Czym zajmuje się nauka o fizjologii zwierząt? Poznaj podstawy funkcjonowania organizmów zwierząt. | Leonzoo.pl
Marcin Jankowski | Leonzoo.pl → 31/10/2024 (22:03) → 31/10/2024 (22:03)Fizjologia zwierząt jest nauką o czynnościach organizmów, o dynamice zjawisk życiowych w organizmach zwierzęcych. Badanie tych zjawisk utrudnione jest przez fakt, że są one wzajemnie z sobą powiązane, zależne od siebie i od warunków środowiska zewnętrznego. Każdy proces życiowy jest zlokalizowany w narządach, tkankach czy komórkach organizmu, jest więc nierozerwalnie związany ze strukturą ciała zwierzęcia. Ponieważ podłoże materialne (komórka, tkanka, narząd), w którym badamy przebieg procesu, ulega w tym czasie widocznym zmianom (stan aktywnej działalności), zadaniem fizjologa będzie nie tylko zbadanie samego procesu, lecz i uchwycenie zmian zachodzących w tym czasie w strukturze. Fizjolog, badając zjawiska życiowe organizmów zwierzęcych, bada więc funkcję ich żywych struktur.
Podstawy fizjologii zwierząt
Współczesne zróżnicowanie nauk morfologicznych wynika z postępu i rozwoju i stałego rozszerzania zarówno zakresu, jak i metod badawczych. Wszelkie odkrycia w zakresie nauk morfologicznych stanowią dla fizjologa w wielu przypadkach podstawę do rewizji poglądów na temat funkcji oraz do stanowienia nowych hipotez fizjologicznych. Tak np. po wykryciu w morzach północnych ryb pozbawionych hemu i erytrocytów powstało nowe zagadnienie: jaki jest mechanizm transportu tlenu do komórek ciała tych zwierząt.
Ścisłe powiązanie fizjologii z naukami morfologicznymi wynika również z historii jej rozwoju, powstała ona bowiem jako potrzeba wyjaśnienia funkcji narządów, które znacznie wcześniej znane były morfologii, pojętej wówczas jako nauka opisowa. Fizjolog, badając jakiekolwiek zwierzę, musi wiedzieć, jaki organizm jest obiektem jego badań. Wynika więc z tego, że koniecznością staje się opanowanie podstawowych zasad i kryteriów systematyki.
Zakres pracy badawczej fizjologa jest bardzo różny, zależnie od tego, w jakim stopniu eksperyment ma wyjaśnić badany proces. Jeśli badamy funkcję określonego narządu, wyniki otrzymane w eksperymencie będą miały charakter ogólny, w pewnym sensie wypadkowy dla danego narządu. Przy takim sposobie ujęcia wymykają się spod obserwacji poszczególne etapy procesów, odbywających się w narządzie. Wymyka się cały łańcuch zmian i przemian, jakie zachodzą w poszczególnych odcinkach narządu, a w końcowym efekcie dają ogólny obraz czynności całego narządu. Aby móc zbadać poszczególne etapy procesów w celu uchwycenia wszystkich zmian i przemian, jakie zachodzą w poszczególnych odcinkach narządu, należy się oprzeć na wiadomościach z zakresu histologii i cytologii odcinków danego narządu. Zilustruje to najlepiej następujący przykład. Jedną z ważnych funkcji, jaką spełnia nerka u wyższych kręgowców, jest funkcja osmoregulacyjna, polegająca na wydalaniu z organizmu nadmiaru wody i składników mineralnych w celu utrzymania stałego ciśnienia osmotycznego cieczy ciała w organizmie. Produktem działalności nerki będzie w tym przypadku mocz jako produkt działalności wypadkowej. Poznanie struktury morfologicznej nefronu pozwoliło ustalić, że mocz pierwotny jest przesączem krwi, w którym znajdują się wszystkie składniki osocza, z wyjątkiem białka. Biorąc pod uwagę ilość funkcjonujących nefronów i ich powierzchnię, wyliczono, że w ciągu doby nerki produkują 60 litrów moczu pierwotnego. Ilość moczu definitywnego, wydalanego w ciągu doby, wynosi przeciętnie 1 litr. Droga, jaką ma do przebycia mocz pierwotny - od kłębuszka Malphighiego do pęcherza moczowego - jest zawiła. W tym czasie w różnych odcinkach nefronu, a szczególnie kanalików krętych (zależnie od ich budowy), następuje resorpcja wody, cukru i innych składników. Ostatecznie 59 litrów moczu pierwotnego zostaje w kanalikach zresorbowane i z powrotem przechodzi do krwi.
Fizjologia swoim zakresem badań obejmuje wszelkie struktury morfologiczne. Śledzenie i uchwycenie zmian zachodzących w strukturze w czasie spełniania określonej funkcji musi się odbywać w krótszych lub dłuższych odcinkach czasu. W ten sposób można stwierdzić dynamikę badanych procesów, co szczególnie wyraźnie występuje w badaniach fizjologicznych rozwoju embrionalnego. W zakresie nauk morfologicznych embrionologia jest dziedziną zajmującą się morfogenezą, czyli powstawaniem narządów i tkanek. Bada dynamikę procesów kształtotwórczych. Ten poznawczy cel embriologii znaleźć może właściwe wyjaśnienie dopiero w poznaniu funkcji tworzących się w różnych etapach rozwoju nowych elementów morfologicznych.
