Лекция № 1 ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИОЛОГИЮ ЖИВОТНЫХ План лекции: Предмет, цель и задачи физиологии животных. Основные разделы физиологии. С презентация

ФИЗИОЛОГИЯ И ЭТОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ: Курс лекций Профессор В.И. Максимов (ФГБОУ ВПО МГАВМиБ им. К.И. Скрябина) Лекция № 1 ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИОЛОГИЮ ЖИВОТНЫХ План лекции: Предмет, цель и задачи физиологии животных. Основные разделы физиологии. Связь физиологии с другими науками. История физиологии. Основные принципы структурной и функциональной организации организма животных. Методы физиологических исследований.

Предмет, цель и задачи физиологии животных Физиология животных является одним из важнейших разделов биологической науки и как наука представляет собой систему достоверных знаний о процессах жизнедеятельности и функциях организма, поведении животных. Предметом или объектом изучения физиологии животных является организм животного. Физиология изучает физиологические процессы и физиологические функции живого организма на уровне клеток, тканей, органов и организма в целом в их взаимосвязи между собой и с учетом влияний условий окружающей среды, технологии содержания животных, поведенческие реакции животных. Целью физиологии животных является глубокое познание механизмов и закономерностей осуществления процессов и функций, их регуляции. Физиология является теоретической основой ветеринарии и зоотехнии, знания ее необходимы ветеринарному врачу и зооинженеру в качестве основы для решения вопросов, связанных с эффективной профилактикой, диагностикой и терапией, организацией разумного содержания, эффективного использования животных, повышения их продуктивности. Они необходимы смежным специальностям, товароведу эксперту по сырью животного происхождения при оценке качества сырья и товаров животного происхождения, технологу по переработке продукции животноводства при определении путей и способов улучшения технологий. Задачи физиологии животных весьма многообразны и определяются исходя из конечной цели: •познание частных и общих механизмов и закономерностей деятельности клеток, тканей, органов и целостного организма, механизмов нейрогуморальной регуляции физиологических процессов и функций у млекопитающих и птиц, качественного своеобразия физиологических процессов у продуктивных животных, поведенческих реакций и механизмов их формирования, роли отдельных факторов в обеспечении структурно-физиологической организации организма, его органов, в определении качества продукции, сырья; •приобретение навыков по исследованию физиологических констант функций и умений использования знаний физиологии в профессиональной деятельности по специальности.

Основные разделы физиологии Физиология развивалась в разных направлениях, которые приобрели самостоятельное значение: 1. Общая физиология изучает физиологические процессы, свойственные всем живым существам. В общей физиологии можно выделить: физиологию клетки, физиологию возбудимых тканей. 2. Эволюционная физиология специально рассматривает естественную исто­рию возникновения и преобразования процессов и функций в процессе эво­люции мира животных. 3. Экологическая физиология изучает приспособительные изменения процессов и функций в связи с условиями жизни. 4. Сравнительная физиология или частная физиология изучает особенности физиологических процессов и функций в сравнительном аспекте у животных разных видов: свиней, лошадей крупного рогатого скота, овец, коз, кроликов, норок и т.д. 5. Частная физиология систем организма изучает особенности и закономерности физиологических процессов и функций отдельных систем организма: нервной, сенсорной, эндокринной, крови, кровообращения, дыхания и др. 6. Возрастная физиология изучает особенности и становление физиологических процессов и функций у животных в различные периоды индивидуального развития (онтогенеза). Она включает физиологию молодняка животных. 7. Отраслевая физиология изучает особенности физиологических процессов и функций, связанных с той или иной продуктивностью животных: физиология лактации, откорма и т.д.

Связь физиологии с другими науками Физиология тесно связана с рядом биологических наук, имеет много точек соприкосновения с физикой и химией, широко используя их законы и мето­ды, так как физические и химические процессы лежат в основе процессов и функций организма. Широкое применение в физиологии получили методы кибернетического моделирования. Эволюционная теория помогает физиологии понять закономерности развития функций организма. Знания экологии физиология использует при изучении приспособительных изменений функций к определенным условиям жизни. Физиология опирается на данные анатомии, гистологии и цитологии, биохимии, так как все процессы жизнедеятельности протекают в определенных структурах организма и в основе их лежат биохимические процессы. В свою очередь физиология является теоретической основой для всех специальных врачебных и зоотехнических дисциплин: фармакологии, диагностики, терапии, акушерства, хирургии, разведения, кормления, животноводства, зоогигиены и других. Знания физиологии являются базой для формирования врачебного и зоотехнического мышлений.

