Общие закономерности роста животных
Продукционный процесс в популяции можно интерпретировать как прирост биомассы, включающий рост массы особей и увеличение их числа за счет размножения. Исходя из основного балансового равенства, продукцию в одних случаях можно выразить через соотношение усвоенной пищи и трат на обмен, в других – через динамику численности или рост особей.
Оценка продукции на основе анализа роста массы имеет ведущее значение. Это объясняется тем, что изучение роста массы и возрастной структуры популяций требует меньшей затраты сил и времени, дает обычно более надежные исходные данные для продукционных расчетов, чем сопряженное со многими трудностями составление «таблиц жизни» и оценка на их основе скорости увеличения популяции. Большинство вариантов расчета продукции животных осуществляется по данным о росте.
Общие принципы изучения роста животных, в том числе и гидробионтов, были подробно разработаны Г.Г. Винбергом. Для водных животных различают три типа роста: экспоненциальный, параболический и сигмоидальный, или S–образный, каждый из которых определенным образом связан со скоростью энергетического обмена у животных. Названия типов роста определяются видом функций и кривых, с помощью которых могут быть описаны эмпирические данные о росте животных.
Представление об основных типах роста разработаны на основе анализа кривых роста. Знание кривой роста позволяет оценить суточные абсолютные и удельные приросты особей различного возраста (массы). Эти данные используются при расчетах продукции популяций.
Основу удельной продукции популяции составляют удельные скорости роста особей. Среднюю удельную скорость роста массы Cw за период t2 – t1 можно рассчитать по формуле:
где w1 и w2 – масса в момент t1 и t2 соответственно. Это уравнение справедливо при любом типе роста, но не выяснив тип роста нельзя точно прогнозировать поведение Cw в зависимости от достигнутой массы. Выход из положения дает математическое описание роста. Средняя удельная скорость роста лишь в случае экспоненциального роста совпадает с удельной скоростью роста в момент времени t 1 или t 2. Для других типов роста средняя удельная скорость роста не передает изменение удельной скорости роста на интервале времени (t 1, t 2). Различия между средней удельной скорости роста за интервал времени (t 1, t 2) и удельными скоростями в моменты времени t 1 или t 2 возрастают с увеличением этого интервала.
В тех случаях, когда рост животных не имеет ограничений, он происходит с постоянной удельной скоростью. Такой простейший тип роста животных называют экспоненциальным, т.к. изменение их размеров (массы) может быть передано экспоненциальной функцией времени:
т.е. если известно, что рост экспоненциальный, то избавляемся от необходимости многократного расчета Cw, поскольку продукция (скорость роста) в этом случае постоянна в ходе роста.
У многих животных удельная скорость энергетического обмена не остается постоянной в процессе их развития, а снижается по мере увеличения массы тела пропорционально массе в некоторой степени (W -n ), обычно равной примерно 0,25 (n –константа уравнения зависимости интенсивности обмена у животных от их массы). Соответственно по мере роста животного и увеличения его массы снижается и удельная скорость роста
где a и b – коэффициенты, получаем
Здесь qw снижается пропорционально w 1-b . Зная a и b, легко рассчитать Cw для любого w.
Поскольку животные резко различаются по массе и продолжительности периода роста, важное значение приобретает выбор подходящего сравнительного показателя, характеризующего скорость роста. Один из наилучших – удельная скорость роста Cw, вычисляемое по уравнению [1].
Уравнение параболического роста можно использовать для описания роста на отдельных этапах развития животных различного систематического положения. В ряде случаев оно хорошо описывает рост животных на протяжении всего их онтогенеза. Это относится к таким животным, рост которых по достижении определенного возраста прекращается. Но они продолжают жить еще некоторое время. Среди ракообразных такой тип роста свойственен веслоногим рачкам, у которых рост тела прекращается при пятой (последней) линьке копеподитов.
Асимптотический, или S-образный, рост
В онтогенезе подавляющего большинства водных животных различного систематического положения удельная скорость роста с увеличением массы тела уменьшается больше, чем удельная скорость энергетического обмена, пропорциональная W -n . Скорость роста таких животных в начальный период растет, достигая максимума, которому соответствует точка перегиба на кривой роста, а затем понижается.
Подобный характер роста может быть описан с помощью различных математических приемов, причем наиболее широко используется уравнение Берталанфи.
В наиболее общей форме уравнение Берталанфи выглядит следующим образом:
Р= = a1 w b1 – a2 w b2
где w – масса особи; — скорость роста массы (прирост); a1, a2, b1, b2 – коэффициенты. По Л. Берталанфи, в правой части уравнения первый член a1 w b1 отражает «анаболизм», величина которого пропорциональна поверхности тела животного, потому b1= 2/3. Второй член a2 w b2 отражает «катаболизм», пропорциональный массе тела (b2= 1). Следовательно, уравнение Берталанфи обычно используется в виде
хотя от условия b1= 2/3 по ряду причин часто приходится отказываться.