Organizm zwierzęcy podlega różnym czynnikom środowiska zewnętrznego, które wywołują zmiany funkcjonalne. Z tego względu fizjologia bardzo ściśle wiąże się z ekologią zwierząt. W wielu przypadkach fizjologia i ekologia zwierząt mają wspólne cele i metody badań. Zaciera się wówczas różnica między tymi dwiema dziedzinami nauki. Jednakże dzieli je istotna różnica w sposobie ujęcia zagadnienia. Obiektem badań ekologii jest populacja i jej sposób reakcji (zachowania) na warunki środowiska zewnętrznego, natomiast dla fizjologa obiektem badań jest osobnik. Ekologia rejestruje fakt zaobserwowany w warunkach naturalnych, fizjologia natomiast korzystając często z faktów zarejestrowanych przez ekologię, bada zwierzę w warunkach eksperymentalnych i szuka związku przyczynowego reakcji oraz powstałych zmian strukturalnych możliwie w powiązaniu ze zmianami powstałymi w całym organizmie.
Badanie wielu procesów fizjologicznych jest utrudnione na skutek obecności w organizmach zwierzęcych flory bakteryjnej. Fizjolog musi zbadać zależność funkcjonalną organizmów zwierzęcych od flory bakteryjnej. Lokalizacja flory utrudnia to zadanie. Najczęściej flora bakteryjna opanowuje przewód pokarmowy organizmów zwierzęcych, a jej różnorodna działalność w danym odcinku nie jest bez znaczenia dla gospodarza (zwierzęcia). Przeważnie u zwierząt roślinożernych flora bakteryjna bierze udział w rozkładaniu tych składników pokarmu (związków), których organizm zwierzęcy nie jest zdolny rozłożyć wskutek braku odpowiednich enzymów. Z drugiej strony - bakterie jako żywe organizmy, odznaczające się właściwą im przemianą materii, zdolne są m. in. do syntezy wielu związków o dużym znaczeniu biologicznym, niezbędnych zwierzęciu, których nie może ono samo syntetyzować wskutek braku odpowiednich ku temu enzymów.
Odpowiednio zorganizowany eksperyment pozwoli fizjologowi na ustalenie zależności funkcjonalnej organizmu zwierzęcego od żyjącej w świecie jego przewodu pokarmowego flory bakteryjnej. Wyniki dotychczas otrzymane w tym zakresie prowadzą do szeregu uogólnień wskazujących, że życie zwierzęcia wyższego w warunkach aseptycznych staje się prawie niemożliwe, że flora bakteryjna nie tylko bierze udział w rozkładzie niektórych związków, ale jest również producentem ważnych związków czynnych biologicznie, witamin grupy B, a prawdopodobnie i innych, nieznanych związków, które wywierają korelujący wpływ na cały organizm.
Zależność funkcjonalną organizmów zwierzęcych od flory bakteryjnej zilustrują najlepiej przykłady. Świnki morskie, króliki, a nawet kozy hodowlane od urodzenia w warunkach aseptycznych i odżywiane optymalnym pokarmem żyły maksimum 60 dni, wykazując po upływie tego czasu niedorozwój niektórych gruczołów wydzielania wewnętrznego. Natomiast odżywianie bydła dietą pozbawioną witamin grupy B nie wpływa ujemnie na zawartość tych związków w mleku. Stanie się to zrozumiałe, jeśli weźmiemy pod uwagę, że w 1 cm3 soku żwacza znajduje się około 13 miliardów różnych bakterii.
Stosunkowo najlepiej zależność funkcjonalna organizmów zwierzęcych od flory bakteryjnej poznana została u owadów. Wiele gatunków owadów hodowanych aseptycznie nie rozwija się w ogóle, inne tylko częściowo przechodzą swój rozwój larwalny i nie są zdolne do zmiany w poczwarkę, jeszcze inne nie wydają postaci dojrzałej lub też rozwijają się w formy zdegenerowane.
Są to przykłady wybrane spośród bardzo dużej liczby dowodów stwierdzających, że flora bakteryjna jako symbiont organizmów zwierzęcych jest ważnym ogniwem biologicznym uzupełniającym ich dietę w zakresie związków, których organizmy te nie mogą syntetyzować, a nie pobierają ich również w spożywanej diecie.
Wielostronne powiązanie fizjologii z różnymi dziedzinami nauk zależne jest też od tego, jaki proces badamy. Badanie procesu odżywiania u wielu organizmów zwierzęcych zmusza fizjologa do poznania nowej dziedziny - botaniki. Znajomość roślin się konieczna chociażby z tego względu, że dla większości zwierząt rośliny są podstawowym pokarmem. Organizmy roślinne, a szczególnie rośliny zielone, mają prawie nieograniczone możliwości syntezy związków stanowiących nie tylko podstawowe składniki diety organizmów zwierzęcych, ale i bogate źródło substancji o dużym znaczeniu farmakologicznym.
