Наиболее существенным для живой природы на земле является смена дня и ночи, света и темноты. В результате адаптации к географическим ритмам у птиц образовались аналогичные биологические ритмы. Ритмы активности описаны для многих видов птиц в естественных условиях. У дневных птиц суточная активность включает один пик после рассвета и второй – перед закатом. Расположение этих пиков активности в природных условиях частично связано с меняющимся временем наступления рассвета и сумерек [3, 4, 7].
Расчленив сложный комплекс факторов [4, 7], определяли суточную ритмику активности у кавказского фазана в условиях природы, установили ее закономерности. Эти исследования показали необычное разнообразие не только в характере суточной деятельности птиц, но и степени зависимости активности от различных внешних и внутренних факторов.
В экологической физиологии и орнитологии описаны ритм суточной активности у многих позвоночных животных и птиц, у которых суточная активность регулируется долготой дневной освещенности [3]. Связь между освещенностью во внешней сфере и биологическими ритмами в физиологических, метаболических и клеточных процессах детально изучается по сей день. Как отметил известный нейробиолог Г.М. Шеперд, суточные (циркадианные) ритмы стали вызывать все больший интерес по мере изучения их механизмов и выяснения удивительной разносторонности их влияния на организм [8]. В свое время циркадианный ритм находится в постоянном фазовым отношении к определяющему его 24-часавому ритму света и темноты [3].
В ряде исследований установлено, что у большинства видов птиц (как диких, так и домашних) цикл покоя – активности сопряжен со сменой дня и ночи, они могут быть активны или пассивны в определенных фазах суточной периодичности естественной (или искусственной) освещенности [3]. К тому же, целый ряд внутренних процессов и поведенческих реакций их организма синхронизируется с этими фазными изменениями в среде обитания. Как показали наблюдения, у дневных птиц первый пик активности охватывает период восхода солнца, а второй – период его заката. В естественных и вольерных условиях пик активности в питании и двигательном поведении, например, регулируется у них долготой зари и сумерек. Подобная двухпиковая активность у птиц характерна и для половых поведений и реакций по защите территории обитания [6].
В результате предыдущих исследований нами было установлено, что у куриных птиц активность в пищевом и двигательном поведении в естественных и вольерных условиях также носит двухпиковый характер. Первый пик активности начинается с восходом солнца и продолжается до 1200 часов, т.е. до тех пор, когда оно достигает максимальной высоты в наших южных широтах. Второй пик активности, например, в пищевом поведении наблюдается с периода падения солнечных лучей под углом 45° (примерно с 1600 часов) до заката солнца (примерно до 2000 часов) [4, 6].
У птиц умеренный пик сахара падает на первые утренние часы, совмещаясь с утренними пиками активности кормежки. Вечерний пик активности сахара начинается в последние светлые части суток и заканчивается ночью.
Воздействие на организм того или иного фактора микроклимата вызывает комплекс ответных реакции по типу условных и безусловных рефлексов. Сельскохозяйственные птицы способны приспосабливаться к различному температурно-влажностному режиму, освещению и другими условиями. При воздействии на птиц необычных по силе и продолжительности раздражителей резко изменяются физико-химические процессы, и в ответной реакции участвуют все физиологические системы. Первоначальная быстрая реакция организма птиц на раздражитель сменяется более замедленной, а затем постепенно угасает и исчезает. Если факторы микроклимата по силе воздействия выступают как чрезмерные раздражители, то они вызывают нарушение функции организма и продуктивности птиц [3, 4, 7].
В промышленном птицеводстве сельскохозяйственных птиц птицы содержали в закрытых помещениях. Длина светового дня и ночи, температура, влажность и другие параметры создаются искусственно. Разводимые в закрытых условиях птицы лишены ряда экологических сигналов. Поэтому сигналы среды, создаваемые в закрытых условиях, и фазы врожденных биологических ритмов не синхронизируются друг с другом. В результате этого управление поведением птиц, разводимых в закрытых условиях, увеличение продуктивности в настоящее время стали актуальной проблемой.
Как продолжение подобных исследований нами были изучены поведенческие, физиологические и метаболические реакции, а также морфометрические и репродуктивные показатели (прироста массы тела, яйценоскость, процент оплодотворения яиц и т.д.) у японских перепел мясной породы, содержавшихся в закрытых условиях при обычной и измененной суточной освещенности [4, 5, 6].
