CC BY
35
3. Лакин Г.Ф. Биометрия: учеб пособие
для биол. спец. вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1980. —
С. 40-70.
4. Максимов В.И. Гормональный статус органов животных в постнатальном онтогенезе: дис. ... д-ра биол. наук. — Казань, 1999. — 528 с.
5. Берзинь Я.М. Значение кобальта и
меди в кормлении сельскохозяйственных животных. — Рига: Зинатне, 1952. —
С. 156-160.
6. Камышников В.С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика: справочник: в 2 т. — Т. 2. — 2-е изд. — Минск: Ин-терпрессервис, 2003. — С. 393-400.
УДК 636.32/.38.082.13:591.4(571.151)
З.Н. Гальцова, Н.И. Рядинская
ИСПЫТАНИЕ НА ПРОЧНОСТЬ ЛОПАТКИ, КОСТЕЙ СТИЛОПОДИЯ, ЗЕЙГОПОДИЯ И АВТОПОДИЯ ПЕРЕДНЕЙ КОНЕЧНОСТИ У ОВЕЦ ПРИКАТУНСКОГО ТИПА ГОРНОАЛТАЙСКОЙ ПОРОДЫ В ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ
Ключевые слова: овцы, прикатунский тип, горноалтайская порода, ягнята, развитие, возраст, прочность материалов, плечевая кость, проксимальная фаланга, лучевая и локтевая кости, остеогенез, передняя конечность.
Введение
В настоящее время имеются данные о том, что прочность костей зависит от вида, возраста, пола, а также условий содержания животного [1]. Овцы прикатунского типа горноалтайской породы мясо-шерстного направления имеют хорошо выраженные скороспелые качества [2]. Определение свойств упругости костей у овец прикатун-ского типа имеет большое значение в племенной и селекционной деятельности в овцеводстве, так как позволяет оценить конституционные особенности животных, может дать ценные сведения о его наиболее уязвимых звеньях в конечностях, и выявить максимальную нагрузку, выдерживаемую этими звеньями.
По механической прочности трубчатых костей у млекопитающих имеются обстоятельные сведения [3-6], но у овец прикатун-ского типа горноалтайской породы данная
проблема не исследовалась. В связи с этим нами была поставлена цель — изучить предел механической прочности на сжатие лопатки, плечевой, лучевой костей и проксимальной фаланги у данных овец.
Объекты и методы
Материал отбирался после планового убоя от одномесячных, четырехмесячных и годовалых овец прикатунского типа горноалтайской породы в КПЗ «Амурский» Усть-Коксинского района. Всего было исследовано по 3 образца от каждой кости. Исследуемые кости тщательно препарировали от мышц, сухожилий, связок, жировой ткани и освобождали от костного мозга. К определению прочности приступали не позже 12-16 ч после убоя.
Для определения биомеханических свойств костной ткани использовали машину для испытания прочности материалов Р-10 со скоростью нагружения 5-100 мм/мин. при комнатной температуре. Для этого из середины диафизов костей выпиливались цилиндры при помощи листовой пилы, фиксировались в тисках, чтобы избежать выскальзывания образца. Выпиливали так, чтобы отношение высоты к диаметру цилиндра
находилось в соотношении от одного до трех. Этим достигалось приложение силы строго по оси тел костных цилиндров.
Затем каждый образец поочередно ставили на нижнюю плиту испытательной машины и накрывали верхней плитой, после чего выполняли нагрузку. В ходе каждого испытания чернильный самописец описывал диаграмму нагрузки (рис. 1). Максимальное усилие при проведении испытания было принято за разрушающую нагрузку. Площадь компактного вещества у каждого образца находили через отпечаток на миллиметровой бумаге. Также замерялась длина каждого выпиленного цилиндра как до испытания ^), так и после него ^р). Критериями оценки механических качеств служили максимальная разрушающая нагрузка и предел прочности при сжатии. Предел прочности костей рассчитывался по формуле: а = F/S, где F — сила воздействия на кость;
S — площадь компактного вещества;
а — напряжение.
