РазместитьОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Физиология изучает процессы и функции организма с учетом влияния на них отдельных факторов окружающей среды: лучистой энергии солнца, ионизирующих излучений, магнитного поля, шума, температуры, барометрического давления, диоксида углерода, аммиака, озона, пыли, мочевины, азота. Организм отвечает на действие каждого фактора среды определенной реакцией.
Лучистая энергия Солнца. Это видимая радиация — световой поток (0,400...0,760 мкм); ультрафиолетовое излучение (0,185... 0,390 мкм); инфракрасное излучение (от 0,770 мкм).
Видимый световой поток. Оказывает на организм специфическое действие — стимулирует деятельность нервной системы и желез внутренней секреции, повышает силу процессов возбуждения и торможения, концентрацию гормонов в крови, ре-гуляторные влияния их на деятельность периферических исполнительных органов, активирует процессы катаболизма и анаболизма, повышает скорость роста, продуктивность, репродуктивную функцию. Такое действие выраженно проявляется летом при пастбищном содержании животных, зимой при ежедневном пребывании в течение нескольких часов в загоне. Удлинение светового дня зимой до 14... 18 ч (100 лк) в свинарниках способствует ран-нему наступлению течки, полового возбуждения и охоты, увеличению численности приплода у свиноматок.
Продолжительное пребывание в темноте задерживает рост молодняка. Негативное действие на организм оказывает и длительное световое воздействие: у лошадей и овец наблюдают недоношенность, укорочение продолжительности беременности.
Ультрафиолетовое излучение. Действуя на организм, вызывает бактерицидный эффект, образование витамина Д в коже, способствует нормализации обмена веществ, повышает молочную продуктивность, содержание жира в молоке. Механизм влияния на обменные процессы рефлекторно-гормональный.
Инфракрасное излучение. Создает тепловой эффект и тем самым благотворно влияет на все процессы в организме.
Ионизирующие излучения. Возникает в процессе распада ядер радиоактивных элементов. При распаде ядер образуются: а-частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов (поток ядер гелия); 3-частицы — ток электронов или позитронов (поток многоэнергетических электронов); у-излучение — электромагнитные волны.
В природных условиях естественный фон создают излучения радиоактивных изотопов урана, радия и других элементов, рассеянных в атмосфере, гидросфере и литосфере. Ионизирующее излучение — это естественный фактор окружающей среды, поэтому в оптимальных дозах оно положительно влияет на организм животного, стимулируя его; доза 20 мкР/ч является необходимым фактором поддержания активности систем организма.
Ионизирующее излучение, действуя на организм, вызывает образование веществ с высокой химической активностью, свободных атомов и радикалов — Н, ОН, НОг, Н2О2. Большие дозы излучения вызывают различные денатурационные изменения — разрыв наименее прочных связей, отрыв радикалов, деполимеризацию, подавление активности ферментных систем.
Ионизирующие излучения обладают очень высокой биологической активностью. Малые дозы ионизирующего излучения стимулируют рост и развитие организма животного. Большие дозы способны вызвать ионизацию любых химических соединений биосубстратов, образование активных радикалов и этим индуцировать длительно протекающие реакции в живых тканях. Поэтому в результате биологического действия радиации, как правило, нарушается течение нормальных биохимических процессов с последующими функциональными и морфологическими изменениями в клетках и тканях животного.
Механизм действия излучений на животный организм очень сложный и пока до конца не выяснен. Однако у разных видов излучений он в основном одинаковый, начиная от исходных актов поглощения и переноса энергии излучения через первичные радиационно-химические процессы и кончая патолого-физиологичес-кими и патолого-морфологическими изменениями в облученном организме.
Особенности биологического действия радиации заключаются в следующем: во-первых, у животных отсутствуют специальные анализаторы для восприятия излучения, т. е. они не ощущают его действия и, во-вторых, оно в основном связано с формой передачи энергии клеткам и меньше зависит от ее количества.
В механизме действия можно выделить условно два этапа. Первый этап определяется как первичное (непосредственное) действие излучения на биохимические процессы, функции и структуры органов и тканей. Второй этап — опосредованное действие, которое обусловливается нейрогенными и гуморальными сдвигами, возникающими в организме под влиянием радиации.
Радиочувствительность животных весьма многообразна и определяется параметрами излучения и особенностями организма. Она зависит от возраста, пола, упитанности и других факторов (вида, условий содержания, кормления, индивидуальных внутривидовых особенностей, климата, сезона года и др.).
Клетки одного и того же органа имеют неодинаковую радио-чувствительность и неодинаковую способность к регенерации. Органы по функционально-биохимическим признакам, определяющим сорбционный показатель тканей, выявляемый при их витальном окрашивании, можно распределить по радиочувствительности в следующей последовательности: большие полушария и ствол головного мозга, мозжечок, гипофиз, надпочечники, семенники, тимус, лимфатические узлы, спинной мозг, желудочно-кишечный тракт, печень, селезенка, легкие, почки, сердце, мышцы, кожа и костная ткань.
