Использование теории функциональных систем в рыбохозяйственных исследованиях

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Экономические науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 612. 821/639. 3
Н. Н. Федорова, В. В. Залепухин
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕОРИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ В РЫ1БОХОЗЯЙСТВЕННЫ1Х ИССЛЕДОВАНИЯХ
Введение
Начиная с 1950-х гг. академиком П. К. Анохиным разрабатывалась теория функциональных систем, первоначально примененная к физиологии высшей нервной деятельности, а точнее -к системной организации нервных функций. В работах П. К. Анохина и его учеников [1−3] были заложены основы комплексного подхода к деятельности центральной нервной системы (ЦНС). Таким образом, среди разнообразных систем человеческого организма, включающего в себя кровеносную, дыхательную, двигательную и прочие постоянно взаимодействующие системы, в качестве объекта исследований была избрана именно ЦНС. В более поздних публикациях П. К. Анохин анализировал функциональные системы кровообращения, питания, специфических форм передвижения, механизмы формирования и обеспечения функций, особенности их проявления и регуляции [4].
По П. К. Анохину, «…функциональная система — это замкнутая саморегулирующаяся структура, все компоненты которой взаимно содействуют достижению полезного для организма результата, с постоянной сигнализацией о достижении такого результата» [4]. Главными чертами каждой функциональной системы являются динамичность, гетерогенность компонентов, результативность, саморегуляция, наличие обратных связей: «. Функциональные системы складываются из динамически мобилизуемых структур в масштабе целого организма, и на их деятельности не отражается исключительное влияние какого-либо анатомического типа участвующей структуры. Более того, компоненты той или иной анатомической принадлежности мобилизуются и вовлекаются в функциональную систему только в меру их содействия получению запрограммированного результата. Одним из наиболее важных свойств функциональной системы является динамическая изменчивость входящих в нее структурных компонентов, обеспечивающая получение полезного результата [1]. Частные физиологические процессы при выполнении какой-либо приспособительной функции образуют единое целое, обладающее спецификой связей, отношений и взаимных влияний составляющих компонентов именно в тот момент, когда все части организма мобилизованы на выполнение функции. П. К. Анохин выделял функциональную систему как строго очерченную группу процессов и структур, объединенных для выполнения какой-либо качественно своеобразной функции организма или акта его поведения [4].
При расширительном толковании такого определения и свойств функциональных систем представления о них могут быть применены не только в физиологии высшей нервной деятельности, но и в других отраслях естествознания. Примером использования концепции функциональной системы в ихтиологии и рыбохозяйственной науке может служить исследование И. А. Баранниковой [5], в котором детально проанализированы основы нейроэндокринной регуляции поведения осетровых и лососевых рыб в период преднерестовых миграций. Кроме того, автором указано на роль функциональной активности желез внутренней секреции в развитии внутрипопуляцион-ной дифференциации рыб и формировании механизмов осморегуляции у молоди на различных этапах онтогенеза.
На наш взгляд, все вышеизложенные особенности вполне соответствуют описанию структур и процессов, происходящих в репродуктивной системе рыб при реализации функции воспроизводства (размножения). В пользу такой возможности говорит и подмеченное П. К. Анохиным свойство живого организма динамически изменять характер протекающих процессов до тех пор, пока организм как целое не получит приспособительного эффекта или конечного результата, каковым применительно к функционирующей репродуктивной системе рыб являются созревание, овуляция, вымет половых продуктов и оплодотворение икры. Главным вопросом, возникающим при характеристике репродуктивной системы рыб как функционального комплекса, является ее соответствие критериям, выдвинутым П. К. Анохиным.
Известно, что процесс развития и созревания половых клеток требует значительных изменений метаболизма — белкового, углеводного, липидного, минерального. В связи с осуществлением процесса размножения в организме происходят значительные физиолого-биохимические сдви-
ги, меняется поведение и т. д. Поэтому очевидно, что осуществление репродуктивного цикла требует согласованного взаимодействия многих систем организма. Несомненно, что процесс созревания и овуляции ооцитов является весьма динамичным и сопровождается усиленным синтезом и перераспределением в органах и тканях разнообразных неорганических и органических соединений, транспортом их в гонады. В процесс размножения, помимо репродуктивной, вовлечены многие другие системы организма:
— в печени и в самих ооцитах идет синтез веществ, необходимых для первых этапов эмбриогенеза и начала реализации генетической программы развивающегося зародыша [6]-
— кровь обеспечивает доставку в гонады необходимых компонентов, причем рост плодовитости связан с параллельным увеличением показателей системы эритрона — концентрациями гемоглобина и эритроцитов [7]-
— ЦНС и эндокринная система обеспечивают регуляцию процессов созревания и овуляции [8]. Следовательно, действующей репродуктивной системе рыб присуща значительная гетерогенность участвующих компонентов.
