптация нередко осуществляется путем модуляции активности уже имеющихся ферментов. У целого ряда видов животных различных систематических групп (черви, моллюски, рыбы) наблюдаются колебания активности ферментов при токсическом воздействии на организм. Такая быстрая «подгонка» активности ферментов часто представляет собой лишь первую линию защиты организма от неблагоприятных воздействий окружающей среды. Со временем на смену этой реакции приходят изменения в экспрессии генов или - в ряду поколений - изменения на генетическом уровне. Долговременная адаптация - это постепенно развивающийся ответ организма на многократное или длительное действие внешнего фактора. Она обеспечивает осуществление реакций, которые ранее были невозможны в условиях, несовместимых с жизнью. [5] Адаптация начинает развиваться на фоне активации неспецифического, а также специфического ответа на причинный фактор. В последующем формируются функциональные системы, позволяющие организму либо избежать действия раздражителя, либо преодолеть его неблагоприятное воздействие, либо обеспечивающие оптимальный уровень жизнедеятельности, несмотря на продолжающееся влияние этого агента. Рассмотрение биохимической адаптации необходимо начать с анализа фундаментальных механизмов. Существует три типа адаптивных механизмов: 1. Приспособление макромолекулярных компонентов клеток организма. Существует два вида такого приспособления: 1) изменение концентрации уже имеющихся типов макромолекул, например, ферментов; 2) образование макромолекул новых типов, например, новых изозимов и аллозимов, которыми замещаются макромолекулы, ранее имевшиеся в клетке, но ставшие не вполне пригодными для работы в изменившихся условиях. 2. Приспособление микросреды, в которой функционируют макромолекулы. Сущность этого механизма состоит в том, что адаптивное изменение структурных и функциональных свойств макромолекул достигается путем видоизменения качественного или количественного состава окружающей их среды (например, ее осмотической концентрации или состава растворенных веществ). Этот механизм имеет исключительно большое значение и дополняет макромолекулярную адаптацию. 3. Приспособление на функциональном уровне, в том случае, когда изменение эффективности макромолекулярных систем, в особенности ферментов, не связано с изменением числа имеющихся в клетке макромолекул или их типов. Адаптацию в этом случае обеспечивает изменение в использовании уже существующих макромолекулярных систем в соответствии с текущими локальными потребностями в той или иной метаболической активности. Таким образом, из этих адаптаций складывается важное явление метаболической регуляции [6]. Если условия среды изменяются или организм переходит на новую стадию развития, возникают новые метаболические задачи, для решения которых могут понадобиться количественные и качественные преобразования ферментных систем, упоминавшиеся выше. Например, у эктотермного организма (температура тела которого в основном или даже полностью определяется температурой окружающей среды) при понижении внешней температуры может сильно понизиться общая интенсивность метаболизма и измениться регуляция ряда ключевых ферментов. В определенной мере эти отклонения могут быть компенсированы повышением концентрации ферментов в клетке. Однако в некоторых случаях одного увеличения этих концентраций бывает недостаточно: может случиться так, что для восстановления адекватной каталитической и особенно регуляторной способности ферментов клетке потребуется синтезировать новые изозимы. К примеру, изучение молекулярных форм кислой фосфатазы в печени рыб при температурных адаптациях показало, что пониженная температура в среде обитания вызывает модификации спектра изоформ фермента. Так, у карпа адаптация к холоду приводит к перераспределению активности кислой фосфатазы между отдельными молекулярными формами в сторону увеличения активности низкомолекулярных гетероформ и заметному снижению активности высокомолекулярной формы. Временные параметры биохимической адаптации варьируют в широких пределах - от длительных периодов, необходимых для эволюционного изменения аминокислотных последовательностей, до долей секунды, за которые может измениться активность уже присутствующих в клетке ферментов. Чем больше времени предоставляется для адаптивных изменений, тем больше выбор возможных стратегий. В тех случаях, когда адаптивный процесс идет на протяжении многих поколений, популяция может использовать все стратегии приспособления. Мутации регуляторных генов приведут к изменению базальных концентраций ферментов и других молекул, т. е. к количественной макромолекулярной адаптации. Аминокислотные замены в