По морфологическим признакам развивающихся пострадиационных изменений органы разделяют на группы:
чувствительные к действию ионизирующего излучения: лимфатические узлы, лимфатические фолликулы желудочно-кишечного тракта, красный костный мозг, вилочковая железа, селезенка, половые железы;
резистентные к действию ионизирующего излучения: печень, легкие, почки, мозг, сердце, кости, сухожилия, нервные стволы и др. Первичные морфологические изменения в них возникают при облучении дозой 100 Р и более.
Из-за различной чувствительности органов необходимо учи-тывать, облучалось ли все тело равномерно, либо часть его, или организм получил общее неравномерное облучение. Общее равномерное облучение вызывает наибольший радиобиологический эффект. Экранирование при облучении даже небольшого участка повышает устойчивость организма к воздействию радиации.
При определенных условиях результат облучения может быть стимулирующим, угнетающим и летальным. Стимулирующее действие ионизирующие излучения оказывают при облучении биологических объектов малыми дозами. Значения малых доз для каждого вида биологических объектов меняются в зависимости от степени радиочувствительности последних и существенно зависят от мощности дозы облучения.
Действие радионуклеидов, попадающих внутрь организма, в принципе не отличается от действия внешних источников ионизирующего излучения. Их особенность заключатся лишь в том, что они, включаясь в обмен веществ, могут длиульное время оставаться в тканях. Активность радионуклеидов\ тельзя погасить никакими химическими или физическими средств^ ми.
Биологическая эффективность радиоактивных элементов определяется физическими (доза, период полураспада, вид и энергия излучения) свойствами радиоактивных изотопов, видовой и индивидуальной радиочувствительностью животных.
Животные в пищевой цепочке человека служат звеном, уменьшающим радиационную опасность, так как обладают способностью к фильтрации и «захвату» в «ловушку» радиоактивных нуклидов и таким образом несколько снижают поступление последних в организм человека с пищей.
Магнитное поле. Связано с вихревыми электрическими токами в жидком ядре Земли, с токами в ионосфере. Магнитное поле постоянно. Возрастание солнечной активности приводит к магнитным бурям. Искусственное магнитное поле создается радио- и телепередатчиками, радиолокационными установками, высоковольтными линиями. Магнитное поле является пространственно-временной координатой для мигрирующих животных.
Геомагнитное поле необходимо для поддержания физико-биохимических свойств тканей. Оно способствует синхронизации процессов жизнедеятельности, стимулирует функции органов путем повышения активности ферментов и нормализации проницаемости клеточных мембран.
Магнитные бури оказывают на организм негативное влияние, вызывают повышение тонуса симпатического отдела нервной системы, изменение гормонального статуса и как следствие — расстройство деятельности органов, подавление активности иммунной системы. Такие же реакции организма вызывают магнитные поля промышленной частоты.
Шум. Негативный фактор производственной среды. Источники его — работающие двигатели, компрессоры, насосы, дробилки и др. Сильные шумы (выше 70 дБ) травмируют нервную систему, слуховые рецепторы, перенапрягают тормозные процессы, вызывают утомление нервной системы и как следствие — понижение пищевой возбудимости, секреторной деятельности пищеварительных желез, повышение частоты сердечных сокращений, лейкоцитоз, подъемы температуры тела, снижение разовых удоев.
Наибольшая чувствительность слуховой сенсорной системы составляет 1000...3000 Гц, 1О...5ОдБ.
Оптимальный шумовой фон является естественным фактором поддержания активности ретикулярной формации и как следствие — тонуса всех нервных центров.
Температура среды. Для каждого вида и возраста животных своя оптимальная температура окружающей среды.
Температуры (холод и тепло) ниже и выше оптимальных величин, действуя на организм, вызывают три группы реакций: включение механизмов теплорегуляции; адаптационные изменения функции органов; формирование структурного следа и устойчивые состояние и деятельность органов в данных условиях окружающей среды.
На действие холода в организме увеличивается теплопродукция и уменьшается теплоотдача. Происходит спазм периферических сосудов, повышается кровоток во внутренних органах и мышцах, сердечный выброс и давление крови. Активируется сим-патоадреналовая система, повышается содержание адреналина и норадреналина в плазме крови. Усиливается секреция кортикос-тероидов, гормонов щитовидной железы, снижается секреция антидиуретического гормона, увеличивается диурез, выведение натрия. Возрастает теплопродукция в мышцах, во внутренних органах, мобилизация жира из бурой жировой ткани, углеводов. Уве-личиваются свободное окисление жирных кислот, насыщенность крови кислородом, концентрация глюкозы. Изменяется поведение животного.
