Научная статья на тему 'Особенности суточных вариационных рядов в системе морфометрических, биофизических и биохимических показателей скелета коров в период производства молока'

Особенности суточных вариационных рядов в системе морфометрических, биофизических и биохимических показателей скелета коров в период производства молока Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

CC BY
109
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОСТИ СКЕЛЕТА / СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД / СУТОЧНЫЙ РИТМ / БЕРЕМЕННЫЕ ЛАКТИРУЮЩИЕ КОРОВЫ / SKELETON BONE / SYSTEM APPROACH / DAILY RHYTHM / PREGNANT LACTATING COWS

Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Клюквина Елена Юрьевна

У клинически здоровых коров чёрно-пёстрой породы в течение 6 мес. на протяжении 3-6 сут. 2 раза в сутки с интервалом 2 час. проводили морфометрию костей скелета (8 параметров) и ультразвуковую остеометрию пясти, ребра и тела 5-го хвостового позвонка. В сыворотке крови определяли содержание общего кальция, общего магния, неорганического фосфора и щелочной фосфатазы. С использованием алгоритма системного анализа на основе суточного ритма рассмотрены закономерности функционирования скелета беременных лактирующих коров в течение суток. Результаты свидетельствуют о присутствии в жизни коров в период беременности и лактации на протяжении суток двух временных периодов: с 5.00 до 19.00, когда скелет животного преимущественно подвергается разрушению, усиленно выделяя в кровь свои компоненты; второй с 19.00 до 5.00, когда костная система молочных коров, наоборот, их восполняет. Автор пришёл к выводу, что наиболее полную и всеобъемлющую оценку скелета можно дать только на основе системного подхода, с учётом суточных ритмов в деятельности костной системы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по ветеринарным наукам , автор научной работы — Клюквина Елена Юрьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PECULIARITIES OF DAILY VARIATION SERIES IN THE SYSTEM OF MORPHOMETRIC, BIOPHYSICAL AND BIOCHEMICAL INDICES OF COWS’ SKELETON AT THE MILK PRODUCTION PERIOD

The morphometry of skeleton bones (8 parameters) and ultrasonic osteometry of the metacarpus, ribs and bodies of the 5th caudal vertebra have been performed in clinically healthy Black-Spotted cows during the period of 6 months, for 3-6 days, 2 times a day, with 2 hours intervals. The blood serum levels of total calcium, total magnesium, inorganic phosphorus, and alkaline phosphatase have been determined. Using the algorithm of system analysis based on the circadian rhythm, the regularities of skeletal functioning in pregnant lactating cows during the day have been considered. The results obtained demonstrate the presence of two time periods during a day in the life of pregnant and lactating cows: the first period is from 5.00 to 19.00., when the skeleton of an animal is mainly subjected to destruction due to intensive discharging of its components into blood; the second period is from 19.00 to 5.00 hrs., when the skeletal system of dairy cows, on the contrary, reproduces them. The author concludes that the most complete and comprehensive assessment of the skeleton can be made only on the basis of a systematic approach, taking into account the daily activity rhythms of the skeletal system.

Текст научной работы на тему «Особенности суточных вариационных рядов в системе морфометрических, биофизических и биохимических показателей скелета коров в период производства молока»

Особенности суточных вариационных рядов в системе морфометрических, биофизических и биохимических показателей скелета коров в период производства молока

Е.Ю. Клюквина, к.б.н., Оренбургский ГАУ

В современном представлении костная система — зеркало жизнедеятельности организма. Особую роль скелет играет у молочных коров, являясь не только опорным органом, но и самым значительным резервом минералов и важнейшим органом минерального обмена веществ.

Оценка его состояния, особенно у клинически здоровых животных, — одна из актуальных проблем ветеринарии. Трудность объективной оценки заключается не только в проблемах подхода, но и в многочисленности костей и разнообразии их форм.

Решение многочисленных и трудно поддающихся исправлению проблем скелета возможно на основе системного подхода, когда оценка состояния объекта осуществляется не по отдельным показателям, а на основе систем, формируемых самим организмом (системы более высокого порядка), исходя из влияния окружающей среды, с учётом его здоровья, пола, возраста, физиологического состояния и т.д.

