ЭКОЛОГИЯ, 2004, № 3, с. 235-238
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 636.2:591.545
СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА РАЗМНОЖЕНИЯ КОРОВ НА СЕВЕРЕ
© 2004 г. М. Ф. Борисенков, А. И. Калинин, Н. А. Вахнина
Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН 167982 Сыктывкар, ул. Первомайская, 50 Поступила в редакцию 10. 04. 2003 г.
Ключевые слова: Север, корова, частота отелов, частота зачатий, сезонная динамика, геомагнитная активность.
Многие авторы отмечали сезонные изменения репродуктивной функции у полиэстральных животных, например у коров. Предполагается, что у крупного рогатого скота сезонная динамика размножения обусловлена влиянием условий содержания и кормления. В то же время имеются свидетельства зависимости функции размножения коров от метеорологических условий (Власов, 1996). Относительно мало данных о влиянии условий Севера на функцию размножения. Показано, что ме-троррагии (маточные кровотечения) у коров в Республике Коми наиболее часто проявляются весной (Белов, Шеренас, 1980). Частота отелов и молочная продуктивность в районе г. Сыктывкара имеют сезонную динамику (Борисенков, 1994).
Настоящая работа посвящена изучению структуры окологодового ритма размножения коров на Севере.
Исходные данные. Материалом для исследований служили архивные данные по двум хозяйствам молочного направления: Выльгортской научно-экспериментальной биологической станции (ВНЭБС) и учебного хозяйства Сыктывкарского сельскохозяйственного техникума (УЧХОЗ). В стаде ВНЭБС использовали данные за период с 1.01.1972 г. по 31.12.2000 г., а в стаде УЧХОЗ - с 1.01.1972 г. по 31.12.1994 г. Оба хозяйства расположены в окрестностях г. Сыктывкара (61°6' с.ш., 50°7' в.д.), на расстоянии 2 км друг от друга. Стадо ВНЭБС в среднем состояло из 50 дойных коров черно-пестрой породы, стадо УЧХОЗ - из 180 коров (26.5 % - ай-ширской, 73.5 % - черно-пестрой породы). В обоих стадах практикуется искусственное осеменение равномерно на протяжении всего года по мере проявления эстральных циклов. Сперму для него брали от одних и тех же быков в Коми Республиканском племобъединении.
Значения показателя геомагнитной активности (индекс Кр) за период с 1932 по 2000 гг. были взяты из Всемирного центра по геомагнетизму, Киото (Япония).
Построение временных рядов. Архивные данные заносили в электронные таблицы EXCEL. Вы-
числяли суммарное количество отелов в течение каждого месяца за весь изучаемый период. Поскольку в течение этого периода поголовье стада существенно изменялось, исходные данные по частоте отелов переводили в проценты (за 100 % принимали число отелов в стаде в течение года). Полученные временные ряды сглаживали полиномом 5-й степени для удаления "шума". Сезонную динамику частоты отелов оценивали, построив график зависимости общего количества отелов за весь изучаемый период от месяца года, а динамику частоты зачатий - путем смещения графика отелов влево по временной шкале на девять месяцев - среднюю продолжительность стельности у коров. Строили также график зависимости индекса Кр от месяца года.
Анализ временных рядов. Периоды колебаний частоты отелов в каждом стаде оценивали по спек-
%
20
15 10
5
16 14 12 10
8
6 4 2 0
(а)
-II
J_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_L
1972 1975 1978 1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 г.
(б)
J_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_L
1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 г.
Рис. 1. Временные ряды частоты отелов у коров в двух хозяйствах (а - ВНЭБС, б - УЧХОЗ), расположенных в окрестностях г. Сыктывкара.
Количество отелов 600 г
500 400 300 200 100 0
Спектральная плотность
(а)
(б)
(в)
Количество зачатий 600 г
500 400 300 200 100 0 Кр 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1
I II III IV V VI VIIVIII IX X XI XII
Месяц
Рис. 2. Сезонная динамика частоты отелов (а) и зачатий (б) у коров в двух хозяйствах (1- ВНЭБС, 2 -УЧХОЗ), расположенных в окрестностях г. Сыктывкара, и показателя геомагнитной активности Кр (в).
трам Фурье. Графики получены путем анализа временных рядов, приведенных на рис. 1, с помощью пакета статистических программ STATISTICA 5.0.
На основании полученных данных можно отметить сезонный ритм изменения показателей. В стадах ВНЭБС и УЧХОЗ наблюдаются значительные изменения частоты отелов (рис. 1). Максимальная амплитуда сезонных колебаний процесса наблюдается в начале и конце указанного периода. В середине двух временных рядов заметен спад амплитуды колебаний, не совпадающих во времени. В отдельные годы в стаде УЧХОЗ наибольшее число отелов приходится на летний период, а в стаде ВНЭБС - на зимний, и наоборот.
В сезонной динамике частоты отелов и зачатий у коров в стадах ВНЭБС и УЧХОЗ наблюдается два максимума (рис. 2а): декабрь-январь и июнь-июль, а пики зачатий (рис. 26) и максимумы индекса Кр (рис. 2в) - в марте-апреле и сентябре-октябре.
Анализ спектров Фурье (рис. 3) частоты отелов в двух стадах показал, что максимальная плотность приходится на период, равный 12 мес.