История физиологии Каждая наука характеризуется своей историй. История науки – система знаний о потребностях, путях и способах познания и формирования представлений о процессах и функциях организма животных, необходимых для дальнейшего эффективного их изучения в будущем. Физиология как наука возникла в XVII столетии. Она берет начало с замечательной работы английского врача, анатома и физиолога Вильяма Гарвея «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных», опубликованной в 1628 году. В своем исследовании В. Гарвей впервые обосновал путем эксперимента наличие большого и малого кругов кровообращения, и доказал, что сердце обеспечивает кровообращение. Работа ученого послужила мощным стимулом для последующих исследований процессов и функций организма. В дальнейшем в развитии физиологии следует выделить три этапа: первый - накопление фактических данных о сущности и закономерностях отдельных процессов жизнедеятельности организма, его тканей, органов и систем; второй – обобщение частных сведений о процессах жизнедеятельности в определенные представления о функциях организма; третий – современный период целенаправленного изучения процессов и функций исходя из потребностей и на основе оформленных теорий, принципов деятельности организма. Первый этап истории развития физиологии характеризуется накоплением фактов о проявлении жизнедеятельности организма. Он охватывает период XVII-XVIII вв. Вслед за В. Гарвеем А. Левенгук и М. Мальпигий обнаружили и доказали наличие капилляров. Французский ученый-философ Рене Декарт отметил проявление рефлекса (термин «рефлекс» ввел в XVIII в. чех Г. Прохаска). Значительную роль сыграло открытие М.В. Ломоносовым закона сохранения веществ, который сформулирован им в 1748 г. как «закон сохранения веществ и движения». В эти два столетия были созданы первые поверхностные представления о дыхании, химизме пищеварения, затратах энергии, биоэлектрических явлениях в организме.

Второй этап связан с обобщением отдельных фактов, общих явлений, принципов, с формированием теорий деятельности органов и систем организма. Это этап абстрактно-теоретического познания существа деятельности организма. Он занимает XIX столетие. Этот период в развитии физиологии отмечен: успехами в органической химии (Ф. Веллер синтезировал мочевину), биохимии, установлением закона сохранения энергии (Майер, Джоуль и Г. Гельмгольц развили закон сохранения веществ М.В. Ломоносова), гистологии, открытием клетки (Т. Шванн), физиологии, созданием рефлекторной теории нервной деятельности (И.М. Сеченов), созданием теории развития органического мира (Ж.-Б. Ламарк и Ч. Дарвин). Благодаря абстрактно-теоретическому познанию существа деятельности организма в XIX веке сформировались и получили большое развитие учения о клетке, кровообращении, крови, дыхании, пищеварении; разработан большой ряд методик физиологических исследований функций органов, широкую известность получили фистульные методики И.П. Павлова для изучения деятельности органов пищеварения, создана рефлекторная теория нервной деятельности. Второй этап связан с обобщением отдельных фактов, общих явлений, принципов, с формированием теорий деятельности органов и систем организма. Это этап абстрактно-теоретического познания существа деятельности организма. Он занимает XIX столетие. Этот период в развитии физиологии отмечен: успехами в органической химии (Ф. Веллер синтезировал мочевину), биохимии, установлением закона сохранения энергии (Майер, Джоуль и Г. Гельмгольц развили закон сохранения веществ М.В. Ломоносова), гистологии, открытием клетки (Т. Шванн), физиологии, созданием рефлекторной теории нервной деятельности (И.М. Сеченов), созданием теории развития органического мира (Ж.-Б. Ламарк и Ч. Дарвин). Благодаря абстрактно-теоретическому познанию существа деятельности организма в XIX веке сформировались и получили большое развитие учения о клетке, кровообращении, крови, дыхании, пищеварении; разработан большой ряд методик физиологических исследований функций органов, широкую известность получили фистульные методики И.П. Павлова для изучения деятельности органов пищеварения, создана рефлекторная теория нервной деятельности. Особая заслуга в формировании и развитии физиологии принадлежит И.М. Сеченову (1829-1905), который впервые определил наличие процессов торможения в центральной нервной системе и на основании этого создал учение о рефлекторной деятельности организма. Его труд «Рефлексы головного мозга» получил всеобщее признание и явился основой формирования учения об организме как едином целом, учения о нервизме. Учение И.М. Сеченова успешно развил И.П. Павлов (1849-1936), который создал современное учение о физиологии пищеварения, кровообращения, внедрил в физиологию фистульный метод, создал учение о трофической роли нервной системы.

