CC BY
35
Об использовании числа расщеплений вариационных рядов в оценке показателей костной системы
ЕЮ. Клюквина, к.биол.н., Оренбургский ГАУ
В жизни сельскохозяйственных животных скелет и составляющие его кости играют особую роль. Скелет является не только опорным органом, но и самым значительным резервом минералов и важнейшим органом минерального обмена веществ.
Скелет лучше, чем другие системы организма, отражает его состояние, различные фазы развития и старения и их своевременность. В современном представлении скелет — зеркало жизнедеятельности организма [1].
Известно, что состояние скелета используется в качестве контрольного показателя при оценке роста и развития организма у продуктивных животных, что имеет большое теоретическое и практическое значение.
Временной аспект и, в первую очередь, суточный ритм являются ведущими в жизни животных [2]. Наиболее ранним проявлением влияния неблагоприятных факторов является изменение биологических ритмов, и в первую очередь, су-
точных [3, 4], их ультрадианных составляющих [5] в той или иной системе организма человека и животного.
Цель работы - изучить возможность применения числа расщеплений вариационных рядов показателей костной системы для оценки минерального обмена у коров.
Эксперименты проводились в АОЗТ «Овощевод» г. Оренбурга на клинически здоровых коровах в течение первой половины беременности. Опытная группа животных включала десять коров черно-пестрой породы, удоем не менее 8—10 кг в сутки.
Ультразвуковую остеометрию выполняли в области 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) у следующих параметров: длина, ширина, толщина, окружность тела позвонка; длина, толщина, ширина, окружность пясти. Определяли содержание общего кальция, общего магния, неорганического фосфора и щелочной фосфатазы в сыво-
ротке крови. Исследование осуществляли 12 раз в сутки с интервалом 2 ч. на протяжении 3 — 6 суток в течение 6 месяцев.
На следующем этапе полученные данные показателей костей скелета и минеральных компонентов крови коров были сгруппированы на протяжении суток в 12 периодов, а именно: 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 1 и 3 часа, то есть времени измерения показателей скелета и взятия крови у животных.
Статистическую обработку производили с помощью алгоритма, разработанного А.А. Само-таевым [6], с использованием пакетов программ Олимп-эксперт и Statistica.
Анализ суточных графиков распределения показателей костей скелета и компонентов крови свидетельствует о различном характере распределений для одного и того же показателя. В зависимости от суточного времени кривые распределения одного и того же показателя могут быть однородными или, наоборот, иметь расщепления различной выраженности.
Для оценки состояния показателей костной системы предлагается использовать число расщеп-
лений суточных вариационных рядов показателей. Данный подход, представляя частный случай матричного анализа, обладает высокой диагностической информативностью в отношении системы костей скелета коров. В отличие от других оценочных методов матрица количества расщеплений суточных показателей позволяет связывать структурно время и характеристики объекта (рис. 1).
В пясти частота расщеплений вариационного ряда в ответ на воздействия окружающей среды на протяжении суток возрастает: толщина (8,0) > обхват (9,5) > длина (11,0) > ширина (18,0); в теле 5-го хвостового позвонка схема увеличения числа расщеплений выглядит следующим образом: длина (7,25) > ширина (7,5) > толщина (8,25) > обхват (12,5); число расщеплений биофизических характеристик соответственно было: пясть (6,0)
> ребро (4,5) > позвонок (4,25); частота расщеплений вариационных рядов компонентов крови возрастает: кальций (14) > щелочная фосфатаза (16) > фосфор и магний (18). Индекс числа расщеплений в группах показателей возрастает: пясть (11,6) > позвонок (8,9) > УЗИ костей (4,9)
> компоненты крови (16,5),
11 ча
13
15 час
17 час
19 час
21 час
23 ча
Рис. 1 — Суточные полигоны скорости ультразвука в пясти коров первой половины беременности (ось х — середина классов, ось у — частость)
При рассмотрении частоты расщеплений во времени видно, что вариационные ряды изучаемых показателей скелета и минеральных компонентов сыворотки крови коров имеют общие и различные аспекты (рис. 2, 3).
В частности, минимальное количество расщеплений для морфометрических параметров пясти отмечается в 13 часов, максимальное — в 21 и 1 час; у морфометрических характеристик позвонка соответственно в 1 час и 11; для скорости ультразвука в костях минимально в 7 и 23 часа, максимально в 3 часа ночи; для компонентов крови минимально в 5 часов, максимально — в 15 часов. Схема изменения объектов во времени для минимального числа расщеплений выглядит следующим образом: кровь (5 час.) ^ УЗИ костей (7) ^ морфометрия пясти (13) ^ УЗИ костей (23) ^ морфометрия тела позвонка (1 час); для максимального числа расщеплений: морфометрия позвонка (11 час.) ^ кровь (15) ^ морфометрия пясти (21 и 1) ^ УЗИ костей (3 час.).