350 300 250 200 150 100 50 0
300 250 200 150 100 50 0
11.9 мес
(а)
0.05 0.10 0.15 0.19 0.24 0.29 0.34 0.39 0.43 0.48 12 мес
(б)
0.03 0.09 0.16 0.22 0.28
0.35 0.41 0.47 Частота, 1/мес
Рис. 3. Спектральная плотность частоты отелов коров в двух хозяйствах (а - ВНЭБС, б - УЧХОЗ), расположенных в окрестностях г. Сыктывкара.
(отмечены стрелками). С 1976 г. по 1980 г. в стаде УЧХОЗ пики частоты отелов наблюдались зимой (пики зачатий - весной), тогда как в стаде ВНЭБС за этот же период пики отелов наблюдались летом (пики зачатий - осенью) (см. рис. 1). Дикие предки крупного рогатого скота (туры) были широко распространены во время плейстоцена и голоцена (аллювий) на территории Азии, Европы и Северной Африки, их ареал занимал степные и лесостепные зоны. Благоприятный климат обеспечивал животных богатой кормовой базой, поэтому размножение происходило в течение всего года (Боголюбский, 1959). Современные породы крупного рогатого скота относятся к полиэстральным животным, у которых центральное звено гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы не чувствительно к гормону эпифиза, поэтому у них яичники функционируют в течение всего года (Шорт, 1987).
В степной зоне России неоднократно описано явление летнего анэструса у коров (Нежданов, Да-шукаев, 1995). Его причиной является перегревание организма (тепловой стресс), приводящее к снижению оплодотворяющей способности спермы и повышенной гибели эмбрионов на ранних стадиях развития (Ельчанинов и др., 1997). В умеренных широтах наблюдали сезонную динамику эндо-
2
1
2
СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА РАЗМНОЖЕНИЯ КОРОВ
237
кринной функции яичников (Rosenberg et al., 1982). О механизме синхронизирующего действия внешних факторов на репродуктивную функцию коров сведений мало. В Воронежской области оплодо-творяемость коров летом зависит от атмосферного давления, температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха (Власов, 1996).
Сезонно размножающиеся животные (северные олени, лоси, овцы) синхронизируют свой репродуктивный цикл с внешними условиями таким образом, чтобы рождение потомства происходило в период года, когда животные наиболее полно обеспечены разнообразным кормом. Роль внешнего синхронизирующего сигнала выполняет световой режим. Свет воспринимается сетчаткой глаза, где трансформируется в электрические сигналы. Они передаются через супрахиазмати-ческое ядро гипоталамуса в эпифиз, усиливая продукцию мелатонина (МТ) в ночное время суток (Lincoln, 1998). Таким образом, изменение уровня МТ в крови зависит от суточного ритма освещения и сезонных изменений продолжительности дня. Он выполняет роль синхронизатора функции репродуктивной системы с годовым ритмом изменения светового режима. Наиболее вероятным местом действия МТ на гипоталамо-гипофизарно-гонадную систему является медио-базальный гипоталамус, где происходит регуляция ритмического выделения гонадотропин-ри-лизинг-гормона. Имплантация эпифизэктомиро-ванным овцам в эту зону МТ, имитирует весь спектр эффектов светового режима на репродуктивную функцию (Lincoln, 1998).
Спектральный анализ временных рядов частоты отелов в двух хозяйствах, расположенных на 61°6' с.ш., показал наличие одного основного ритма с периодом 12 мес. (см. рис. 3), что свидетельствует о существовании цирканнуального ритма зачатий у коров на Севере. В то же время в сезонной динамике отмечаются два максимума частоты отелов и зачатий (см. рис. 2). Это означает, что за рассматриваемый период акрофазы сезонных ритмов частоты отелов и зачатий изменяют свое положение, однако наиболее часто отелы наблюдаются зимой и летом (рис. 2а), а зачатия - весной и осенью (рис. 26). Полученные результаты свидетельствуют о том, что на Севере во время весеннего и осеннего равноденствия на организм коров действуют внешние факторы, синхронизирующие ритм зачатий.
Кроме светового режима и климатических факторов, синхронизирующую роль может выполнять электромагнитное поле (ЭМП) Земли. В северных широтах отмечается полугодовой ритм изменений ЭМП Земли. Магнитные бури наиболее часто наблюдаются в период весеннего (март-апрель) и осеннего (август-сентябрь) равноденствия (Оранский, 1988). Мы установили, что именно в эти пери-
оды в окрестностях г. Сыктывкара повышена частота зачатий у коров. В настоящее время широкое распространение получила мелатониновая гипотеза, в основу которой положены следующие факты: ЭМП влияет на активность ферментов, участвующих в метаболизме и синтезе МТ (Долгачева и др., 2000); под действием ЭМП уменьшаются биосинтез (Рапопорт и др., 2001) и экскреции с мочой продуктов метаболизма МТ (Bergiannaki et al., 1996); Мт может оказывать прямое действие на функцию яичников - в клетках стенок фолликула и желтого тела обнаружены рецепторы МТ (Niles et al., 1999); высокий уровень МТ подавляет продукцию эстрадиола и наоборот, при его пониженном уровне в крови повышается содержание эстрадиола (Kauppila et al., 1987).
Полученные результаты позволяют предположить, что весеннее и осеннее усиление геомагнитной активности на Севере подавляет синтез МТ в эпифизе и / или в яичниках у коров, что способствует усилению фолликулогенеза в яичниках и повышению частоты зачатий
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.