В последние годы системные методы исследования широко используются в самых различных сферах научной и практической деятельности.

При этом особое значение в их создании имеют показатели организма. Для расширения возможности системного подхода и сравнения показателей различного характера необходимы новые методы. К ним можно отнести и использование суточных ритмов как наиболее информативного временного фактора, играющего ведущую роль в функциональной деятельности не только отдельных костей, но и скелета в целом [1].

Доказано, что наиболее ранним проявлением влияния неблагоприятных факторов является изменение биологических ритмов, и в первую очередь суточных [2, 3], их ультрадианных составляющих [4] в той или иной системе организма человека и животного. Не надо забывать, что обследование животных, лечебные и профилактические мероприятия проводятся специалистами на протяжении суток.

Сочетание системного подхода к оценке показателей скелета и суточного ритма исследования позволит установить новые закономерности функционирования костной системы молочных коров, а значит, более целенаправленно управлять и корректировать его состояние.

Из всех технологических периодов молочных коров наиболее интересным является период одно-

временной беременности и лактации (105—305 дни после отёла). В это время деятельность скелета животных направлена одновременно на поддержание угасающей лактации на фоне усиления роли развивающегося плода.

Ранее нами показано, что для оценки состояния различных объектов живой и неживой природы удобно использовать число расщеплений суточных вариационных рядов показателей [5].

Цель работы — на основе суточного ритма и системного подхода определить особенности суточных вариационных рядов морфометрических, биофизических и биохимических показателей скелета беременных лактирующих коров.

Материал и методика. Эксперименты проводили в АОЗТ «Овощевод» г. Оренбурга на клинически здоровых коровах в течение первой половины беременности. Опытная группа животных включала десять беременных коров чёрно-пёстрой породы с удоем не менее 8—10 кг в сут.

Ультразвуковую остеометрию выполняли в области тела 5-го хвостового позвонка, середины ребра и пястной кости по методике А.А. Самотаева (1993). Морфометрические измерения костей проводили по методике Г.Г. Автандилова (1990), измеряли такие параметры, как длина, ширина, толщина, окружность тела позвонка; длина, толщина, ширина, окружность пясти. Определяли содержание общего кальция, общего магния, неорганического фосфора и щелочной фосфатазы в сыворотке крови животных. Исследование осуществляли 12 раз в сут. с интервалом 2 час. на протяжении трёх — шести сут. в течение 6 мес.

Суточные вариационные ряды морфометри-ческих, биофизических и биохимических показателей строили на основании 6 мес. беременности коров. Подсчёт числа расщеплений вариационных рядов показателей костной системы выполняли визуально, после их построения.

Анализ числа расщеплений вариационных рядов показателей скелета проводили с помощью алгоритма, разработанного А.А. Самотаевым [6], с использованием пакетов программ «Олимп-эксперт» и Statistica.

Предварительные результаты свидетельствуют о присутствии в жизни коров периода беременности и лактации на протяжении суток двух временных периодов. Первый включает период с 5.00 до 19.00, когда животное преимущественно выделяет из скелета вещества; с 19.00 до 5.00, когда костная система молочных коров, наоборот, их восполняет.

Результаты исследований. В период с 5.00 до 19.00 организм животных из 15 морфометри-ческих, ультразвуковых и биохимических компонентов образует трёхэшелонную пирамиду, включающую семь подсистем, что составляет 63,6% теоретического уровня реализации (рис. 1).

Пирамидальная система, как известно, наиболее устойчивая конструкция. Её труднее всего разрушить [7]. По горизонтали пирамиды представлены подсистемы, а по вертикали — их эшелоны. В подсистемах эшелонов номерами обозначены наиболее важные показатели: в левом верхнем углу — элементы активизации, величины которых необходимо изменять, чтобы запустить подсистему; в правом нижнем углу — итог деятельности подсистемы. При

П о д с и с т е м ы

Рис. 1 - Синергетические взаимоотношения элементов активизации и итога деятельности подсистем в период интенсивного выделения компонентов костной системой беременных лактирующих коров (с 5.00 до 19.00)

этом, чем выше уровень подсистем в пирамиде, тем выше их значимость и важность образующих их элементов в деятельности анализируемого объекта. А стрелки показывают направление управления подсистемами [8].