белках обусловят появление новых изозимов, а в особых случаях - и ферментов совсем нового типа. Замены аминокислот могут облегчить выработку новых способов регуляции ферментативной активности, обеспечивающих более адекватную реакцию на сигналы, вызывающие изменения в скоростях метаболических процессов. При генетической адаптации могут также возникать совершенно новые молекулы, придающие организму способность к освоению новых местообитаний. Классическим примером такого рода адаптаций может служить появление гликопротеиновых и полипептидных «антифризов» у морских костистых рыб, живущих в высоких широтах, благодаря чему эти рыбы (в отличие от других костистых рыб) могут существовать в условиях пониженных температур. [7]. Таким образом, организм располагает способами адаптации разной степени сложности, которые позволяют ему успешно приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Физиологическая адаптация животных Физиологическая адаптация — совокупность процессов, наследственных и развивающихся в процессе индивидуальной жизни животного, обеспечивающих возможность жизнедеятельности в измененных условиях среды и в условиях, ранее не совместимых с жизнью. Физиологическая адаптация обеспечивается генетическими, сформированными механизмами и механизмами, формирующимися в процессе индивидуальной жизни при определенных условиях. Генетическая программа адаптации организма предусматривает не заранее сформировавшийся механизм, а возможность его формирования под влиянием среды. До начала действия фактора, к которому происходит адаптация, в организме нет готового, вполне сформировавшегося механизма, обеспечивающего совершение приспособления, имеются только генетически детерминированные предпосылки для формирования такого механизма. Реализуются только те адаптационные реакции, которые жизненно необходимы. [8]. Факторы внешней среды, к которым необходима адаптация, разнообразны: физическая нагрузка, высотная гипоксия, холод, высокая температура, сильный свет, радиация, высокое и низкое барометрическое давление, магнитное поле, шум, загрязнение воздуха, количество воды и корма, действие соперника, врага и др. Развитие адаптационных реакций организма приводит к тому, что организм приобретает новое качество, устойчивость, тренированность, новый навык и не может быть поврежден тем фактором, к которому приобретена адаптация. Адаптационные реакции предупреждают повреждение организма, составляют основу естественной профилактики. Согласно эколого-генетической классификации адаптацию подразделяют на индивидуальную, популяционную, видовую. [9]. Основные закономерности индивидуальной адаптации Индивидуальная фенотипическая адаптация развивается у животных по определенным закономерностям. На действие чрезвычайного фактора организм отвечает срочной адаптационной (но несовершенной) реакцией, причем непосредственно после начала действия раздражителя. Она реализуется на основе готовых, ранее сформировавшихся физиологических механизмов. Срочная адаптация проявляется стресс-реакцией на нарушение гомеостаза, вызванного действием раздражителя, которое вызывает значительное возбуждение высших вегетативных центров. Как следствие: возбуждение симпатической и гипофизарно-адреналовой систем, возбуждение щитовидной железы, других желез. В крови возрастает концентрация катехоламинов, глюкокортикоидов, тиреоидных гормонов. Адреналин, норадреналин, кортизол, кортико- стерон, трийодтиронин, тироксин обладают широким диапазоном действия. Они мобилизуют энергетические и структурные ресурсы организма, учащают и усиливают сокращения сердца, повышают концентрации глюкозы, жирных кислот и аминокислот, кислорода в крови и тканях, суживают сосуды брюшной полости и расширяют сосуды активных мышц, повышают синтез белков-ферментов в печени. Перераспределяются освободившиеся ресурсы. В сердце и скелетных мышцах возникает выраженная активация синтеза нуклеиновых кислот и белков, в мышечных клетках увеличивается масса митохондрий. Эти структурные изменения увеличивают мощность систем, ответственных за адаптацию. Это и составляет основу перехода от срочной адаптации к долговременной. Увеличение количества информационной РНК приводит к увеличению количества программированных этой РНК рибосом и полисом, в которых интенсивно протекает процесс синтеза клеточных белков. Увеличиваются функции клеток систем, ответственных за адаптацию. На основе многократной реализации срочной адаптации постепенно возникает долговременная адаптация. [10]. Долговременная адаптация сопровождается структурными изменениями в тканях. При этом активируется синтез нуклеиновых кислот и белка, увеличивается масса митохондрий, происходит гипертрофия