Экологические факторы среды как абиотические (солевой со­став воды и почвы, воздуха, рельеф местности и др.), так и биотиче­ские (растения) могут привести к изменению природы среды обита­ния отдельных видов животных или непосредственно сказываются на их жизни. В зависимости от рода воздействия на животные орга­низмы экологические факторы подразделяются на:

– сигналы об изменении других факторов среды.

В характере воздействия экологических факторов на организ­мы и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд об­щих закономерностей:

1. Закон оптимума: чем сильнее отклонение от зоны оптимума (благоприятной силы воздействия), тем больше угнетается жизнен­ность организма (зона пессимума). Максимально и минимально пере­носимые значения фактора – это критические точки, за пределами ко­торых существование уже невозможно, они ограничивают степень вы­носливости живых существ к конкретному фактору среды обитания.

2. Неоднозначность действия фактора на разные функции: оптимум для одних процессов может быть пессимумом для других.

3. Изменчивость, вариабельность и разнообразие ответных ре­акций на действие экологических факторов у особей: степень вы­носливости, критические точки, оптимальная и пессимальная зоны разных индивидуумов не совпадают, что определяется наследствен­ными качествами особей, их половыми, возрастными и физиологи­ческими различиями.

5. Экологическая индивидуальность видов: даже у близких ви­дов способы приспособления к среде обитания видов не совпадают.

7. Правило ограничивающих факторов: сильно уклоняющийся от оптимума за пределы критических величин хотя бы один из эко­логических факторов приобретает первостепенное значение в жиз­ни животного даже при оптимальном сочетании остальных условий и становится ограничивающим фактором. Выявление ограничиваю­щих факторов очень важно в практике животноводства для повы­шения продуктивности и воспроизводительной функции животных, так как в разные периоды их онтогенеза в качестве ограничивающих выступают прежде всего факторы среды, что указывает на необходи­мость регулирования условий жизни животных.

В экосистемах любого типа важнейшим экологическим фак­тором является пищевой. Питание – одна из важнейших связей между живыми организмами и окружающей средой. Еще в 1940 г. В.И. Вернадский писал: «… автономного организма вне связи с зем­ной корой в природе не существует». Основной путь поступления химических элементов в организм человека и животных – алимен­тарный, и поэтому организм нераздельно связан с механизмом зем­ной коры и должен изучаться в тесной связи с последним (В.В. Ко-

вальский, 1962; 1967). Идеи В.И. Вернадского получили свое даль­нейшее развитие в трудах А.П. Виноградова, разработавшего учение о биогеохимических провинциях, которое явилось современной теорией возникновения эндемических болезней, рассматривающей природу как единое целое и дающее ключ к раскрытию этиопатоге­неза эндемий. При негативных изменениях в биоценозах, связанных с возникновением биогеохимических провинций антропогенного происхождения, изменяется баланс минеральных элементов, приво­дящий к нарушению биохимии питания, а с учетом огромной биоло­гической роли минеральных элементов и к нарушению всего обмена веществ в организме животных. Причем избыток макро- и микро­элементов не менее вреден, как и их недостаток: аномальные коли­чества химических элементов во внешней среде нарушают функции регулирующих систем (депонирующей, выделительной, барьер­ной) и приводят к биологическим реакциям со стороны организма (А.П. Виноградов, 1960).

Зона Южного Урала представляет сложную геохимическую структуру, связанную с богатыми природными запасами различных химических элементов. Рудные месторождения являются источни­ком образования природных биогеохимических провинций, харак­теризующихся повышенными концентрациями железа, меди и ни­келя в объектах внешней среды, прилегающих к месторождениям (А.А. Кабыш, 1954; 1989). Особенностью хозяйственного комплекса Челябинской области является запредельная концентрация промыш­ленных экологически неблагоприятных производств. Бакальские рудники, Уфалейский никелевый, Карабашский медеплавильный заводы – на севере, в средней лесостепной зоне расположены Челя­бинский металлургический и электрометаллургический комбинаты, Пластовский рудник. На юге области экологическим «монстром» является Магнитогорский металлургический комбинат.