Теоретические основания уравнения Берталанфи требует дальнейшего анализа (смысл понятий «анаболизм», «катаболизм», «поверхность» остается неопределенным), но пригодность его для описания роста большого числа животных бесспорна. Оно позволяет описать так называемый S–образный рост (затухающий рост с более или менее четко выраженным пределом); при a2 w = 0 описывает параболический рост, если же и b1 = 1 – экспоненциальный рост.
Источник
Экология СПРАВОЧНИК
На рост и развитые животных оказывают влияние как наследственные факторы, так и факторы внешней среды. Наследственностью обусловлены деятельность желез внутренней секреции, нервной системы, а также закономерности индивидуального развития организма, что определяет характер роста животных.[ . ]
Влияние наследственных факторов. Важная роль в формообразовательных процессах отводится сейчас носителям наследственных факторов— дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК) кислотам. Содержание этих кислот в органах и тканях животных с возрастом изменяется. Общей закономерностью в онтогенезе является очень быстрое, а позднее (ю возрастом) замедленное снижение в тканях животных концентрации ДНК и РНК. Уровень РНК падает значительно быстрее, чем ДНК. Это связано с тем, что на ранних стадиях эмбриогенеза ядро занимает большее место, чем цитоплазма, в которой содержится много РНК- Затем доля ядра в общей массе клетки уменьшается, и цитоплазма по сравнению с ядром растет быстрее, в результате чего концентрация РНК снижается.[ . ]
Влияние эндокринной системы. На ранних стадиях развития животного организма появляется эндокринная система, которая становится впоследствии внутренним регулятором процессов роста к ¡развития. При этом важнейшую роль играют гипофиз, щитовидная и половые железы. Каждая из них оказывает специфическое действие на организм, их функции теоио связаны между собой.[ . ]
Щитовидная железа регулирует минеральный, белковый и водный обмен, а также стимулирует рост и развитие организма. Она вырабатывает йодсодержащие гормоны (тироксин, тирео-глобулин, трийодтиронин и др.), которые обладают высокой физиологической активностью. Удаление этой железы приводит к резкому отставанию в росте и развитии, появляется карликовость. При гипофункции щитовидной железы обмен веществ нарушается, теплорегуляция понижается. Усиленная деятельность (гиперфункция) железы ускоряет развитие организма. С повышением активности щитовидной железы увеличиваются относительная интенсивность газообмена, а также содержание в крови, летучих жирных «ислот и фосфолипидов. Под воздействием не- больших доз гормона тироксина наблюдается улучшение роста и продуктивности животных.[ . ]
Половые железы, как известно, являются железами внутренней и внешней секреции, оказывающими большое влияние па процессы формообразования. Давно известен в животноводстве такой прием, как кастрация (удаление половых желез). При проведении ее нарушается рост скелета, изменяется обмен веществ, телосложение животного, происходит сильное жирообразование в организме. Усиленная деятельность этих желез ведет к ранней половой зрелости, к скороспелости. Функционирование большинства эндокринных желез достигает максимума в начале зрелого периода, в старости их деятельность резко падает.[ . ]
Влияние факторов внешней среды. Из многих факторов внешней среды на процессы роста и развития животных огромное влияние оказывают условия кормления и содержания (температура и влажность воздуха, световой режим и др.). Влияние этих факторов может иметь двоякий характер: недокорм вызывает замедление скорости роста, недоразвитие, снижение продуктивности; обильное кормление ускоряет рост и развитие животных. При освещении вопроса о влиянии условий кормления необходимо различать: общий уровень питания, его полноценность, структуру рационов (соотношение в них грубых, концентрированных п сочных кормов) и распределение питательных веществ по периодам роста животных.[ . ]
Встречается несколько форм недоразвития животных, обус ■ ловлеиных неблагоприятными условиями кормления. Д. Д. Мали-гонов выделял три основных типа недоразвития: эмбрионализм, инфантилизм и неотению.[ . ]
Степень всех трех форм недоразвития зависит от того, как долго продолжалось плохое кормление и содержание животного, тормозящие рост. Чтобы не допустить недоразвития животных, нужно знать его причину. Органы и ткани, бурно растущие в данный период, больше страдают от недокорма, чем те из них, развитие которых протекает медленно. Если плохое питание теленка в эмбриональный период приводит к низконогости, а во время постэмбриоиалыюго развития к высоконогости, то избыточное кормление вызывает обратный процесс.[ . ]
Длительный недокорм животных в период роста приводит зачастую к необратимым изменениям организма. Влияние отрицательных факторов в течение продолжительного времени вызывает недоразвитие важнейших внутренних органов и систем. Глубокие изменения .качественного порядка, происходящие в важнейших внутренних органах, необратимы.[ . ]
Источник