Третий этап в истории физиологии – активно поисковый этап, который приходится на XX век и настоящее время. В этот период физиология начала выполнять свою поисковую функцию. Путем абстрактно-теоретического осмысления полученных экспериментальных данных ученые физиологи формируют новые представления о принципах деятельности органов и организма, ставят новые задачи и открывают новые, более глубокие закономерности жизнедеятельности организма. Эти открытия находят применение в практике. В этот период И.П. Павлов сформировал учение о высшей нервной деятельности, П.К. Анохин - учение о функциональных системах, создано направление, которое называется микрофизиология, учение о физиологии желез внутрен­ней секреции, современное представление об обмене веществ, учения о медиа­торах, о витаминах. Третий этап в истории физиологии – активно поисковый этап, который приходится на XX век и настоящее время. В этот период физиология начала выполнять свою поисковую функцию. Путем абстрактно-теоретического осмысления полученных экспериментальных данных ученые физиологи формируют новые представления о принципах деятельности органов и организма, ставят новые задачи и открывают новые, более глубокие закономерности жизнедеятельности организма. Эти открытия находят применение в практике. В этот период И.П. Павлов сформировал учение о высшей нервной деятельности, П.К. Анохин - учение о функциональных системах, создано направление, которое называется микрофизиология, учение о физиологии желез внутрен­ней секреции, современное представление об обмене веществ, учения о медиа­торах, о витаминах. В начале двадцатого столетия И.П. Павлов целиком ушел в разработку важнейших проблем, связанных с учением об условных рефлексах. Открытые им условные рефлексы пищеварительных желез были фундаментом на котором он построил новое грандиозное здание – учение о высшей нервной деятельности. Установлены иррадиация возбуждения и торможения в коре больших полушарий головного мозга, врожденные, или безусловные и индивидуально-приобретенные условные рефлексы. И.П. Павлов сформулировал свое учение о второй сигнальной системе. Ряд крупных проблем физиологии мышц и нервов поставил и разрешил в своих работах Н.Е. Введенский (1884-1886 гг). Значительное влияние на развитие учения физиологии центральной нервной системы оказала работа А.А. Ухтомского «О зависимости кортикальных двигательных эффектов от побочных центральных влияний», в которой был сформирован принцип доминанты. Благодаря трудам А.Ф. Самойлова особенно высокое развитие получило электрофизиологическое исследование нервно-мышечной деятельности (1904 г). В 1933 г. Казанский физиолог А.В. Кибяков доказал химическую передачу возбуждения от одного нейрона к другому в шейном симпатическом узле. К.М. Быков с коллективом провел большие исследования роли коры больших полушарий в деятельности внутренних органов. Л.А. Орбели развил учение И.П. Павлова о трофическом влиянии нервной системы. Основоположником возрастной физиологии является И.А. Аршавский, эволюционной физиологии – А.И. Карамян, экологической физиологии – А.Д. Слоним, учения о функциональных системах организма – П.К. Анохин.