По данным Г.П. Грибовского, содержание никеля в почвах во­круг Верхне-Уфалейского комбината выше средних показателей по России от 2,5 до 260 раз. В растениях превышение никеля составля­ет от 4 до 250 раз, что обуславливает образование природно-техно­генных провинций с избытком никеля. Интенсивность загрязнения никелем окружающей среды характеризуется также выпадением металла с атмосферными осадками.

Многолетние наблюдения Челябинской областной санэпид­станции показали, что среднесуточные выбросы свинца в городе Магнитогорске составляют 61 ПДК, в городе Челябинске – 60 ПДК (Я.И. Нестеровский, Р.С. Алексеева, 1994). При сжигании нефти и бензина в окружающую среду поступает не менее 50 % всего ан­тропогенного выброса свинца, что является главной составляющей в глобальном цикле данного элемента. Высокая концентрация свинца в воздухе обусловлена и плотностью автомобильного движения, так как каждый автомобиль ежегодно выбрасывает в воздух 1 кг свинца, а также плотностью жилых массивов вблизи промышленных пред­приятий черной, цветной металлургии и машиностроения. Уров­ни общего содержания свинца в атмосферных осадках колеблются от 1 до 50 мкг/л. В районах геохимических аномалий усиливается поступление свинца в растения, которое достигает 180…1700 мкг/г.

По данным космических съемок, техногенное загрязнение в Челябинской области составляет 50 тыс. км2 или 56 % всей тер­ритории. Ежегодно выбросы загрязняющих веществ составляют 750–800 т свинца, 222 т хрома, 186 т. никеля, 820 т марганца, 95 т меди и др. Постоянно в высоких концентрациях содержатся мы­шьяк, ртуть, свинец, олово, никель, кадмий и другие токсические элементы. Пространственное рассеивание токсических элементов охватывает зоны до 40 км и более от источника выбросов и зави­сит от комплекса факторов: рельефа местности, почвенного покрова, направления господствующих ветров. Глобальный перенос создает фоновое загрязнение тяжелыми металлами из атмосферы. Это сви­детельствует о необходимости углубления исследований уже уста­новленных провинций для детализации их особенностей и границ в пределах регионов и зон.

Тревожные показатели отмечаются в городах Златоусте, Троиц­ке, Карабаше, Катав-Ивановске, угольных городах области, предпри­ятия которых рассеивают пыль, содержащую вещества общетокси­ческого, аллергического и канцерогенного действия на расстояния более 100 км (Комплексный доклад о состоянии окружающей при­родной среды Челябинской области, 2009; 2010; 2011; 2012).

М.И. Рабиновича, подтверждается опасность загрязнения тяжелыми металлами объектов внешней среды в зоне выбросов промышлен­ных предприятий Южного Урала (М.И. Рабинович, А.Р. Таирова, 1996; 1999). Создается реальная угроза здоровью животных в резуль­тате возможного развития острых и хронических микроэлементных токсикозов (микроэлементных токсикопатий). Пищевые продукты от таких животных, как правило, имеют серьезные отклонения от регламентированных показателей, предусмотрен-ных стандартом и требованиям СНиП 2.3.2.560-69.

большое значение придает активации нейроэндокринных механиз­мов, в частности повышенному синтезу и выбросу стероидов и ка­техоламинов с одновременным ингибированием синтеза инсули­на, что обеспечивает на уровне клеточных мембран переключение с углеводного типа обмена на жировой как наиболее эффективный не только в энергетическом, но и синтетическом плане.

организме, проявляющееся в ответ на действие неспецифических стимулов окружающей среды. По Г. Селье, под общим адаптацион­ным синдромом понимают совокупность характерных общих ответ­ных реакций организма на действие раздражителей разной природы, имеющих прежде всего защитное значение.