Оценивая в целом кривую частоты расщеплений, отметим, что минимальное число наблюдается в 11 часов, максимальное — в 9 часов.
Можно предполагать, что чем больше число расщеплений вариационного ряда показателя, тем более он востребован в объекте. Оказалось, что минимальная востребованность среди анализируемых показателей присуща структуре костей скелета, максимальная — биохимическим компонентам крови животных.
Несомненно, это свидетельствует о различном функциональном состоянии как отдельных элементов, так и в целом костной системы животных на протяжении суток. В первую очередь, это вызвано изменением адаптационного состояния организма коров, его приспособлением к изменяющейся окружающей обстановке.
Теоретической основой данной гипотезы является способность организма организовывать структуры, куда помещаются показатели органов, обменивающиеся между собой компонентами,
Рис. 2 — Суточная динамика числа расщеплений вариационных рядов показателей костей скелета и крови коров
Рис. 3 — Суточная динамика числа расщеплений вариационных рядов костной системы у коров
энергией и информацией. В случае необходимости организм удаляет или добавляет в эту структуру новые показатели. При удалении это означает (хотя этот показатель присутствует), что он находится вне структуры системы и не обменивается потоками вещества, энергии и информации, и наоборот. Происходит это в суточном режиме и использование данного показателя в том или ином процессе означает его участие в данном случае в переносе выделяемых компонентов костной системы.
Оценка методом главных компонентов матрицы суточного времени и числа расщеплений вариационных рядов элементов костной системы свидетельствует о наличии между ними общей структуры, однако не имеющей системообразующих элементов (табл. 1).
Минимальным системоразрушающим эффектом (наиболее независимым) обладает 13 часов (2,488), максимальным — 15 часов (6,985).
Используя структурный анализ, из матрицы суточного времени была выделена только одна подсистема (рис. 4).
Фактическая модель функционирования подсистемы для заключительного элемента имеет следующий вид:
712 = 0,393 + 0,197.^5 + 0,329X8,
где 712 — 3 часа;
Х5 — 13 часов;
Х8 — 19 часов.
В целом, согласно критерию Фишера, модель деятельности подсистемы, направленная на увеличение числа расщеплений вариационныхрядов костной системы в 3 часа ночи (Ж = 4,78, р-^е1 = 0,01), неадекватна и не может использоваться для каких-либо целей.
В наилучшей модели, как математически несовершенный, был исключен элемент активизации — 13 часов. Однако модель, согласно критерию Фишера, сохраняет свою неадекватность (Ж = 2,01, р-^е1 = 0,18) и не может использоваться для каких-либо целей.
Полученные результаты свидетельствуют о присутствии в жизни коров периода беременности лактации на протяжении суток двух временных периодов. Первый включает период с 5 утра до 19 часов вечера, когда организм животного, как
1. Системообразующие и системоразрушающие элементы системы «суточное время»
Рис. 4 — Синергетические взаимоотношения элементов активизации и итога деятельности подсистемы времени суток костной системы коров
предполагается, преимущественно выделяет из костной системы вещества; с 19 часов до 5 утра
костная система животного, наоборот, их восполняет.
Литература
1. Франке, Ю. Остеопороз / Ю. Франке, Г. Рунге. — М.: Медицина, 1995. - С. 13-56.
2. Оранский, И. Е. Природные и лечебные факторы и биологические ритмы / И. Е. Оранский. — М.: Медицина, 1988. — С. 32.
3. Самотаев, А. А. Суточные изменения скорости ультразвука в костях стельных и лактирующих коров / А. А. Самотаев, Е. Ю. Клюквина // Ветеринария. — 2000. — № 3. — С. 33.
4. Степанова, С. И. Биоритмологические аспекты проблемы адаптации / С. И. Степанова. — М.: Наука, 1986. — С. 22.
5. Сорокин, А. А. Ультрадианные составляющие при изучении суточного ритма / А. А. Сорокин, В. И. Степанив. — Фрунзе, 1981. — С. 44.
6. Самотаев, А. А. Алгоритм анализа больших систем показателей объектов природного и неприродного характера / А. А. Самотаев // Информатика и системы управления. — № 2 (16). — С. 41—43.
№№ Показатели ^корреляций Место
1 5 часов 2,895 II
2 7 часов 5,679 X
3 9 часов 4,657 VI
4 11 часов 5,465 VIII
5 13 часов 2,488 I
6 15 часов 6,985 XII
7 17 часов 6,579 XI
8 19 часов 3,035 III
9 21 час 4,395 V
10 23 часа 5,127 VII
11 1 час 5,605 IX
12 3 часа 4,207 IV
Индекс отрицательные/ положительные корреляции) -
13 часов
3 часа
9 показателей не имеют системообразующих элементов