Результаты исследований
Известно, что окостенение в трубчатых костях начинается с наиболее нагружаемых центральных участков, поэтому для испытания на прочность мы использовали диафизы костей [4, 5]. Отмечено, что на первом этапе появляется сдавливание цилиндра кос-
ти, затем трещины по линии цилиндра. Продолжительное сжатие приводит к переломам тел цилиндров костей, а в конце — к их расплющиванию. При этом длина костных цилиндров до и после испытания на прочность имеет различную величину (табл. 1). У овец в возрасте 1 мес. длина цилиндра шейки лопатки до и после испытания различается на 4 мм, проксимальной фаланги — на 3,2 мм. Такая разница в длине указывает на эластичность испытуемых костей, которая в столь раннем возрасте объясняется большим содержанием органической компоненты, образованной коллагеновыми волокнами. В цилиндрах диафизов плечевой и костей предплечья длина до и после испытания практически не изменяется, что указывает на прочность и твердость костей в этих отделах конечности. У четырехмесячных овец длина цилиндра шейки лопатки изменяется незначительно (0,2 мм), тогда как в диафизах плечевой, лучевой+локтевой костей и фаланги пальцев эта разница имеется (1,1-1,2 мм). Это указывает на то, что у четырехмесячных овец в шейке лопатки завершилось окостенение, а в стилоподии, зейгоподии и автоподии продолжается рост кости в длину. У годовалых овец длина костных цилиндров всех испытуемых костей до и после испытания на прочность имеет незначительную разницу (0,2-0,3 мм).
і 610±6,43 кгс 12 мес
Шенка лопатки^
1 мес 205,0±2,89 кгс
1 год 1818,3±6,01 кгс Диафиз лучнвой+локтевой іЗости
7
1 год Диафиз плечевой костн 11,7±0,58 кгс ГЪ
Фаланга 1 мес *
58,0±4,58 кгс к
Фаланга 1 год 432,0±3,18
^ 635,3±4,06 кгс 1 мес,
Диафиз Локтевон±лучевон костн
____, —Л
Диафиз плечевой кости 1 мес 784,7±4,84 кгс
252,0±6,11 кгс Диафиз проксимальной фаланги
Диафиз плечевой кости 960,7±6,36 кгс
диафизы лучевой+локтевой костей 794,3±2,19 кгс
Шейка лопатки 803,0±3,61кгс
А В
Рис. 1. Диаграмма нагрузки на лопатку, плечевую, лучевую кости и проксимальной фаланги пальцев (показания чернильного самописца):
А — овцы прикатунского типа, 1 и 12 мес.; B — овцы прикатунского типа 4 месяца
Таблица 1
Длина цилиндров шейки лопатки, диафизов плечевой, лучевой+локтевой костей и проксимальной фаланги пальцев до испытания (L) и после испытания (д , мм
Наименование показателя Возраст овец, мес.
1 4 12
Шейка лопатки L 8,1±0,09 18,8±0,13** 18,6±0,05*
4,1±0,06 18,6±0,09*** 18,4±0,09***
Диафиз плечевой кости L 17,0±0,02 22,4±0,12*** 22,5±0,09**
17,0±0,01 21,3±0,23* 22,4±0,9***
Диафиз лучевой + локтевой кости L 16,5±0,20 22,6±0,22** 22,7±0,03***
16,1± 0,02 21,4±0,09** 22,5±0,5***
Диафиз фаланги L 7,8±0,12 11,2±0,15*** 13,3±0,07***
Чз 4,4±0,25 10,1±0,15* 12,5±0,23***
р< 0,05; р<0,01; р<0,001 — разница статистически достоверна с одномесячными ягнятами.
*#
%
0 1 2 3 4 5
|_______I______1______I______і I
I
Рис. 2. Образцы костей после испытания на прочность:
A — 12 мес., B — 4 месяца, C — 1 мес.; 1 — диафиз плечевой кости,
2 —диафиз лучевой + локтевой кости, 3 — шейка лопатки, 4 — диафиз проксимальной фаланги
Эксперимент показал, что максимальную величину площади компактного вещества имеет шейка лопатки во всех возрастных группах, а минимальную — проксимальная фаланга (рис. 2).
С 1 месяца до 1 года площадь компактного вещества увеличивается в шейке лопатки в 1,3 раза, плечевой кости — в 2,5, лучевой + локтевой — в 1,9, в проксимальной фаланге — в 1,1 раза (табл. 2).
Предел прочности шейки лопатки в период с 1- до 4-месячного возраста увеличивается в 2 раза, но к году этот показатель снижается на 0,3 Па. Такое изменение связано с тем, что лопаточная кость очень быстро растет как в длину, так и в ширину в период с 1 до 4 мес., а с 4 до 12 мес. снижается минерализационная плотность кости, связанная с условиями содержания (тебеневка в зимний период).
Максимальная разрушающая нагрузка нами отмечена в плечевой кости во всех исследуемых возрастных группах, по-видимому, это связано с тем, что на плечевую кость приходится наибольшая нагрузка.