В настоящей работе перед нами стояла цель определить утроенную динамику содержания сахара в крови у этих птиц в норме, при предъявлении им новых циклов смены укороченных дней и ночей, а также сахарной нагрузки.
Материалы и методы исследования
Выведенных в инкубаторе цыплят японских перепелов мясной породы разделили на две группы (контрольную и опытную) и поместили их в камеры для последующего подрастания до месячного срока. В каждой группе были особи обоих полов. Контрольную группу содержали в режиме освещенности, обычно применяемом в птицеводстве [4], в режиме 24-часовой освещенности, а опытные группы – в режиме «двух ночей и двух дней» [5]. В таких новых для птиц ритмах смены темноты и света первая ночь продолжалась с 2400 до 400, первый день – с 400 до 1200, вторая ночь – с 1200 до 1600, второй день – с 1600 до 2400 часов. У контрольных и опытных брали кровь в утренние часы и определили в ней содержание сахара до и после сахарной нагрузки в расчете 3 г/кг массы тела. Измерение количества сахара в крови осуществили экспресс-методом с помощью глюкометра фирмы «Bayer-Holding» (США-Канада). Полученные цифровые данные обработаны биометрически и представлены в таблице.
Результаты исследования и их обсуждение
Исследование показало, что у японских перепелов мясной породы, как у многих птиц, уровень сахара в крови весьма высок, что малохарактерно для многих видов млекопитающих. По нашим данным, у птиц этой породы в месячном возрасте количество сахара в крови колеблется в пределах 215–230 мг %, причем оно зависит от их пола и времени суток.
Применение новых для этих птиц условий существования, т.е. содержание их на определенные сроки в измененных в фазовом отношении условиях освещенности, способствует проявлению у них необычных гликемических реакций, которые в естественных ситуациях или в нормальных режимах освещенности приурочены к суточным биоритмам, запускаемым центральными нейроэндокринными механизмами, скорее всего, эпифизарно-гипоталамическим ритминдуцирующим комплексом [1, 2]. Так, у японских перепелов, содержавшихся в птичнике с 24-часовой освещенностью, уровень сахара в крови по сравнению с нормой был значительно повышенным (до 277–294 мг %), что свидетельствует о нарушении усвоения сахара крови в их организме в условиях постоянного воздействия светового фона в среде их обитания.
Известно, что повышение сахара в крови усиливает возбуждение многих нервных центров, в частности, увеличивает неспецифическую двигательную активность животных. Поэтому колебания сахара в крови птиц могут быть одним из стимуляторов гипотетических центров полета птиц.
Изменение содержания глюкозы в крови у месячных японских перепелок, помещенных в условия новых суточных режимов освещенности и получавших сахарную нагрузку (М ± m, n = 6 в каждой исследованной группе птиц)
|
Последовательность в группировании птиц по полу и условиям опыта |
Уровень сахара в крови, мг % |
||||
|
Контроль (в 1000 часов) |
После сахарной нагрузки (в расчете 3 г/кг массы тела) |
||||
|
1030 |
1100 |
1130 |
1200 |
||
|
♀ контрольной группы |
282 ± 2,57 |
238 ± 1,27 p > 0,2 |
230 ± 1,07 p > 0,2 |
226 ± 2,33 p > 0,5 |
230 ± 1,57 p = 0,05 |
|
♀ опытной группы, содер. в усл. 24-х ч освещенности |
294 ± 3,6 |
332 ± 2,74 p < 0,001 |
342 ± 1,67 р < 0,001 |
308 ± 1,80 p < 0,001 |
290 ± 1,97 p = 0,05 |
|
♂ контрольной группы |
275 ± 1,81 |
312 ± 1,15 p < 0,001 |
325 ± 1,34 р < 0,001 |
330 ± 1,99 p < 0,001 |
270 ± 1,26 p < 0,01 |
|
♂ опытной группы, содер. в усл. 24-х ч освещенности |
246 ± 3,66 |
247 ± 2,18 p > 0,05 |
297 ± 2,8 р < 0,001 |
277 ± 3,69 p < 0,001 |
255 ± 2,7 p = 0,05 |
|
♀ содер. в цикле «двух ночей и двух дней» |
269 ± 10,03 |
336 ± 12,83 p < 0,001 |
329 ± 2,95 р < 0,001 |
295 ± 6,24 p = 0,05 |
267 ± 6,72 p > 0,05 |
|
♂ содер. в цикле «двух ночей и двух дней» |
290 ± 10,54 |
363 ± 8,74 p < 0,001 |
345 ± 7,43 P < 0,001 |
333 ± 8,17 p < 0,01 |
298 ± 5,63 p > 0,05 |
Примечание. Уровни достоверности (р-значений) определяли по различиям величин сахара в крови в указанных интервалах времени по отношению к контрольной.
