116

Введение.

Физиология мышц, нервной системы и органов чувств

Тема: 1. Введение в курс физиологии рыб.

План:

1. Предмет и задачи физиологии.

2. Основные методы физиологического исследования.

1. Предмет и задачи физиологии.

Физиология - это наука, изучающая функции живого организма, физиологических систем, органов и отдельных клеточных структур, а также механизм их регуляции, закономерности жизнедеятельности организма и взаимодействия его с окружающей средой.

Задача физиологии состоит в том, чтобы понять работу организма, определить значение каждой его части, каждого органа, механизм их взаимодействия. Что касается физиологии рыб, то она изучает работу органов дыхания, пищеварения, кровообращения, осморегуляцию, иммунитет, обмен веществ, нервные и гормональные механизмы управления жизнедеятельностью организма рыб. Без знания физиологии нельзя познать жизнь биологических объектов и рационально использовать их в хозяйственной деятельности человека. Одним из разделов физиологии является экологическая физиология. Экологическая физиология рыб изучает физиологическое реагирование рыбы на внешние воздействия, связь внутреннего состояния организма с условиями существования, физиологические особенности процесса реагирования организма на влияние внешней среды.

Организм, находясь в определенной среде, вступает с ней во взаимодействие. Среда влияет на организм, а организм изменяет среду. Взаимодействие организма со средой специфичны не только для данного организма или вида, но и для разных стадий онтогенетического развития любой особи. Постоянное отношение, взаимодействие организма со средой и есть единство организма и среды, или более точно, с условиями жизни. Принцип единства организма со средой был высказан давно и получил широкое распространение в работах Рулье, Сеченова, Павлова и ряда других исследователей. Последовательно разбирая изменения, происходящие в организме рыбы при изменениях внешней среды, можно установить не только роль того или иного фактора среды для нормальной жизнедеятельности, но и вскрыть возможности и способы реагирования организма на влияние разных компонентов внешней среды. Организм может реагировать на воздействие внешней среды весьма разнообразно. Он отвечает той или иной физиологической и биохимической реакцией на любой фактор внешней среды, при условии, если последний достигнет определенной интенсивности.

Организм рыбы окружен водной средой, все компоненты которой как живые (биотические), так и не живые (абиотические) находятся в связи между собой. Одни нужны рыбе для построения своего тела, другие для нормального функционирования, причем значимость компонентов среды для организма изменяется в связи с его развитием. Некоторые из компонентов среды необходимы на протяжении всей индивидуальной жизни особи (кислород, пища и др.), а другие только в определенные периоды жизни (субстрат для откладывания икры). Поэтому организм и среда представляют такое единство, которое постоянно нарушается в результате изменений среды и самого организма, которое постоянно восстанавливается в результате приспособляемости организма к внешней среде. Знание взаимоотношений организма с внешней средой позволяет нам легче управлять организмом через изменения условий жизни. Поэтому экологическая физиология рыб ставит перед собой задачу вскрыть физиологические закономерности в отношениях между организмом рыбы и окружающей ее средой.

Изучение курса физиологии предполагает предварительное знакомство и тесно связано с целым рядом научных дисциплин: гистология, эмбриология, анатомия, которые изучают структуру, строение органов и тканей, того, она связана с физикой, физколлоидной химией, биохимией, органической химией, т.е. с дисциплинами, которые вскрывают физические механизмы, лежащие в основе физиологических функций.

Физиология тесно соприкасается с экологией. Связь и граница между ними идет по степени анализа такого биологического явления, как взаимоотношения организма и среды. Физико-химическая среда несет в себе не только нужные организму компоненты, но и вредные, поэтому организму необходимо противостоять им, чтобы сохранить физиологическую специфику. Так как внешняя среда постоянно изменяется, организм должен все время приспосабливаться к этим изменениям. Количество связей организма со средой очень велико и разнообразно. Внутренней основой отношений организма со средой является физиологический процесс. Этот процесс в биологическом аспекте изучается физиологией, а внешняя сторона этих явлений - экологией. Смежными с физиологией науками являются также гидробиология и ихтиология.