Долговременная адаптация связана с системным изменением метаболизма, структуры и функции — формированием структурного следа: понижается чувствительность к холоду рецепторов, активность реагирующих на холод нейронов стволовых отделов мозга; увеличивается мощность и гибкость центральных механизмов терморегуляции — катехоламины обеспечивают разобщение дыхания и фосфорилирования и быстрое увеличение образования теплоты. Увеличивается мощность митохондрий на единицу массы тела. Повышается масса надпочечников и щитовидной железы. Гипертрофируется система энергообеспечения и транспорта кислорода. Увеличиваются толщина кожи, число волос на единицу площади кожи и их длина.
Реакции на действие высокой температуры среды проявляются расширением сосудов кожи, увеличением частоты сердечных сокращений, уменьшением кровотока в отдельных органах, снижением двигательной активности, повышением теплопродукции и теплоотдачи путем испарения, а позже снижением теплопродукции, активацией синтеза нуклеиновых кислот и белков в отдельных органах, связанных с обеспечением теплоотдачи — потовых и слюнных железах, повышением их функциональных возможностей, снижением потребления кислорода, уменьшением содержания РНК и белка в отдельных органах, снижением метаболизма. В начале повышается активность симпатической иннервации, надпочечников и щитовидной железы, позже активность их уменьшается, развивается гиперфункция щитовидной железы и надпочечников.
Адаптационные изменения функций оргаюв до устойчивой адаптации выражаются снижением секреторноч деятельности пищеварительных желез, активности ферментов, в\ ясывательной деятельности кишечника. \
Барометрическое давление. Понижение барометрического давления вызывает увеличение количества эритроцитов и гемоглобина в крови, частоты и глубины дыхания, рН до 7,8 и повышение активности тканевых ферментов.
Воздушная среда. В воздухе кроме кислорода (20,97 %), диоксида углерода (0,03 %), азота (79 %) присутствуют другие газы, а также взвешенные посторонние частицы. Поэтому принято говорить о загрязнении воздуха. Загрязненность воздуха диоксидом углерода (СОг), оксидом углерода (СО), аммиаком (NH3), пылью и другими агентами обусловлена местом нахождения животного — город, пригород, село и др.
Загрязнение атмосферы диоксидом углерода вызывает у животных учащение дыхания, связанное с повышением возбудимости дыхательного центра, увеличение числа сердечных сокращений. Токсическое действие проявляется в беспокойстве, возбуждении, дрожи, а позже в сонливости.
Загрязнение атмосферы оксидом углеро-д а ведет к проявлению у животных признаков кислородного голодания. При содержании в воздухе 0,1 % СО эти признаки проявляются через 30...60 мин. Окись углерода, соединяясь с гемоглобином, образует карбоксигемоглобин. В таком состоянии гемоглобин не может служить переносчиком кислорода, снижается кислородная емкость крови, нарушаются процессы окисления и деятельность нервной системы.
Загрязнение атмосферы аммиаком вызывает раздражение слизистых оболочек дыхательных путей. Повышение концентрации аммиака в воздухе животноводческого помещения выше 0,026 % вызывает проявление этих признаков. Попадая в кровь, он вызывает превращение гемоглобина в гематин. Аммиак вначале возбуждает центральную нервную систему, а затем подавляет ее активность, может вызвать парезы и параличи, понижает резистентность организма; снижает продуктивность животных.
О з о н в природных концентрациях обладает стимулирующим действием на организм, повышает устойчивость к холоду, действию токсических веществ, содержание гемоглобина, фагоцитарную активность лейкоцитов. Допустимая доза составляет 0,1 мг/м3; большие концентрации вызывают отек легких.
Пыль с примесью неорганических веществ, газо- и парообразных веществ вызывает раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, повышение секреторной активности эпителия слизистой, чиханье, кашель, иногда отек легких, снижает барьерную роль слизистой оболочки. При длительном воздействии нарушается сопротивляемость животного, в крови увеличивается количество лейкоцитов, снижается продуктивность.
Мочевина и повышенное содержание нитратов в кормовых культурах вызывают сдвиг рН содержимого рубца у жвачных животных в щелочную сторону, увеличивают концентрацию свободного аммиака. Нитраты могут переходить в нитриты. Нитриты более чем в 10 раз токсичнее нитратов.
Нитраты и нитриты блокируют геминовые железосодержащие дыхательные ферменты, переводя двухвалентное железо в трехвалентное (в гемоглобине крови, миоглобине мышц). Ферментные системы теряют способность транспортировать кислород. В крови образуется метгемоглобин, возникает гипоксия. Нарушается функция центральной нервной системы, угнетается сосудодвигательный центр.