нейронов, желез внутренней секреции, увеличивается мощность системы адаптации. В результате накопления определенных структур в клетках формируется системный структурный след, который и составляет основу длительной адаптации. Этот структурный след на уровне нервной регуляции проявляется в гипертрофии нейронов центров, повышении в них активности дыхательных ферментов, в понижении возбудимости (адаптации) рецепторов и нейронов к действию раздражителя. На уровне эндокринной регуляции структурный след проявляется в гипертрофии коркового и мозгового вещества надпочечников. На уровне исполнительных органов он проявляется в гипертрофии, в увеличении митохондрий в клетках, в гипертрофии клеток. Увеличиваются мощность систем кровообращения и дыхания; аэробная мощность организма; использование пирувата в митохондриях, жирных кислот; реактивность на действие гормонов, медиаторов. В организме появляется возможность преимущественного структурного обеспечения доминирующих систем адаптации за счет других систем организма. По мере формирования системного структурного следа и устойчивой адаптации нарушения гомеостаза постепенно исчезают, исчезает и стресс-реакция. При действии необычайно сильного и неотвратимого безусловного раздражителя — холода, голода, боли, непосильной нагрузки возникает ситуация «непреодолимой трудности». Отсутствие возможности реализовать адаптацию приводит к тому, что нарушается гомеостаз. Длительным оказывается возбуждение симпатической и гипофизарно-адреналовой систем. Длительное действие катехоламинов и глюкокортикоидов вызывает самые различные повреждения — стрессорные заболевания. [11]. Однако существует возможность использования механизма повышения резистентности организма и предупреждения стрессорных повреждений органов. Главную роль в механизме этой самозащиты играет стресс — лимитирующие системы головного мозга. Многократное повторение коротких и не слишком интенсивных стрессорных воздействий обеспечивает мобилизацию резервов организма и повышение его резистентности к тяжелым длительным стрессорным воздействиям, блокирует ключевое звено повреждения — активацию перекисного окисления липидов (ПОЛ), свободнорадикальные продукты которого вызывают разрывы в молекулах ядерной ДНК и гибель клеток, предупреждает истощение резерва гликогена. Адаптация к холоду. При адаптации к холоду все реакции организма направлены на уменьшение теплоотдачи и увеличение теплообразования. Происходят спазм периферических сосудов, увеличение кровотока в скелетных мышцах, повышение артериального давления и систолического объема кровотока, повышение активности метаболизма, увеличение шерстного покрова, утолщение подкожного жирового слоя, термогенез, не связанный с распадом АТФ, повышение продукции катехоламинов, глюкокортикоидов, тироксина, трийодтиронина, увеличение митохондрий. Адаптация к высокой температуре развивается путем повышения эффективности теплоотдачи и снижения теплопродукции. Адаптация пищеварительной системы. При адаптации пищеварительной системы к условиям питания и свойствам пищи происходят функциональные и органические изменения в пищеварительном тракте. Функциональные изменения проявляются в гиперсекреции, в дальнейшем происходит понижение активности желез. При адаптации к качеству пищи изменяется активность ферментов. Длительное применение богатой белками пищи приводит к увеличению количества белковых ферментов в желудочном и поджелудочном соке. Обнаруживается увеличение амилазной активности при углеводной диете и липазной активности при жировой диете. Влияние на животных физических факторов внешней среды Организм животного оказывает влияние различные факторы внешней среды, такие как химические, физические и биологические (рис.1.). Одни оказывают прямое влияние, а другие косвенное, через деятельность человека. Внешняя среда включает воздушную среду, воду, здания, почву, корма и т.д. По своей природе главные факторы воздушной среды могут быть абиотическими, биотическими и трофическими. Схема влияния факторов окружающей среды на организм сельскохозяйственных животных  Рисунок 1 - Схема влияния факторов окружающей среды на организм сельскохозяйственных животных Все факторы внешней среды могут рассматриваться как раздражители и как стрессоры, которые по силе воздействия на организм животных могут быть чрезвычайными, средними и слабыми. В зависимости от природы происхождения выделяют следующие виды стресс-факторов: транспортные, микроклиматические, технологические, биологические, экспериментальные, психические, кормовые. К одной из главных задач ветеринарной гигиены относится: изучение факторов и условий окружающей среды и закономерностей их влияния