У японских перепелов, содержащихся в режиме освещенности, обычно применяемой в птицеводстве, уровень сахара в крови у самок 282 ± 2,57 мг % по сравнению с условиями двух ночей и двух дней у самок 269 ± 10,03 мг % свидетельствует о нарушении усвоения сахара в крови в их организме.
Переведение птиц из таких нестационарных условий освещенности в еще более необычный для них цикл смены ночей и дней (в нашем примере в цикл двух намеренно укороченных ночей и дней) оказывало на динамику сахара крови такое воздействие, что она постепенно принимает некую ритмичность, характерную для этих новых условий содержания.
У перепелят в месячных возрастных группах возникшие условные рефлексы в различных часах продолжительности одного дня (24 часа) оказывают тормозящее действие на центральную нервную систему птиц, выращенных в закрытых помещениях. А у экспериментальных птиц в двух дневных и двух ночных ритмах образовавшийся условный рефлекс стимулирует на действие центральную нервную систему.
В процессе приспособления к среде у птиц выработались адаптивные программы поведения, состоящие из сложных цепей условных и безусловных рефлексов. Безусловные рефлексы начинают срабатывать в определенный период развития птиц и частично адаптируют их к окружающей среде. Полная и всесторонняя связь птиц с окружающей среды осуществляется условными рефлексами, созданными на временных раздражителях и экологических сигналах. В закрытых помещениях у птиц в результате их образа жизни исчезают старые рефлексы, возникают новые. Стереотип поведения выработался в результате филогенетической адаптации к внешнему комплексу сигналов среды и осуществляется при наличии этих сигналов. Эволюционный отбор выбирает те сигналы (сигнальные раздражители), которые с большой долей вероятности сообщают о том, что ситуация, необходимая для проявления данной реакции, наступила. Отдельные цепи рефлекторных реакции включаются последовательно в результате воздействия определенного сигнала извне, и выполняется та или иная программа поведения или ее часть [3, 4, 7].
В ряде исследований, в отношении некоторых лабораторных животных (крыс, кроликов) применяли сахарную нагрузку в различных условиях опыта (при депривации зрительного анализатора, эпифиз-эктомии, физической нагрузки) и было показано, что в зависимости от характера воздействия сахар крови метаболизируется своеобразно, либо его содержание увеличивается и долго сохраняется на этом уровне, либо же оно поддерживается на сопредельных физиологических уровнях [1, 2]. Применение сахарной нагрузки к исследуемым птицам подтвердило эту закономерность и, кроме того, дало нам основание заключить, что изменения фазы темноты и освещенности может повлечь за собой разноуровневые сдвиги в содержании сахара в крови. Наши наблюдения показали, что молодые японские перепелы мясной породы усиленно кормятся даже в измененных дневных фазах суточной периодики, и возможно, это вызывает дополнительное повышение сахара в крови у них.
Таким образом, проведенные исследования позволяют заключить, что гликемические реакции у японских перепелов мясной породы развиты достаточно сильно, степень проявления этих реакций зависит от их половой дифференцировки и от долготы освещенности среды их обитания, а цикл «двух ночей и двух дней» благоприятствует их развитию (по данным прироста их массы), сахарная нагрузка же в этих условиях может положительно сказываться на активность птиц в поведенческом плане.
Полученные результаты показывают, что умелое использование естественного ритма активности и покоя куриных птиц в сочетании с искусственным позволяет добиваться высоких показателей продуктивности. Таким образом, естественный ритм активности и покоя куриных птиц активизирует обменные процессы в организме перепелят.
Рецензенты:Алиев А.Г., д.б.н., профессор, зав. кафедрой физиологии человека и животных Бакинского государственного университета, г. Баку;
Фараджев А.Н., д.б.н., профессор, зав. кафедрой физиологии человека и животных Педагогического университета, г. Баку.
Работа поступила в редакцию 23.09.2013.