Динамика биохимических показателей крови у сибирской косули в аномальные периоды зимнего цикла
Вячеслав Борисович Ермолик
Аннотация
В данной статье произведен научный анализ динамических изменений биохимических компонентов крови у сибирской косули в период многоснежья. Исследования проводились на территории Государственного природного заказника федерального значения «Кирзинский» (Новосибирская область). Объект исследования - популяция сибирской косули. Анализ биохимического статуса крови косули зафиксировал важную биологическую константу - значительное понижение от нормы. Исключения составляют показатели аланин-аминотрансферазы (АлАт) - 15,6±0,4 и аспарта- таминотрансферазы (АсАТ) - 21,3±0,1, в несколько раз превышающие норму, соответственно - 1,29±0,01 и 2,33±0,01.
Снижение гемоглобина в крови косули до значений 6,3±0,8 от нормы 9,1±1,3 свидетельствует о практическом разрушении уровня защитных сил организма, и в первую очередь иммунитета. Уменьшение числа эритроцитов до 3,7±0,6 при норме 5,4±0,3 и лейкоцитов до 10,5±0,6 при норме 12,4±0,2 указывает на крайнюю степень истощения организма косули. Зафиксировано снижение показателей: кислотного эквивалента от нормы 465,1±5,2 до уровня 320±3,7, общего белка более чем в два раза (24±0,6 при норме 52,3±0,3), что указывает на белковое голодание. Низкая концентрация альбуминов (10,3±0,2 при норме 25,0±0,75), глобулинов (14,2±0,3 при норме 27,3±2,00), альфа-глобулина (7,4±0,3 при норме 13,3±8,93), бета-глобулинов (5,7±0,3 при норме 23,5±3,90), гамма-глобулинов (4,3±0,5 при норме 27,7±10,4) указывает на поражение иммунной системы.
Падение уровня глюкозы (0,2±0,01 при норме 3,42±0,37) свидетельствует о гипогликемической коме и разрушении энергетического потенциала организма. Каротин и витамин А не выявлены. Снижение общего кальция (1,31±0,02 при норме 2,46±0,04) и неорганического фосфора (0,64±0,05 при норме 1,84±0,08) свидетельствует об истощении, мышечной деградации, поражениях нервной системы. В результате была выявлена общая тенденция, что все полученные данные указывают на состояние организма косули практически несовместимое с жизнью, что свидетельствует об активном разрушении основ естественной резистентности под воздействием экстремальных факторов природной среды.
Ключевые слова: сибирская косуля, биохимия крови, резистентность, алиментарное голодание, кахексия, глубокоснежье, экзогенные факторы
Abstract
Dynamics of blood biochemical parameters of the Siberian roe deer daring abnormal periods of the winter cycle
Vyacheslav B. Yermolik
A scientific analysis of the dynamic changes of the blood biochemical components of the Siberian roe deer during the period of snow is conducted in the paper. The studies were carried out on the territory of the Kirzinsky State Nature Reserve of federal significance (Novosibirsk Region). The object of the study is the population of the Siberian roe deer. Analysis of the biochemical status of roe deer blood recorded an important biological constant, i.e. a significant decrease from the norm. The exceptions are the indicators of alanine aminotransferase ((ALAT) - 15.6±0.4), and aspartate aminotransferase ((AST) 21.3±0.1). They are several times higher than the norm and amount to 1.29 ± 0.01 and 2,33±0.01 respectively. The hemoglobin decrease of roe deer to values of 6.3±0.8 from the norm of 9.1±1.3 indicates the practical destruction of the level of the body's defenses, and primarily immunity. A decrease in the number of erythrocytes to 3.7 ± 0.6 at a rate of 5.4±0.3 and leukocytes to 10.5 ± 0.6 at a rate of 12.4±0.2 indicates the extreme degree of depletion of the roe deer organism.
A decrease in following indicators was recorded: acid equivalent (from the norm of465.1±5.2 to the level of 320 ± 3.7) and total protein (24±0.6 at a norm of 52.3±0.3). They indicate protein starvation. Low concentration of albumins (10.3±0.2 at a rate of25.0±0.75), globulins (14.2±0.3 at a rate of 27.3±2.00), alpha-globulin (7,4±0.3 at a rate of 13.3±8.93), beta-globulins (5.7±0.3 at a rate of 23.5±3.90), gamma-globulins (4.3±0.5 at norm 27.7±10.4) indicates damage to the immune system. A drop in glucose levels (0.2±0.01 at a rate of 3.42±0.37) indicates a hypoglycemic coma and the destruction of the body's energy potential. Carotene and vitamin A were not detected. A decrease in total calcium (1.31±0.02 at a rate of 2.46±0.04) and inorganic phosphorus (0.64±0.05 at a rate of 1.84±0.08) indicate exhaustion, muscle degradation and lesions of nervous system. As a result, a general trend was revealed and it implies in the fact that all the data obtained indicate a state of the roe deer organism that is practically incompatible with life. It testifies the active destruction of the natural resistance foundations under the influence of extreme environmental factors.