Предел прочности в плечевой и луче-вой+локтевой костях изменяется неравномерно: у овец в возрасте 4 мес. этот показатель снижается в сравнении с одномесячными в 2 раза, а к году увеличивается в 2 и 1,7 раза соответственно, что связано с ростом кости. В проксимальной фаланге этот показатель увеличивается равномерно (табл. 2).
Таблица 2
Площадь компактного вещества, максимальная разрушающая нагрузка и предел прочности на сжатие диафизов овец прикатунского типа
Наименование показателя Возраст, мес. Площадь компактного вещества S, мм2 Максимальная разрушающая нагрузка F, кгс Предел проч-ности-о, Па
Шейка лопатки 1 145,7±2,9 205,0±2,89 1,8±0,03
4 225,0±1,73** 803±3,61 *** 3,6±0,01***
12 191,3± 3,48* 610,0±6,43* 3,3±0,09**
Диафиз плечевой кости 1 70,3±3,18 784,7±4,84 5,0±0,21
4 379,7±0,88*** 960,7±6,36** 2,5±0,32**
12 173,0±7,01 ** 818,3±6,01 * 11,7±0,58**
Диафиз лучевая + локтевая кость 1 93,3±1,76 635,3±4,06 4,3±0,15
4 462,7±1,87*** 794,3±2,19*** 1,7±0,04**
12 129,0±4,36* 677,3±2,91 7,3±0,18**
Диафиз проксимальной фаланги 1 91,7±1,45 59,0±4,58 1,7±1,87
4 100, 7±0,88* 252,0±6,11 ** 2,5±0,01 *
12 98,7±2,33* 432,0±3,18*** 4,7±0,07*
р< 0,05; p<0,01; p<0,001 — разница статистически достоверна с одномесячными ягнятами.
Наиболее слабой костью передней конечности оказалась проксимальная фаланга у овцы в возрасте 1 мес. (она выдержала нагружение всего в 0,5 Па) (табл. 2).
Заключение
У одномесячных ягнят разница в длине цилиндра шейки лопатки указывает на ее эластичность, которая в столь раннем возрасте объясняется большим содержанием органической компоненты, образованной коллагеном. У четырехмесячных и годовалых овец длина цилиндра шейки лопатки изменяется незначительно, что указывает на процесс и завершение окостенения в ней. В цилиндрах диафизов плечевой и костей предплечья длина до и после испытания практически не изменяется у одномесячных, что указывает уже на прочность и твердость костей в этих отделах конечности, тогда как у четырехмесячных в диафизах плечевой, лучевой+локтевой костей и фаланги пальцев эта разница имеется, так как у них интенсивно идет рост кости в длину и ширину. У годовалых овец длина костных цилиндров всех испытуемых костей до и после испытания на прочность имеет незначительную разницу (0,2-0,3 мм). Кости становятся прочными, твердыми, а это свидетельствует о том, что в костях увеличивается доля неорганических соединений и завершается процесс окостенения.
Максимальная площадь компактного вещества выявлена в шейке лопатки, а максимальная разрушающая сила — в плечевой кости у овец в возрасте 1 года, соответственно, и наибольший предел прочности. Минимальная прочность обнаружена у лу-
чевой+локтевой костей в возрасте 4 мес., а также у проксимальной фаланги у овец в возрасте 1 мес. С возрастом компактное вещество утолщается, что связано с ростом кости в ширину.
Прочность лопатки в период с 1 мес. до года увеличивается в 2,3 раза, плечевой кости — в 2,7, лучевой+локтевой кости — в 1,5, проксимальная фаланга становится прочнее в 9,6 раза соответственно.
Библиографический список
1. Хрусталева И.В. Задачи морфологии животных в связи с проблемами в животноводстве // Функциональная морфология и патология аппарата движения сельскохозяйственных животных. — 1984. — С. 3-6.
2. Подкорытов А.Т. Прикатунский мясошерстный тип овец // Достижения науки и техники АПК. — 2006. — N 2. — С. 30-31.
3. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. — 2003. — С. 30-49.
4. Гозулов С.А., Корженьянц В.А., Скрыпник В.Г., Сушков Ю.Н. Исследование прочности позвонков человека на // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. — 1966. — С. 13-18.
5. Пименов М.Ю. Сравнительные физико-химические и морфологические свойства трубчатых (пястных костей) КРС и лосей: автореф. дис. ... канд. наук. — 2011. — С. 9-10.
6. Безматерных А.В. Морфология костного аппарата и артериальное кровоснабжение грудной конечности у маралов в по-стнатальном онтогенезе: автореф. дис. ... канд. биол. наук. — 2008. — С. 10-11.
+ + +