Образование и существование системы показателей объекта происходит благодаря ряду закономерностей. Важнейшей из них является придание всем без исключения элементам системой более высокого уровня, в данном случае организмом, системообразующих или системоразрушающих свойств. Это явление можно сравнить с присутствием катионов и анионов в растворах.

Реализуется свойство в виде недостатка у системообразующих — вещественных, энергетических и информационных связей и, наоборот, их избытка — для системоразрушающих у каждого из элементов. Причём для одного и того же показателя объекта эти свойства могут изменяться во времени, пространстве и присутствии других элементов не только по силе, но и по направлению, поскольку при этом меняются потоки вещественных, энергетических и информационных связей.

Наделение элементов системообразующими или системоразрушающими свойствами системой более высокого уровня вызвано исходя из внутреннего содержания каждого из признаков организма, определяемого его особенностями и структурными взаимоотношениями с остальными показателями в пространстве рассматриваемого объекта.

Обнаружение системообразующих и системо-разрушающих элементов производят на основании закономерности, согласно которой отрицательные корреляционные связи укрепляют (голод, недомогание и т.д.), а положительные — разрушают сформированную большую систему показателей организма.

При этом, чем больше недостаёт внутреннего потенциала (энергии, вещества и информации)

показателю, тем большие системообразующие свойства он проявляет, и наоборот. Избыток внутреннего потенциала (энергии, вещества и информации) придаёт большую свободу для показателя, большую уверенность в возможности самостоятельного существования, обретении им независимости, а в конечном итоге ведёт к си-стеморазрушению, и наоборот, недостаток вещественных, энергетических и информационных связей заставляет показатель проявлять большую зависимость от других элементов в пространстве большой системы.

При объяснении полученных результатов выдвинута гипотеза, согласно которой эшелоны в пирамиде отражают круг ведущих проблем реализации ресурсного потенциала организма животных для: отдельных костей ^ систем костей ^ скелета. При наличии меньшего числа выделяемых структур обозначение шло сверху вниз, т.е. с эшелона скелета. Контроль и управление эшелона системы скелета в виде передачи или лишения ресурсов осуществляется структурами организма животного: внешняя о обменная о внутренняя.

В эшелоне кости среди 15 показателей обнаруживается восемь системообразующих элементов, что составляет 53,3% от общего числа (табл.). Максимальными свойствами обладает длина тела 5-го хвостового позвонка (-2,054), минимальными — толщина тела 5-го хвостового позвонка (-0,720).

Системоразрушающими свойствами обладают семь характеристик, 46,7%. Минимальные свойства имеет показатель обхват пясти (0,130), максимальные — магний сыворотки крови (2,375). Индекс системообразования эшелона был значительным и составил 2,65, свидетельствуя о высокой устойчивости системы и её закрытости к воздействиям окружающей среды.

Системообразующие и системоразрушающие элементы в первом эшелоне системы костей скелета беременных лактирующих коров (с 5.00 до 19.00)

Показатель X -* -^корреляции

Ширина пясти -1,3506

Толщина пясти 0,80813

Длина пясти -1,6964

Обхват пясти 0,1309

Ширина тела 5-го хвостового позвонка 0,77112

Толщина тела 5-го хвостового позвонка -0,7208

Длина тела 5-го хвостового позвонка -2,0541

Обхват тела 5-го хвостового позвонка 0,654й

Скорость ультразвука в пясти -1,8352

Скорость ультразвука в середине ребра -1,2867

Скорость ультразвука в теле 5-го хвостового позвонка -1,8283

Общий кальций сыворотки крови 0,27310

Неорганический фосфор сыворотки крови -1,3585

Общий магний сыворотки крови 1,13015

Щелочная фосфатаза сыворотки крови 0,81714

Индекс системообразования (^системообразующие 1 ^системоразрушающие) 2,65

Примечание: * — сумма и место, занимаемое показателем в структуре эшелона костной системы беременных лактирующих коров