Примером разнообразных положительных и отрицательных обратных связей может быть схема нейрогуморального контроля размножения у рыб, приведенная И. А. Баранниковой [8].
Примером саморегуляции, на наш взгляд, может служить динамика содержания фосфогли-церидов в овулировавшей икре, описанная в [9]. Судя по полученным данным, накопление структурных соединений в ооцитах, к которым относятся фосфоглицериды, идет с опережением во времени по сравнению с другими биохимическим компонентами. Однако в период, непосредственно предшествующий овуляции, доля фосфоглицеридов в ооцитах сокращается — вполне вероятно, что это происходит при стабилизации и оптимизации состава биологических мембран созревающих ооцитов.
Наконец, главным результатом функционирования репродуктивной системы являются созревание и овуляция — два главных процесса в размножении рыб. Таким образом, можно говорить о соответствии признаков репродуктивного комплекса критериям функциональной системы.
Другие аспекты функционирования репродуктивной системы рыб рассмотрены нами в [10], Показано, что разнообразные (прежде всего, физиолого-биохимические) характеристики производителей карповых рыб в условиях искусственного стимулирования процессов созревания и овуляции существенно влияют на качество получаемых половых продуктов, жизнеспособность развивающихся эмбрионов и личинок. Развивая представления В. И. Владимирова [11] о конституциональных и энергетических взаимосвязях между родителями и потомством у рыб при естественном размножении, мы пришли к выводу о том, что при искусственном разведении зависимости гораздо сложнее — речь может идти о «функциональных связях». В это понятие должно быть включено представление об интенсивности обменных процессов в организме производителей и состоянии их нейрогуморальной системы. Параметры эритрона и концентрация гормонов в крови определяют, с одной стороны, фон, на котором происходит экзогенное стимулирование созревания половых продуктов. Количественные характеристики гемоглобина и эритроцитов, как отражение эндогенных обменных процессов, связаны определенными зависимостями с рабочей плодовитостью самок, биохимическим составом овулировавшей икры, оплодотворяе-мостью, ходом эмбрионального развития и даже с жизнестойкостью непитавшихся личинок. С другой стороны, созревание и овуляция у рыб считаются относительно независимыми процессами, но введенный извне комплекс гормонов, несомненно, сказывается и на интенсивности метаболизма, и на качестве половых продуктов. Таким образом, возникает цепь последовательных и взаимосвязанных параметров: система эритрона ^ рабочая плодовитость ^ биохимический состав овулировавшей икры ^ оплодотворяемость икры ^ диаметр набухшей икры ^ длина вылупляющихся предличинок ^ прирост личинок за период эндогенного питания ^ длина личинок, переходящих на смешанное питание ^ выживаемость Ь50 ^ выживаемость ?100 непитавшихся личинок. Рост количественных величин одних параметров неизбежно ведет к соответствующему улучшению других показателей в раннем онтогенезе рыб, что можно продемонстрировать на примере одного из изученных видов — украинского карпа (рис. 1−12).
у = (27,7 013)**** + (-335,073)** + (1550,156)
Г емоглобин, г%
Рис. 1. Связь индивидуальной рабочей плодовитости (ИРП) и уровня гемоглобина в крови самок карпа (Я = 0,71 при р & lt- 0,01)
О4
нР
н
О
О
2
о
сч
а
о
в
о
ч
о
ч
и
о
8,* 9,0 9,*
Г емоглобин, г%
Рис. 2. Взаимосвязь между оплодотворяемостью икры карпа и концентрацией гемоглобина в крови самок (Я = 0,77 при р & lt- 0,01)
7,0
7,*
8,0
10,0
10,*
11,0
?
?
те
Он
о
о
ч
о
Эритроциты, млн/мм3
Рис. 3. Взаимосвязь между оплодотворяемостью икры и содержанием эритроцитов в крови самок карпа (Я = 0,61 прир & lt- 0,01)
1,7*
1,80
1,8*
1,90
1,9*
2,00
2,0*
у = (-0,15& gt-:39)*л-**с + (0,2 669 956)** -0 (-54,6 601 814)
О4
Л
Н
О
о
те
Он
о
?