Значительные успехи ученых России поставили Россию наравне с ведущими научными центрами мировой физиологии. Исследования ряда физиологов России создали целую эпоху в мировой физиологии. Исследования, проводимые И.П. Павловым, чрезвычайно активизировали интерес врачей и ученых всего мира к российской физиологии, став основой некоторых современных направлений мировой физиологии. В Россию стали приезжать для ознакомления с проблемами и методиками исследований специалисты из разных стран, молодые исследователи и мастистые ученые: В. Гросс, О. Конгейм, Ф. Бенедикт, Дж. Келлог, Ч. Шеррингтон и др. Многие физиологи России успешно работали в различных научных учреждениях других стран. Значительные успехи ученых России поставили Россию наравне с ведущими научными центрами мировой физиологии. Исследования ряда физиологов России создали целую эпоху в мировой физиологии. Исследования, проводимые И.П. Павловым, чрезвычайно активизировали интерес врачей и ученых всего мира к российской физиологии, став основой некоторых современных направлений мировой физиологии. В Россию стали приезжать для ознакомления с проблемами и методиками исследований специалисты из разных стран, молодые исследователи и мастистые ученые: В. Гросс, О. Конгейм, Ф. Бенедикт, Дж. Келлог, Ч. Шеррингтон и др. Многие физиологи России успешно работали в различных научных учреждениях других стран. Успешно ведутся исследования по физиологии в России в институтах физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург; возрастной физиологии РАН, Москва; эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург; высшей нервной деятельности РАН, Москва; биологии развития РАН, Москва; физиологии Коми научного центра УРО РАН, Сыктывкар физиологии Сибирского отделения РАМН, Новосибирск и других, в кафедрах и лабораториях Университетов, медицинских академий и университетов. Регулярно издаются физиологические и биологические журналы, проводятся физиологические конференции и физиологические съезды.

В этот период интенсивно развивалась и развивается физиология сельскохозяйственных животных. Большой вклад в ее развитие внесли ученые России, Германии, Франции и Италии. Разработанные И.М. Сеченовым и И.П. Павловым принципы и методы физиологических исследований явились прочным фундаментом развития физиологии сельскохозяйственных животных. В этот период интенсивно развивалась и развивается физиология сельскохозяйственных животных. Большой вклад в ее развитие внесли ученые России, Германии, Франции и Италии. Разработанные И.М. Сеченовым и И.П. Павловым принципы и методы физиологических исследований явились прочным фундаментом развития физиологии сельскохозяйственных животных. Признанный вклад в развитие физиологии сельскохозяйственных животных внесли следующие ученые: А.В. Леонтович: в определение особенностей пищеварения у птиц, иннервацию внутренних органов и эндокринных желез, секреторную и моторную деятельность вымени. Он был автором первого русского учебника по физиологии домашних животных (1916), переизданного трижды; К.Р. Викторов: в современные учения о деятельности нервной системы, пищеварении у птиц, дыхании, о гуморальных связях в организме. Он издал первый в России основательный учебник по физиологии сельскохозяйственных животных, который претерпел 5 изданий; Г.И. Азимов: в физиологию лактации; автор учебника по фи­зиология сельскохозяйственных животных; Д.Я. Криницин: в физиологию пищеварения у жвачных; автор учебника по физиологии сельскохозяйственных животных; Н.Ф. Попов: в физиологию пищеварения у разных видов сельскохозяйственных животных; автор учебника по физиологии сельскохозяйственных животных; Г.В. Паршутин: в физиологию высшей нервной деятельности у сельскохозяйственных животных; автор учебника по физиологии сельскохозяйственных животных; А.Н. Голиков: в физиологию нервной системы, адаптации у сельскохозяйственных животных; автор учебника по физиологии сельскохозяйственных животных; В.И. Георгиевский: в физиологию минерального и витаминного обменов, пищеварения; автор учебника по физиологии животных.

Проблемы физиологии сельскохозяйственных животных успешно разрабатываются Проблемы физиологии сельскохозяйственных животных успешно разрабатываются в научно-исследовательских институте физиологии, биохимии и питания животных РАСХН, Боровск; институте животноводства РАСХН, Дубровицы, отраслевых институтах по животноводству; на кафедрах физиологии сельскохозяйственных и ветеринарных вузов.