Оценка синергетических взаимоотношений эшелонов системы костей скелета, подсистем в эшелонах, элементов активизации и итогов их функционирования у беременных лактирующих коров в период с 5.00 до 19.00, когда костная ткань, преимущественно выделяет вещества, позволяет определить следующие особенности:

♦ структуры животного формируют 15 показателей в большую систему, в виде трёхэшелонной пирамиды, составляя 63,6% теоретического уровня;

♦ эшелон управления пирамиды скелет плохо контролирует нижележащий уровень (системы костей), который в свою очередь недостаточно эффективно управляет эшелоном кости;

♦ толщина позвонка, являясь ведущим запускающим элементом костной системы, позволяет организму коров периода одновременной беременности и лактации в дневное время контролировать образование молока и развитие плода, противостоять неблагоприятным факторам окружающей среды;

♦ итогами деятельности подсистем скелета, а значит, проблемой организма животных в порядке роста иерархической важности являются: обхват позвонка ^ толщина пясти ^ щелочная фосфа-таза ^ активность аморфного фосфата в ребре ^ щелочная фосфатаза ^ толщина пясти ^ магний;

♦ магний сыворотки крови является наиболее важным компонентом для успешной деятельности костей скелета коров в период выделения ими веществ, идущих для образования молока, развития плода и других нужд организма;

♦ в связи с недостатком ресурсов из наилучших моделей были удалены в эшелоне кости толщина

позвонка и обхват пясти ^ магний и фосфор, в эшелоне системы костей — толщина позвонка ^ магний, активность аморфного фосфата в ребре и длина позвонка, в эшелоне скелет — толщина позвонка. К наиболее несовершенным элементам костной системы у коров в период выделения веществ следует отнести толщину позвонка;

♦ в связи с недостатком вещественных, энергетических и информационных связей в структуре эшелона скелет показатель толщины пясти оказался вне управляющей подсистемы;

♦ в эшелоне скелет у коров элементами являются компоненты крови, свидетельствуя о том, что костная ткань животных в период с 5.00 до 19.00 преимущественно разрушается по толщине костей для восполнения организма компонентами, в первую очередь магнием, чему способствует щелочная фосфатаза.

В период с 19.00 до 5.00 организм животных из 15 морфометрических, ультразвуковых и биохимических компонентов образует трёхэшелонную пирамиду, включающую семь подсистем, составляя 63,6% теоретического уровня (рис. 2).

В эшелоне кости среди 15 показателей обнаруживается восемь системообразующих элементов, что составляет 53,3% от общего числа. Максимальными свойствами обладал фосфор (-3,251), минимальными — толщина пясти (-0,007).

Системоразрушающими свойствами обладали семь характеристик — 46,7% общего числа. Минимальные свойства отмечены у показателя скорость ультразвука в пясти (0,046), максимальные — у щелочной фосфатазы сыворотки крови (1,498). Индекс системообразования эшелона был

Рис. 2 - Синергетические взаимоотношения элементов активизации и итога деятельности подсистем в период преимущественного поглощения компонентов костной тканью у беременных лактирующих коров (с 19.00 до 5.00)

значительным и составил 2,28, свидетельствуя о высокой устойчивости системы и её закрытости к воздействиям окружающей среды.

Оказалось, после смены деятельности костной системы с выделения на поглощение компонентов часть элементов вместо системообразующих стали системоразрушающими: ширина и длина пясти, скорость ультразвука в пясти и позвонке. Смена ориентации элементов сопровождается всегда снижением нагрузки на них (рис. 3, 4).

Такие элементы, как толщина и обхват пясти, ширина позвонка и магний, вместо системоразру-шающих становятся системообразующими. Смена ориентации элементов преимущественно сопровождается ростом на них нагрузки.