О
Ч
О
ч
и
О
ИРП, тыс. шт. иісринок
Рис. 4. Взаимосвязь между оплодотворяемостью и ИРП у карпа (Я = 0,69 при р & lt- 0,01)
о4
О
те
Он
о
о
ч
о
1,65 1,70 1,75 1,80
Диаметр набухшей икры, мм
Рис. 5. Взаимосвязь между оплодотворяемостью и диаметром набухшей икры у карпа (Я = 0,71 при р & lt- 0,01)
у = (-0,71 774)*х*х -1 61,627 735)** + (-26,354 914)
Оплодотворяемость, %
Рис. 6. Взаимосвязь между процентом нормально развивающихся эмбрионов (НРЭ) и оплодотворяемостью икры украинского карпа (Я = 0,86 при р & lt- 0,01)
1,60
1,85
у = (0,31 615)*х*х + (0,3 636 779)** + (-8,48 791)
30 40 50 60 70 80
Оплодотворяемость, %
Рис. 7. Взаимосвязь между процентом выхода и оплодотворяемостью икры украинского карпа (Я = 0,73 прир & lt- 0,01)
у = (0,16 479)**** + +0,7 715 688)** -+(-10,58 704)
Процент НРЭ
Рис. 8. Взаимосвязь между процентом выхода и процентом НРЭ у украинского карпа (Я = 0,94 при р & lt- 0,01)
у = (-147,16 193)**+* + (1936,9707)** + (-6038,9134)
Длина предличинок, мм
Рис. 9. Зависимость выживаемости Ь100 от длины вылупляющихся предличинок зеркального карпа (Я = 0,76 при р & lt- 0,01)
у = (-10: 3,5991)*. *** 3+ (!563,25)** + (-5576,4076)
Длина личинок на этапе В, мм
Рис. 10. Зависимость выживаемости Ь100 от длины личинок зеркального карпа, переходящих на смешанное питание (Я = 0,87 при р & lt- 0,01)
у = (-188,5492)**** + (575,58 585)** + (-110,49 656)
Прирост, мм
Рис. 11. Зависимость выживаемости Ь100 от прироста личинок зеркального карпа за период эндогенного питания (Я = 0,70 при р & lt- 0,01)
у = (-0,22 843)**** + (2,193 318)6* + (-62,78 976)
С: 1С О СІ20 С:4 1^. 0*5 сс: з9 ^
• • с І І І і :8 & gt- С: 13, с: 19 С: 2| ССЦ,. -"-© ^Ъ
С: 30 ! с { & lt- 15)
і с, 1^д: і6 і 10 о 1
: 3
100 120 140 160 180 200 220 240 260
050, ч
Рис. 12. Зависимость выживаемости Ь100 и Ь50 непитающихся личинок зеркального карпа
(Я = 0,97 при р & lt- 0,01)
Заключение
Совокупность полученных экспериментальных данных и их математическое моделирование позволяют прийти к двум предварительным выводам. Во-первых, теория функциональных систем может быть использована при описании репродуктивной системы и начальных этапов онтогенеза рыб. Во-вторых, на существование функциональных связей в раннем онтогенезе указывает рост количественных параметров по цепочке, охватывающей качественные характеристики производителей, икры и личинок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анохин П. К. Очерки по физиологии функциональных систем. — М.: Медицина, 1975. — 448 с.
2. Судаков К. В. Теория функциональных систем. — М.: Наука, 1996. — 234 с.
3. Функциональные системы организма / под ред. К. В. Судакова. — М.: Медицина, 1987. — 431 с.
4. Анохин П. К. Избранные труды. Философские аспекты теории функциональной системы. — М.: Наука, 1978. — 400 с.
5. Баранникова И. А. Функциональные основы миграций рыб. — Л.: Наука, 1975. — 210 с.
6. Нейфах А. А., Тимофеева М. Я. Молекулярная биология процессов развития — М.: Наука, 1977. — 312 с.
7. Стрельников В. В., Залепухин В. В. Взаимосвязи рабочей плодовитости с физиолого-биохимическими параметрами крови карповых рыб при искусственном разведении // Тр. Кубан. гос. аграр. ун-та. -Краснодар, 2007. — Вып. 2 (5). — С. 83−90.
8. Баранникова И. А. Гормональная регуляция репродуктивной функции у рыб с различной экологией // Биологические основы рыбоводства: актуальные проблемы экологической физиологии и биохимии рыб. — М.: Наука, 1984. — С. 178−218.
9. Федорова Н. Н., Залепухин В. В. Некоторые диагностические аспекты концепции эндогенной разно-качественности // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. — 2007. — № 3 (38). — С. 51−56.
10. Залепухин В. В. Концепция эндогенной разнокачественности в условиях искусственного воспроизводства карповых рыб: моногр. — Волгоград: Волгоград. науч. изд-во, 2006. — 320 с.
11. Владимиров В. И. Вариабельность размеров рыб на ранних этапах жизни и выживаемость // Разнока-чественность раннего онтогенеза у рыб. — Киев: Наук. думка, 1974. — С. 227−254.
Статья поступила в редакцию 28. 03. 2009
THE APPLICATION OF FUNCTIONAL SYSTEM THEORY IN FISH RESEARCH
N. N. Fedorova, V. V. Zalepukhin
An attempt to prove the adaptability of P. K. Anokhin’s functional system theory to the description of fish spawning system has been made. Some examples of functional relations in the early ontogeny of fish are shown in the paper.
Key words: functional system theory, fish spawning system, early ontogeny.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой