CC BY
40
Структурно-функциональные изменения костей скелета коров периода беременности и лактации перед дневным отдыхом
Е.Ю. Клюквина, к.б.н, Оренбургский ГАУ
Кость — одна из самых динамичных тканей. Она является не только опорным органом, но и самым значительным резервом минералов и важнейшим органом минерального обмена веществ. Состояние скелета используется в качестве контрольного показателя при оценке роста и развития организма у продуктивных животных, что имеет большое теоретическое и практическое значение.
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 их систем, формируемых самим организмом (систем 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 возможностей системного подхода и сравнения показателей различного характера необходимы новые подходы. К ним можно отнести и использование суточных ритмов. Суточный ритм является ведущим в жизни животных, поскольку наиболее значительные изменения выражены в течение суток [1, 2].
Сочетание системного подхода к оценке показателей скелета и суточного ритма исследования позволит, на наш взгляд, установить новые закономерности функционирования костной системы молочных коров, а значит, более целенаправленно управлять и корректировать её состояние.
Цель работы — определить структурно-функциональные особенности системы морфометрических, биофизических и биохимических показателей костей скелета коров в период беременности и лактации в течение суток. В данной статье рассматривается временной отрезок перед дневным отдыхом.
Материал и методика. Эксперименты проводили в АОЗТ «Овощевод» г. Оренбурга на клинически здоровых коровах в течение первой половины беременности. Опытная группа животных включала десять коров чёрно-пёстрой породы, удой которых составлял не менее 8—10 кг в сутки.
Ультразвуковую остеометрию выполняли в области тела пятого хвостового позвонка, середины ребра и пястной кости по методике А.А. Самотаева (1993). Морфометрические измерения костей проводили по методике Г.Г. Автандилова (1990). Измеряли следующие параметры: длину, ширину, толщину, окружность тела позвонка; длину, толщину, ширину, окружность пясти. Определяли содержание общего кальция, общего магния, неорганического фосфора и щелочной фосфатазы в сыворотке крови. Исследование осуществляли 12 раз в сутки с интервалом в 2 час. на протяжении трёх—шести суток в течение полугода (6 мес.).
Полученные данные обрабатывали с помощью алгоритма системного анализа (на основе пакетов программ «Олимп-эксперт» и $1аЙ81юа), в основе которого лежит представление о трёх-структурности живого организма (ткани пищеварительного тракта, структуры межуточного обмена и внутренние органы), формирующего свои характеристики в большую систему, через подсистемы которой решаются цели [3]. Их выделение и последующий анализ осуществляли на основе последовательного использования статистических, в том числе многомерных, методов.
Результаты исследований. Перед дневным отдыхом организм коров из 11 морфометрических и биофизических характеристик костей скелета организует двухуровневую систему, в первом эшелоне которой присутствуют две подсистемы (рис.).
В костной системе в первом эшелоне среди 11 показателей обнаруживаются два системообразующих элемента, что составляет 18,2% от их общего числа.
Наиболее значительными системообразующими свойствами обладает длина позвонка, минимальными — скорость ультразвука в ребре. Индекс различия составил 3,06 раза.
Рис. - Синергетические взаимоотношения элементов активизации и итога деятельности подсистем морфометрических и биофизических характеристик скелета коров перед дневным отдыхом
Системоразрушающими свойствами обладают девять характеристик — 81,8%. Наиболее значительными системоразрушающими свойствами обладает обхват тела позвонка, минимальными — скорость ультразвука в теле позвонка. Индекс различия составил 14,5 раза.
В первом эшелоне подсистемы первого порядка присутствуют три элемента. Её активизация наступает вследствие уменьшения длины позвонка, итогом стало снижение толщины пясти.
Фактическая модель функционирования подсистемы для заключительного элемента имеет следующий вид:
У5 = 0,43 + 0,27 • Х7 + 0,55 • Х6, (1)
где Г5 — ширина позвонка, см;
Х7 — длина позвонка, см;
Хб — толщина позвонка, см.
Согласно критерию Фишера модель деятельности подсистемы, направленная на увеличение ширины позвонка, адекватна ^ = 6,00; р-^е1 = 0,01), все коэффициенты регрессии достоверны, её можно использовать для прогнозирования.