Исходя из определения содержания гидробиологии С.Н. Скадовский писал, что «эколого-физиологическое изучение водных организмов является прямой и важнейшей задачей общей гидробиологии в ходе ее исторического развития». Ихтиология, обособившаяся в самостоятельную науку из зоологии и гидробиология, перестает быть только анатомической систематической дисциплиной. Экологическое направление в ней все более успешно развивается, давая много материала для экологической физиологии. Для ихтиологов изучение физиологии рыб имеет значение в связи с исследованием сроков миграций, образованием и распадом стаи, устойчивости популяций, сигнальных связей и т.д. Изучение ориентации, работы органов чувств, двигательной активности рыб имеет большое значение для специалистов промышленного рыболовства. Рыбоводство также дает много материала для физиологии рыб, постоянно стимулируя ее развитие. В тоже время изучение физиологии рыб имеет большое значение для рыбоводов, в связи с необходимостью знания вопросов питания, пищеварения, обмена веществ, ускорения полового созревания, стимуляции роста и т.д. Физиологическое состояние рыб и их взаимодействие с окружающей средой также необходимо учитывать при акклиматизации рыб. Физиология рыб призвана решать и другие проблемы народохозяйственного значения. Загрязнение водоемов сточными водами промышленности и сельского хозяйства сильно изменяет среду обитания рыб. В таких случаях рыбы входят в контакт с новыми компонентами среды, которые чужды или вредны для их организма. В результате в организме рыбы происходят изменения, сильно отклоняющиеся от нормы, что в большинстве случаев приводит к глубоким изменениям, к уходу рыбы с привычных мест обитания, к снижению темпа роста и уменьшению плодовитости, к отказу от размножения и к постепенному вымиранию. По этим вопросам физиология рыб тесно контактирует с водной токсикологией.

Таким образом, многие задачи рыбоводства, рыболовства, ихтиологии, водной токсикологии, т.е. целый ряд практических рыбохозяйственных задач не могут быть разрешены без серьезного знания физиологии рыб.

2 . Основные методы физиологического исследования

Физиология наука экспериментальная. Она располагает двумя основными методами - наблюдением и экспериментом (опытом). Наблюдение позволяет проследить за работой того или иного органа, например, за сокращением сердца (определить частоту сокращений, какой отдел сокращается первым и т.д.). Однако путем наблюдений нельзя выявить причину сокращений сердца, механизм регулирования его деятельности. Для этого необходим эксперимент. Наблюдение позволяет познать внешнюю сторону явления, но не раскрывает ее сущности. По Павлову «наблюдение собирает то. что предлагает ему природа, опыт же берет у природы то, что он хочет». Таким образом, основным методом физиологического исследования является эксперимент.

Физиологический эксперимент в зависимости от цели и задач, поставленных перед исследователем, может быть острым и хроническим. Острые опыты осуществляются в условиях вивисекции (живосечения) и позволяют изучить за короткий срок какую-то функцию. Острые опыты имеют ряд недостатков: травма, кровопотеря и другие, которые могут извратить нормальную функцию организма. Хронический эксперимент позволяет в течение длительного времени изучать функции организма в условиях нормального взаимодействия его с окружающей средой. Функции органов могут быть изучены не только в целостном организме, но и вне его, при искусственной их изоляции.

В последние годы в качестве объекта исследования используют мышечные, нервные и другие клетки в которые вживляют микроэлектроды. С помощью микроэлектродов наносят раздражение и отводят биотоки. По изменению биоэлектрической активности клетки судят о ее функции.

Эксперимент является одним из самых действенных приемов физиологии рыб. Он заключается в создании для организма рыбы или органа, ткани, клетки различных условий и в определении влияния этих условий на результирующий показатель. При этом наблюдения и измерения играют также важную роль. С их помощью можно определить:

1) частоту периодических процессов таких как: дыхательный акт, частота сердцебиения, частота плавательных движений; 2) количественные показатели физиологических процессов: количество поедаемой пищи, интенсивность кровотока, мочеобразования, газопотребления, выделения и т.д. Однако при этом надо учитывать водный образ жизни рыб.

Изучение спектральной, звуковой, чувствительности, а также характеристики образования рефлексов проводят в аквариумных условиях. В случае длительного пребывания рыбы вне воды (например, при проведении хирургических операций) рыбе необходимо обязательно орошать током воды жаберную полость. Кровь у рыб берут из хвостовой вены, сердца, жаберной артерии.Инъекции рыбам обычно проводят внутримышечно, внутрибрюшинно или через рот.

Определенные сложности возникают при изучении питания рыбы, пищеварения и экскреции. Для определения точного количества корма съеденного рыбой используют вскрытие рыб, промывание пищеварительного тракта, принудительное кормление, введение пищи через рот с помощью зондов и трубок. При изучении обмена веществ используют радиоактивные и стабильные изотопы. Изучение дыхания осуществляют с помощью определения растворенного в воде кислорода. Мышечную деятельность изучают в поведенческих экспериментах и на специальных установках (гидродинамические трубы). При изучении нервной деятельности рыб используют поведенческие методы и приемы электрофизиологии - запись электрических потенциалов отдельных нервных волокон, нервов и нервных тканей, с помощью специальных приборов — электроэнцефалографов.

Как видно из приведенных данных для детального изучения определенных физиологических функций организма рыбы нужно совмещать эксперимент и наблюдения.