Основные принципы структурной и функциональной организации организма животных. Основные принципы структурной и функциональной организации организма животных. Некоторые основные физиологические понятия ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС - это проявление жизнедеятельности клеток, тканей, органов, систем. Жизнедеятельность проявляется в физиче­ских и химических процессах. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ - это проявление жизнедеятельно­сти ткани, органа, организма, обеспечивающее приспособление к меняющимся условиям внутренней и внешней среды. ОРГАНИЗМ - открытая, самостоятельно существующая, саморегу­лирующаяся единица органического мира, которая отвечает реакцией как еди­ное целое на изменение условий окружающей среды. Организм определенным образом организован. Различают системный, органный, тканевой, клеточный и субклеточный уровни организации организма. Физиология изучает организм на всех уровнях его организации. СИСТЕМА - объединение органов, участвующих в выполнении сложной деятельности. ОРГАН — объединение различных тканей, которое структурно и функционально специализировано выполнять сложную деятельность. Органы организма состоят из тканей. ТКАНЬ – система специфически дифференцированных клеток, а также неклеточных структур, объединенных на основе общности строения, деятельности и происхождения. КЛЕТКА - сложное образование, являющееся структурно-физиологической единицей тканей, органов, организма в целом. Клетка состоит из плазматической мембраны, цитоплазмы и ядра. Плазматическая мембрана состоит из двух слоев фосфолипидов и белков. Цитоплазма содержит в себе следующие компоненты: эндоплазматическая сеть, рибосомы, пероксисомы, пластинчатый комплекс Гольджи, лизосомы, митохондрии, клеточный центр и включения: пиноцитозные гранулы, секреторные гранулы. Роль скелета клетки играют цитоплазматические микротрубочки. Ядро состоит из ядерной оболочки, кариоплазмы, ядрышка. Среда, окружающая организм и необходимая для его жизнедеятельности, носит название ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ для данного организма. Клетки, ткани и органы организма функционируют в относительно постоянных условиях, которые создаются в организме кровью, тканевой жидкостью, лимфой. Среда, в которой функционируют клетки, ткани и органы организма, называется ВНУТРЕННЕЙ СРЕДОЙ для данного организма. Постоянство состава и физико-химических свойств внутренней среды организма, которые обеспечиваются деятельностью всех органов и систем организма называется ГОМЕОСТАЗОМ. РЕГУЛЯЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ – приспособление процессов жизнедеятельности организма к меняющимся условиям среды, которые складываются на каждый данный момент. Регуляция осуществляется тканевыми, органными и центральными механизмами. Местная регуляция осуществляется тканевыми и органными механизмами. Центральная нервная система через периферические нервы осуществляет нервную регуляцию по принципу рефлекса. Рефлекторная регуляция структурной организации и деятельности органов с участием гормонов желез внутренней секреции называется нервно-гуморальной регуляцией. РЕФЛЕКС – закономерная ответная реакция тканей, органов, организма в целом на действие раздражителя на рецепторы, осуществляемая с участием центральной нервной системы. ФУНКЦИОНПАЛЬНАЯ СИСТЕМА - это широкое объединение различно локализованных структур и процессов в целях обеспечения той или иной конкретной приспособительной реакции. Органы и организм осуществляют свою деятельность по принципу рефлекса и функциональных систем. Организм представляет объединение функциональных систем.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В ФИЗИОЛОГИИ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В ФИЗИОЛОГИИ Для познания физиологических процессов и функций живого организма физиология использует два метода: метод наблюдения и метод эксперимента. Метод наблюдения Сущность МЕТОДА НАБЛЮДЕНИЯ сводится к оценке проявления того или иного физиологического процесса, той или иной функции органа, ткани в естественных условиях. Метод позволяет определить, как проявляется процесс или функция органа, ткани (например, деятельность слюнной железы проявляется в выделении слюны в таком-то объеме, которая имеет такое-то свойство). Однако этот метод не дает ответа, почему осуществляется тот или иной физиологический процесс или функция. Метод наблюдения предусматривает использование простых и сложных приборов, вспомогательных операций (наложение фистул на исследуемый орган, вживление электродов и др.). Метод эксперимента (или опыта) Сущность МЕТОДА ЭКСПЕРИМЕНТА сводится к определению роли факторов, обеспечивающих деятельность тканей, органов, организма, путем направленного устранения или усиления действия того или иного условия (фактора) жизнедеятельности тканей, органов, организма. В конечном итоге делается заключение, почему осуществляется данный физиологический процесс или функция. Метод эксперимента, как и метод наблюдения, предусматривает использование простой и сложной современной аппаратуры, приборов: 1) входящие в системы, предназначенные для воздействия на объект, 2) входящие в системы, предназначенные для регистрации различных проявлений жизнедеятельности, а также вспомогательных приемов: перерезка нерва, вживление электродов, наложение фистул и т.д.