Толщина, длина и обхват позвонка, скорость ультразвука в ребре, кальций, фосфор и щелочная фосфатаза в своей ориентации остаются неизменными. При этом у морфометрических параметров нагрузка снижается, а для биофизической

-3,500- шири на пясти толщ ина пясти длина пясти обхв ат пясти шири на позво нка толщ ина позво нка длина позво нка обхв ат позво нка УЗИ в пясти УЗИ в ребре УЗИ в позво нке Са Р Мд Щ. ф.

■ в ыделение -1,350 0,808 -1,696 0,130 0,771 -0,720 -2,054 0,654 -1,835 -1,286 -1,828 0,273 -1,358 1,130 0,817

□ поглощение 0,749 -0,007 1,309 -1,936 -1,492 -0,401 -0,543 0,382 0,046 -1,603 0,740 0,345 -3,251 -2,345 1,498

Рис. 3 - Смена ориентации и нагрузки на элементы первого эшелона костной системы коров после изменения деятельности скелета

позвонок

Узи костей

кровь

■ выделение 3,98 4,20 4,95 3,58

□ поглощение 4,00 2,82 2,39 7,44

Рис. 4 - Уровень нагрузки на элементы первого эшелона костной системы коров после смены ориентации в деятельности скелета

характеристики и компонентов крови, наоборот, возрастает.

Хорошо видно, что после смены ориентации с выделения на поглощение нагрузка с морфо-метрических характеристик позвонка (снижение в 1,5 раза) и биофизических показателей костей (падение в 2,1 раза) перемещается на компоненты крови животных (возрастает в 2,1 раза).

Заключение. Научные и практические работники должны принять во внимание следующие аспекты в деятельности скелета клинически здоровых коров периода лактации, беременности:

♦ наиболее полная и всеобъемлющая оценка скелета возможна только на основе системного подхода, с учётом суточных ритмов в деятельности костной системы;

♦ скелет животных с 5.00 до 19.00 подвергается преимущественному разрушению, усиленно выделяя в кровь свои компоненты;

♦ состояние скелета в период выделения компонентов следует оценивать на основе характеристик: толщина позвонка ^ щелочная фосфатаза ^ магний сыворотки крови;

♦ необходимо учитывать, что скелет животных с 5.00 до 19.00 выделяет компоненты преимущественно по толщине костей, а также — иерархичность исследования проблемных характеристик функционирования скелета коров;

♦ костная ткань животных с 19.00 до 5.00 подвергается преимущественному востановлению, в первую очередь — трубчатых костей;

♦ состояние скелета в период поглощения компонентов надо оценивать на основе характеристик: ширина позвонка ^ обхват пясти;

♦ следует учитывать, что скелет животных с 19.00 до 5.00 осуществляет поглощение компонентов преимущественно в опорных костях и иерархичность исследования проблемных характеристик функционирования скелета коров.

Литература

1. Славин М.Б. Методы системного анализа в медицинских исследованиях. М.: Медицина, 1989.

2. Самотаев А.А., Клюквина Е.Ю. Суточные изменения системы показателей скелета в период выделения компонентов костной тканью у беременных лактирующих коров // Ветеринария. 2010. № 2.

3. Степанова С.И. Биоритмологические аспекты проблемы адаптации. М.: Наука, 1986.

4. Сорокин А.А. Ультрадианные составляющие при изучении суточного ритма. Фрунзе, 1981.

5. Клюквина Е.Ю. Об использовании числа расщеплений вариационных рядов в оценке показателей костной системы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2009. № 2 (22). С. 274-278.

6. Самотаев А.А. Алгоритм анализа больших систем показателей объектов природного и неприродного характера // Информатика и системы управления. 2008. № 2 (16). С. 41-43.

7. Макаров В.Л. Социальный кластеризм. Российский вызов. М.: Бизнес Атлас, 2010. 272 с.

8. Гизатуллин Х.Н., Самотаев А.А., Дорошенко Ю.А. Структурные взаимоотношения в социально-экономической системе Челябинской области // Экономика региона. 2009. № 4. С. 60-70.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.