Модуль 1. Збудливість та нервова регуляція функцій Розділ 1. Вступ до фізіології риб Фізіологія як наука

Фізіологія – біологічна наука, що вивчає процеси життєдіяльності живого організму і його складових частин (клітин і субклітинних структур, тканин, органів, систем органів) у їх єдності і взаємозв'язку з навколишнім середовищем, а також процеси регуляції функцій організму.

Спочатку терміном фізіологія (від грецького philos і logos – природознавство) позначалася наука про тваринний і рослинний світ. В міру накопичення знань (ХVI – XVIII ст.) із фізіології виділилися самостійні біологічні дисципліни – зоологія, ботаніка, анатомія. В завдання останньої входило не тільки опис будови тіла тварин, але і вивчення його функцій. Лише в XIX сторіччі з анатомії, розділ що вивчає процеси життєдіяльності, був виділений у самостійну науку, за яким закріпилася стара назва – фізіологія.

На сучасному етапі розвитку до основних завдань фізіології відносно риб доцільно віднести:

– вивчення закономірностей життєвих процесів на різних структурних рівнях;

– з'ясовування механізмів, що забезпечують взаємодію окремих частин організму й організму як цілого із зовнішнім середовищем;

– з'ясовування якісних розходжень фізіологічних функцій у риб, що знаходяться на неоднакових рівнях еволюційного розвитку або існуючих у різних екологічних умовах;

– вивчення становлення фізіологічних функцій, їхні формування на різних етапах індивідуального розвитку;

– вивчення фізіологічних передумов підвищення ефективної раціональної експлуатації іхтіофауни та риб, що є об'єктами аквакультури.

Відповідно цим завданням у фізіології виділяють ряд самостійних дисциплін.

Загальна фізіологія– вивчає закономірності життєвих процесів, властивих усім живим організмам.

Еволюційна і екологічна фізіологія– розглядає виникнення і розвиток функцій у процесі еволюції тваринного світу, а також механізми адаптації тварин до специфічних умов існування.

Вікова фізіологія– вивчає динаміку розвитку і згасання фізіологічних функцій у процесі онтогенезу.

Спеціальна фізіологія– досліджує особливості фізіологічних функцій в окремих зоологічних підтипів, груп, класів тощо.

Такий розподіл фізіології умовний, він відбиває лише сформовані тенденції у розвитку наукових досліджень. У навчальному курсі даються узагальнення з усіх перерахованих розділів у тій мірі, у якій вони необхідні для конкретного фаху.

Існування фізіології риб як окремої науки обумовлено своєрідністю умов існування і великого господарського значення риб, а також значними відмінностями у перебігу фізіологічних процесів у цієї групи тварин.

При вивченні функцій організму риб фізіологія базується на даних інших біологічних дисциплін – анатомії, гістології, ембріології, біохімії, біофізики, біотехнології, використовує їхні методи і досягнення. У свою чергу, фізіологія є базою для ряду прикладних дисциплін.

Історія розвитку фізіології

Початкові зведення про функції людини і тварин були сформульовані лікарями і мислителями Древньої Греції – Гіппократом (460 – 377 до н.е.), Аристотелем (384 – 322 до н.е.) і Древнього Рима – Галеном (171 – 200).

У Х – Х1 ст. високий рівень культури був у Середньої Азії. Тут жив і творив найвидатніший вчений того часу Ібн-Сіна – Авіценна (980 – 1037). Його наукові трактати з медицини містять чимало даних відносно функції організму.

У епоху Відродження посилився інтерес до природних наук, у тому числі і до біології. Виникнення фізіології як самостійної експериментальної науки пов'язано з ім'ям англійського лікаря Вільяма Гарвея (1578 – 1657), який у 1628 році опублікував капітальну працю "Анатомічне дослідження рухів серця і крові у тварин". Дослідами на тваринах було доведено, що кров рухається в одному напрямку замкненою системою кровоносних судин – артерій і вен і що постійний рух крові обумовлений скороченнями серця. Відкриття було доповнено італійським дослідником М. Мальпігі (1628 – 1694). Вивчивши під мікроскопом капіляри, що з'єднують артерії і вени в замкнену мережу судин, він описав також мікроскопічну будову кров'яних тілець, шкіри, легень, нирок.