Keywords: Siberian roe deer, blood biochemistry, resistance, alimentary starvation, cachexia, deep snow, exogenous factors
Введение
Самым сложным периодом для жизнедеятельности косули в Западной Сибири является зима. Воздействие экстремальных климатических констант, связанных с резкой амплитудой температурных колебаний, чередованием оттепелей с дождевыми осадками, переходящими в стадию аномальных морозов, является серьезным испытанием для физиологии косули, и в свою очередь способствует глобальному изменению баланса обмена веществ.
Нарушение терморегуляции при низких температурах в зимний период приводит к переохлаждению организма косули и возникновению тяжелых простудных заболеваний, таких как пневмония, которые при недостатке кормов могут быстро привести к гибели. Суровые условия зимовки, перманентное давление стрессовых метеофакторов на организм косули превышают физиологические возможности ее адекватного ответа. В этих критических условиях алиментарного голодания и невозможности преодолеть механическое сопротивление глубокоснежья, животное быстро слабеет, наступает крайняя степень истощения - кахексия, которая нередко вызывает массовый падеж среди популяций сибирской косули в дикой природе.
В условиях интенсивных изменений климата снежный покров определяется как доминирующий индикатор трансформации окружающей среды, оказывающей стрессовое воздействие на популяции зимующей фауны, в первую очередь сибирской косули, которая является наиболее многочисленным видом диких парнокопытных в Западной Сибири (рис. 1).
В период суровой сибирской зимы косуля наиболее уязвима среди семейства оленевых. Многоснежье является самым опасным климатическим событием для существования косули. Избыточная масса снега представляет собой прямую угрозу для жизнедеятельности этого биологического вида. У зимующей популяции косуль жировые отложения умеренно незначительны.
Рис. 1. Зимовка сибирской косули в заказнике «Кирзинский».
Вследствие чего они весьма чувствительны к холоду и не в состоянии переносить длительное голодание. На фоне нехватки естественных кормов у сибирской косули нарушается процесс метаболизма, ослабевают окислительно-восстановительные процессы в тканях, наблюдается широкий спектр трофических расстройств. Нарастающее развитие патологических процессов способствует снижению общего тонуса иммунной системы, фагоцитарная функция ослабевает, что в итоговом проявлении приводит к резкому снижению уровня резистентности.
Высокая динамика экстремальных климатических проявлений негативно меняет экологическую обстановку в течение нескольких суток. Стремительное образование высокобарьерной снежной среды, где вертикаль снежного покрова нередко достигает апогейных значений от одного до двух с половиной метров, резко снижает адаптивные возможности косули и вызывает у нее состояние регидного стресс-ступора, который депрессивно подавляет психику животного. Данное обстоятельство является прямой смертельной угрозой для сибирской косули (рис. 2).
Преодоление многоснежья, низкие температуры воздуха требуют высокой интенсивности обмена веществ, и в первую очередь полноценного белкового насыщения. Но питание сибирской косули в зимний период в условиях отсутствия биотехнической защиты одними сырорастущими веточными кормами приводит к кормовому травматизму органов пищеварительной системы, а нередко и к пищеварительному коллапсу.
Рис. 2. Косули, погибшие от голода.
Веточные корма имеют низкую питательную ценность и, в отсутствии в зимнем рационе косули подснежной ветоши, плохо перевариваются. Кроме того, они не в состоянии обеспечить энергетический баланс по насыщению организма косули необходимым количеством белков, жиров и углеводов, минеральных веществ и витаминов, необходимых для выживания этого биологического вида в условиях высокоснежной среды (рис. 3).
Рис. 3. Косуля, погибшая от голода, в стадии кахексии.
Недоступность и недостаточность кормового ресурса, затяжной период бескормицы разрушают основы резистентности и приводят к функциональным нарушениям нормальной деятельности организма, тем самым стимулируя вынужденную перестройку биологических ритмов жизнедеятельности косули на гематологическом уровне.
Именно изменение биохимического статуса крови в организме косули в экстремальных условиях ее существования в зимний период явилось основной целью наших научных исследований.