Стрессовое воздействие на организм животных приводит к из­менению характера общих поведенческих реакций, торможению по­ловой активности, снижению выделения гипофизом пролактина, что завершается угнетением лактации, и характерным изменениям гема­тологических показателей и биохимической картины крови.

Важную роль в неспецифических реакциях играют катехола­мины, которые, обеспечивая развитие резистентности организма, усиливают катаболические процессы. В обычных условиях обме­на веществ и энергии глюкоза в организме животных используется в виде глюкозо-1-фосфата в процессе детоксикации продуктов распа­да гормонов и некоторых аминокислот, образующих с производными глюкозо-1-фосфата нетоксические соединения, называемые парными глюкуронидами. В послестрессовых состояниях и при длительном воздействии неблагоприятных факторов развивается дефицит адре­налина, АТФ. Этот процесс угнетается и меняет симпато-адренало­вое направление на парасимпатическое (запасное, шунтовое). В такой ситуации глюкуронидаза расщепляет еще невыделенные парные глю­курониды до исходных продуктов. В результате чего поддерживает­ся уровень глюкозы, но резко снижается детоксикационная функция. В организме происходит накопление токсических продуктов и сниже­ние биосинтеза глюкозаминов и мукополисахаридов (С.В. Стоянов­ский, 1985). В дальнейшем, по мере истощения в организме парных глюкуронидов, этот процесс может меняться за счет интенсификации расщепления структурных сахаров, продолжая поддерживать тем са­мым концентрацию сахара в крови, но еще в большей степени угнетая при этом нарушенный обмен веществ и энергии.

В условиях стресса изменяются также и показатели липидно­го обмена. В частности, уровень холестерола в крови может суще­ственно влиять на интенсивность стероидогенеза в надпочечниках, а более 80 % стероидных гормонов синтезируется в надпочечни­ках из холестерола сосудистого происхождения (S.M. Andersen, S.M. Dischy, 1986). Холестерол липопротеидов сыворотки крови играет важную роль в регуляции синтеза стеринов не только в над­почечниках, но и в других тканях.

Показано также участие в ингибировании перекисного окис­ления липидов церулоплазмина – медьсодержащего сывороточного гликопротеида. Установлено, что оксидазная активность церулоплаз­мина ингибируется неорганическими анионами. Ионы металлов in vitro в физиологических концентрациях, по мнению отдельных авторов, должны оказывать стимулирующий эффект, в частности, Fe2+ сильно стимулирует оксидазную активность церулоплазмина. В то же время высокие концентрации катионов меди, железа, кобаль­та, никеля, марганца и цинка могут ингибировать ее.

Нарушение обменных процессов при адаптации к стрессовым раздражителям ряд авторов также связывают с лизосомами клеток, оснащенными большим набором гидролаз, способных частично или полностью расщеплять большинство встречающихся в организме суб­стратов – простых и сложных эфиров. В условиях функционального покоя, благодаря свойствам лизосомальных мембран, этот мощный гидролитический потенциал используется лишь частично. При дей­ствии на организм чрезвычайных раздражителей количество и разме­ры лизосом быстро увеличиваются, при этом повышается проницае­мость их мембран. Следствием подобных изменений является либо адаптационная перестройка метаболизма и ультраструктур, либо их дегенерация, развитие цитолитического процесса (Л.Е. Панин, 1983).

Переход на новый уровень гомеостаза предполагает часто из­менение не только каких-то промежуточных величин, имеющих отношение к работе гомеостатических систем, но и области допу­стимых колебаний жизненно важных характеристик. Из этого вы­текает принципиально новый практический вывод о необходимости разработки «региональных» норм здоровья животных в конкретных климатогеографических, промышленных условиях с целью предпа­тологической диагностики и профилактики заболеваний, при этом с экологической дифференцировкой здоровья тесно связаны вопро­сы уточнения норм кормления животных по отдельным геохимиче­ским провинциям.