Перший повноцінний посібник із фізіології на латинській мові у 8 томах "Elementa physiologia corporis humani" був написаний А. фон Галлером у 1757 – 1766 роках і згодом неодноразово оновлювався німецькими авторами. У першій половині XIX сторіччя з'явилися підручники з фізіології Г. Прохаски (Чехія), І. Мюллєра (Німеччина), О.М. Філомафітського (Росія).

У XIX сторіччі в ряді країн Європи закладаються і формуються фізіологічні школи, які використовували в першу чергу експериментальні дослідження. Їхніми видатними представниками були: у Німеччині – І. Мюллєр (1801 – 1858), Г. Гельмгольц (1821 – 1894), Е. Дюбуа-Реймон (1813 – 1896), Р. Гейденгайн (1834 – 1897), К. Людвіг (1816 – 1895); у Франції – Ф. Мажанді (1783 – 1855), К.Бернар (1813 – 1878); в Англії – Ч. Белл (1774 – 1842), Дж. Ленглі (1850 – 1916), Ч. Шеррингтон (1855 – 1949); у США – У. Кеннон (1871 – 1945); у Росії – І. М. Сєченов (1829 – 1905), І П. Павлов (1849 – 1936).

Фізіологія XX сторіччя характеризується комплексним підходом до вивчення життєвих процесів, розглядом їх на різних рівнях організації, широким використанням в експерименті новітньої електронної апаратури.

У цей період усі фізіологічні функції і механізми їхньої регуляції стали розглядатися з урахуванням їх фізико-хімічної, біохімічної і молекулярної природи. Поряд із цим чітко позначився системний підхід до вивчення організму, що дозволяє простежити функції в їхній динаміці і у зв'язку з багатьма іншими явищами.

Розвиток рибальства і рибництва потребують усе більш глибоких знань фізіології риб, без яких неможливо ні раціональне освоєння водних біоресурсів, ні розведення більш високопродуктивних порід риб. Вивчення фізіологічних основ харчування, реакції риб на різноманітні хімічні, зорові електричні й інші види подразників дозволяють раціонально організувати утримання риб і знизити витрати на їхнє вирощування та годівлю.

Велика робота з фізіології риб проводилася у Радянському Союзі, в тому числі і на Україні. В питаннях фізіології риб були відомі ряд наукових шкіл: Г.С.Карзинкіна, що вивчали азотистий обмін із застосуванням радіоактивних ізотопів; В.С.Івлєва і Г.Г.Вінберга — енергетичний обмін; М.Л.Гербильського - гормональну регуляцію життєвих циклів; П.А.Коржуєва – фізіологію крові; В.А. Пегеля – фізіологію травлення; М.С. Строганова – вплив факторів середовища на організм риб та ін.

У 1940 – 90 роках написані капітальні монографії з різних питань фізіології риб: П.А. Коржуєв “Эволюция дыхательной функции крови” , 1949; В.А. Пегель “Физиология пищеварения риб”, 1950; С.Н. Скадовський “Экологическая физиология водних организмов”, 1955; Г.Г. Вінберг “Интенсивность обмена и пищевые потребности риб”, 1956; М.С. Строганов “”Физиологическое приспособление рыб к температуре среды”, 1956; В.В. Краюхин “Физиология пищеварения пресноводних костистих рыб”, 1963; В.А. Матюхин “Биоэнергетика и физиология плавания рыб”, 1973; Н.Т.Іванова “Атлас клеток крови рыб”, 1983; І.А. Шпарковський “Физиология пищеварения рыб: двигательная функция”, 1986; Н.А. Головіна, І.Д. Тромбицький “Гематология прудовых рыб”, 1989 та ін.

На Україні основні дослідження з фізіології риб проводяться в інституті гідробіології НАНУ та інституті рибного господарства УААН.