В соответствии с целью были сформулированы следующие задачи:
1. Произвести гематологические исследования крови у сибирской косули, находящейся в крайней стадии кахексии.
2. Произвести биохимический анализ образцов крови у сибирской косули в условиях дефицита кормового ресурса в зимний период.
3. Произвести оценку состояния физиологических показателей организма косули в условиях многоснежья.
Обзор литературы. Тяжелые условия зимовки для диких парнокопытных в многоснежных регионах Сибири в нередких случаях приводят к массовому падежу от бескормицы. Эта тенденция в период избыточного нивального фактора представляет реальную опасность для популяции сибирской косули и негативно сказывается на численности этого биологического вида. Физиологические изменения, которые происходят в организме косули на гематологическом уровне в этот период, на сегодняшний день недостаточно глубоко исследованы, что, в свою очередь, не способствует формированию адекватного алгоритма биотехнической поддержки копытных животных в экстремальных условиях зимы.
Проблемам выживания, сохранения и изменения численности диких животных, в зависимости от условий их обитания и от экстремального воздействия сезонных факторов, посвящены труды отечественных ученых-биологов А.П. Семенова-Тян-Шанского (1911, 1919, 1937); П.Б. Юргенсона (1934, 1959); А.А. Насимовича (1939, 1948, 1955, 1965); А.Н. Формозова (1946, 1952, 1976); П.Ф. Казневского (1959); С.В. Кирикова (1960, 1966); А.Д. Владышевского (1980); В.Е. Соколова, А.А. Данилкина (1981); В.А. Останина, В. А. Стрекаловских (1999); и др. [2-19].
Влияние природных аномалий, ограничивающие доступ диких копытных к естественным кормам, приводят к продолжительному и выраженному недоеданию, которое сопровождается дистрофией тканей и органов с нарушением их функций. Эта ситуация вызывает алиментарное истощение, что способствует по констатации Клода Бернара, снижению уровня «жизненной силы у дикого животного». Длительная стадия голода - это критический рубеж, своеобразная демаркационная линия гомеостаза, при которой физиология косули не в состоянии обеспечить процессы устойчивости организма при экзогенном воздействии природных катаклизмов [1].
По утверждению К. Бернара «нарушения питания являются источником всех патологических тканей» [1, с. 18]. В формате исследуемой проблемы встает вопрос о влиянии кормовой базы на уровень резистентности сибирской косули в условиях зимовочного цикла.
У Кеннон в своих научных изысканиях утверждал, что «все обменные процессы и основные условия, при которых выполняются важнейшие жизненные функции организма - температура тела, концентрация глюкозы и минеральных солей в плазме крови - колеблются в очень узких пределах вблизи некоторых средних величин - физиологических констант. Поддержание этих констант в организме и есть обязательное условие существования». Именно подтверждение этих закономерностей и было выявлено в наших научных гематологических исследованиях по определению биохимического статуса крови косули в аномальные периоды зимнего цикла.
косуля кровь биохимический кахексия
Материалы и методы
Объектом экспериментальной базы послужила популяция сибирской косули на территории Государственного природного заказника федерального значения «Кирзинский».
Гематологические исследования производились в формате комплексного определения компонентов: эритроциты (количество, средний объем), гематокрит (отношение эритроцитов к объему плазмы крови), тромбоциты (количество, средний объем), гемоглобин (среднее количество, средняя концентрация), количество лейкоцитов. При проведении данных исследований использовался гематологический анализатор Medonic СА 530.
Исследование морфологического состава клеток лейкоцитного ряда (лейкоцитарная формула) - лимфоцитов и моноцитов, которое имеет как диагностическое значение, так и прогностическое, дающее возможность определить физиологическое состояние косули в экстремальной стадии зимовки в период многоснежья, проводилось при помощи микроскопирования мазков крови.
Биохимические исследования: общий белок, альбумин, глюкоза, щелочная фосфатаза, аспартатаминотрансфераза (АСТ), холестерин, железо, кальций, фосфор, мочевина, микроэлементный состав проводили в лабораторных условиях с использованием современного биохимического анализатора StatFaks 1904, рассчитанный на минимальное использование сыворотки крови (до 1 мл), что позволяет получить её у копытных животных при выборочном изъятии для научных целей из окружающей среды.
Для определения микроэлементов использовался атомно-абсорбционный метод на атомнике КВАНТ - Z. Было определено содержания витаминов А, С, Д, Е, которые играют важную роль в иммунологической защите организма косули и поддержании гомеостаза (исследования проводились на спектрофотометре СФ-56А). Кровь для исследования отбирали из полости сердца изъятых косуль.