на организм животного, состояние его здоровья (воздействие таких факторов, как климат и микроклимат, почва, корма, растительность, воздух, вода, а также технология содержания, эксплуатации, ухода и выращивания). Внешняя среда, окружающая животных - это, прежде всего силы и явления природы, ее вещество и пространство, неизмененные и измененные деятельностью человека, прямо и косвенно находящиеся в контакте с животными. При постепенных изменениях влажности, скорости движения воздуха, температуры, а также и светового режима происходит тренировка приспособительных реакций организма, то есть его «закаливание». Закалённое животное лучше противостоит резким изменениям погоды. Незакалённое животное не могут быстро перестроить свои функции в новых условиях, что может послужить причиной заболеваний и резкого снижения продуктивности. [12]. К физическим свойствам воздуха относятся: температура, влажность, барометрическое давление, интенсивность солнечной радиации, ионизирующая радиоактивность. Каждый из этих факторов имеет самостоятельное значение, однако на организм сельскохозяйственного животного они оказывают комплексное влияние. При характеристике гигиенических показателей воздушной среды особое место в комплекс физических факторов занимает, климат. Он играет решающую роль в регуляции теплообмена животного. К нему относят температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха. При гигиенической оценке воздуха закрытых помещений факторы, характеризующие климат, объединяют понятием микроклимат помещений. ЗаключениеИтак, адаптация — приспособленность, наследуемое соответствие строения, физиологии и поведения конкретным условиям жизни организма, обеспечивающее его выживание и размножение (целесообразность). Адаптация в этом смысле означает соответствие организации и функционирования организма внешней среде, гармонию организма со средой обитания. Приспособленность, как свойство целостного организма (генотипа), слагается из различных компонентов — адаптации, возникших в результате воздействия естественного отбора на генофонд популяции в течение бесчисленных поколений. Организм адаптируется не вообще, а по отношению к данному комплексу факторов экосистемы. В связи с этим очевидно, что приспособленность не есть какое-то внутреннее или постоянное свойство организма. Приспособленность — временное явление, это явление относительного соответствия организации организма конкретным условиям среды. Любая приспособленность, как бы ни была она совершенна, оказывается удовлетворительной только в определенных условиях — в условиях, при которых эта приспособленность появилась. Существование любого организма или группы организмов зависит от комплекса определенных условий, или факторов среды, среди которых выделяют биотические, абиотические, антропогенные, а их совокупность - экологические факторы среды. Живые существа могут служить источником пищи для других организмов, являться средой обитания, способствовать их размножению, оказывать химическое (токсины бактерий), механическое и другие воздействия. Действие биотических факторов проявляется в форме взаимовлияния живых организмов разных видов друг на друга. Список литературы
Шмидт-Ниельсен К.: Физиология животных : приспособление и среда. / К. Шмидт-Ниельсон - М.: Мир, 1982 Карташев Александр Адаптации животных к хроническим факторам / Александр Карташев. - М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2014. - 268 c. Тамара, Шумилова Адаптация животных к острой нитритной гипоксии / Шумилова Тамара , Вадим Шерешков und Александр Ноздрачев. - М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. - 336 c. Алтухов Ю. П., Рычков Ю. Г., Популяционные системы и их структурные компоненты. Генетическая стабильность и изменчивость // Журн. общ. биологии. Т.31. 1970. – С.507-526. Иваченко Л.Е., 2010. Роль множественных форм ферментов сои в процессе биохимической адаптации к условиям выращивания // Успехи современного естествознания. №9. С. 96-98. Лаврентьева Е.В., Банзаракцаева Т.Г., Раднагуруева А.А. и др., Основы молекулярных механизмов регуляции генов пептидаз в прокариотической клетке / Е.В. Лавреньтева, Т.Г. Банзаракцева, А.А. Рандагуруева. – М.: Учебное пособие. Улан-Удэ, 2021.– 66 с. Нарочницкий А. Л., Энциклопедия. / А.Л. Нарочницкий .– М.: Советская энциклопедия, 1980. Москва. – 688 с. Хочачка П., Сомеро Дж., 1988. Биохимическая адаптация / Пер. с англ. / П. Хочачка, Дж. Сомеро. – М.: Мир. 568 с. Урманцев Ю.А. Природа адаптации./ Ю.А. Урманцев. – 1998. – №12. Кассиль Г.Н. Внутренняя среда организма / Г.Н. Кассиль. – М.: Наука, 2003. – 227 с. Левонтин Р.К. Адаптация./ Р.К. Левонтин. – В сб.: Эволюция. М., 1981- С. 29. |