В подсистеме второго порядка структурно организовано восемь элементов, её активизация наступает вследствие увеличения длины пясти, итогом которого является уменьшение ширины пясти.
Фактическая модель функционирования подсистемы для заключительного элемента имеет следующий вид:
У1 = -0,324 - 0,023 • Х3 + 0,27 • Х8 -
- 0,0001 • Х9 + 0,00002 • Х10 + (2)
+ 0,087 • Х4 + 0,00002 • Х11 + 0,552 • Х2,
где — ширина пясти, см;
Х3 — длина пясти, см;
Х8 — обхват позвонка, см;
Х9 — скорость ультразвука в пясти, м/с;
Х10 — скорость ультразвука в ребре, м/с;
Х4 — обхват пясти, см;
Хп — скорость ультразвука в теле позвонка, м/с;
Х2 — толщина пясти, см.
Модель деятельности подсистемы (согласно критерию Фишера), направленная на уменьшение толщины пясти, адекватна ^ = 4,75; р-^е1 = 0,003). Однако, поскольку часть коэффициентов регрессии не достоверны, её можно использовать только для принятия некоторых решений, но не для прогнозирования.
В подсистеме второго порядка структурно организовано четыре элемента, её активизация наступает вследствие уменьшения длины пясти, итогом является незначительное увеличение толщины позвонка.
Во втором эшелоне пирамиды присутствует одна подсистема, в которой обнаруживаются четыре элемента. Элементом активизации вы-
ступает увеличение длины пясти, её итогом является уменьшение длины позвонка.
Фактическая модель функционирования подсистемы для заключительного элемента имеет следующий вид:
У7 = 2,93 - 0,11 • Х3 + 0,68 • Х1 + 0,37 • Х5, (3)
где У7 — длина тела позвонка, см;
Х3 — длина пясти, см;
Хх — ширина пясти, см;
Х5 — ширина тела позвонка, см.
Модель деятельности подсистемы (согласно критерию Фишера), направленная на увеличение длины позвонка, неадекватна ^ = 2,29; р-^е1 = 0,1).
Между компонентами крови коров перед дневным отдыхом нет структурных взаимоотношений, поскольку они не участвуют в выделительных процессах костной системы. В связи с этим они представлены только среднестатистическими показателями.
Содержание кальция в крови животных составило 3,52+0,305 ммоль/л, при значительной вариабельности 26,1% показателя; уровень фосфора — 0,96+0,064 ммоль/л, при средней вариабельности 20,0% показателя; содержание магния -1,14+0,082 ммоль/л, при средней вариабельности 21,6% показателя; величина щелочной фосфатазы — 0,87+0,126 мккат/л, при значительной вариабельности 43,4% показателя.
Оценка синергетических взаимоотношений эшелонов системы костей скелета, подсистем в эшелонах, элементов активизации и итогов их функционирования у беременных лактирующих животных перед дневным отдыхом позволяет выделить следующие особенности:
— кости скелета животных проявляют наиболее слабые системообразующие свойства, что выражается в меньшем числе системообразующих элементов (18,2%) и очень низком индексе (0,05);
— максимальными системоразрушающими свойствами характеризуется обхват тела позвонка, минимальными — скорость ультразвука в теле позвонка;
— минеральные компоненты крови (кальций, фосфор, магний и щелочная фосфатаза) животных в связи с неучастием в выделительной функции костной системы не способны организовать подсистему;
— в сравнении с предыдущим периодом содержание кальция, магния и щелочной фосфатазы в крови животных незначительно увеличивается, тогда как фосфора — снижается.
Заключение. Использованный системный подход к морфометрическим, биофизическим и биохимическим показателям костей скелета беременных и лактирующих коров способствовал
установлению новых, неизвестных ранее особенностей функционирования скелета животных. Учёт этих особенностей позволит более объективно и успешно контролировать состояние скелета животных в различные периоды суток.
Литература
1. Оранский И.Е. Природные и лечебные факторы и биологические ритмы. М.: Медицина, 1988.
2. Самотаев А.А., Клюквина Е.Ю. Суточные изменения скорости ультразвука в костях стельных и лактирующих коров П Ветеринария. 2000. № 3.
3. Самотаев А.А. Алгоритм анализа больших систем показателей объектов природного и неприродного характера // Информатика и системы управления. № 2 (16). С. 41—43.