Brak znajomości botaniki jest bardzo często przyczyną popełniania wielu błędów. Ogólnie przyjętym kryterium oceny pokarmu roślinnego spożywanego przez organizmy zwierzęce jest jego wartość kaloryczna, która jednak w zestawieniu z potrzebami organizmu daje tylko ogólną orientację o ilości spożywanego pokarmu. Tylko w bardzo nielicznych przypadkach spożyty przez zwierzę pokarm roślinny ulega bezpośredniemu działaniu jego soków trawiennych i tylko w tych nielicznych zawartość komórek roślinnych zostaje zwierzęciu udostępniona. Jeśli natomiast zwierzę nie produkuje soków zdolnych do rozkładu spożytych roślin i nieznaczny jest stopień ich rozdrobnienia, wówczas pokarm przesuwa się przez przewód pokarmowy niestrawiony. Jeśli natomiast w trawieniu pokarmu roślinnego bierze udział flora bakteryjna, wówczas zwierzęciu udostępnione zostają metabolity działalności flory bakteryjnej i te dopiero są właściwym pokarmem zwierząt. Oznaczenie wartości kalorycznej spożytego pokarmu jest więc w tym przypadku bezużyteczne, bo przyswajane są przez zwierzę również metabolizowane związki o zupełnie innej wartości kalorycznej niż oznaczona w pokarmie.
Zasadniczym działaniem fizjologa będzie zbadanie mechanizmu trawienia spożywanego pokarmu i zmian morfologicznych w spożytych roślinach, ponadto wyjaśnienie, jakie elementy tkanek roślinnych ulegają zmianie pod wpływem soków trawiennych zwierzęcia, a jakie pod wpływem flory bakteryjnej, w jakim stopniu różne elementy morfologiczne roślin są udostępnione zwierzęciu i jakim ulegają zmianom.
Wybór rośliny jako pokarmu nie jest tu przypadkiem, lecz dyktują go potrzeby organizmu, który wymaga określonych związków, zależnie od okresu wzrostu zwierzęcia, wieku, płci i warunków klimatycznych. W badaniach fizjologicznych zatem koniecznością staje się orientacyjna znajomość systematyki, ekologii i fizjologii roślin, jako tych dziedzin, które pomogą zrozumieć przyczyny wyboru określonej rośliny lub jej części, czasu, miejsca żerowania oraz miejsca występowania zwierząt.
Fizjologia zwierząt ze względu na swój zakres badań wiąże się również ściśle z chemią. Powiązania te wynikają z tego, że żywa substancja, której funkcje bada fizjolog, zbudowana jest ze związków chemicznych mających określoną budowę przestrzenną. W tym samym stopniu, w jakim fizjologia wiąże się z anatomią, histologią i cytologią, wiąże się również z chemią. O ile jednak histologię i cytologię można by określić jako nauki obejmujące cząsteczki w granicach widzialności przy użyciu mikroskopu, o tyle patrząc na organizm okiem chemika, widzimy w nim cząsteczki, których wielkość mierzy się Angstremami. Jest to sposób ujęcia zagadnienia od strony wielkości badanych przez nas cząstek materii.
Cechą charakterystyczną żywej substancji zbudowanej ze związków organicznych jest jej duża dynamiczność - ciągła przemiana jednych związków w drugie, ustawiczny ruch cząsteczek związków lub atomów pierwiastków. Postęp w rozwoju chemii stał się podstawą wyodrębnienia nowej dziedziny, która obejmuje chemię związków organicznych występujących w organizmach żywych czyli biochemii.
Zadaniem biochemii jest poznanie zachodzących w organizmie żywym przemian chemicznych oraz struktury chemicznej związków stanowiących podłoże życia, a jednocześnie tworzących ultrastrukturę morfologiczną, w której przebiegają wszystkie procesy chemiczne. Z dotychczasowych rozważań wynika, że biochemia z fizjologią jest tak ściśle związana, iż w wielu przypadkach - zależne od badanego procesu i stosowanych metod - zaciera się granica między tymi dwoma dziedzinami.
Wynikiem przemian chemicznych zachodzących w organizmie zwierzęcym jest uwolnienie energii niezbędnej dla procesów życiowych. Na skutek przemian chemicznych powstają w organizmie różnego rodzaju energie, a badanie tej strony zjawisk fizjologicznych możliwe jest przy odpowiednim przygotowaniu z fizyki. Fizjologia z fizyką powiązana jest w dwojaki sposób: przez badanie rodzajów energii, jaką wyzwala organizm oraz przez metodykę pomiarów tych energii.
Dziedziną niezbędną dla fizjologa jest również chemia fizyczna. W wielu działach fizjologii znajomość chemii fizycznej staje się koniecznością nie tylko ze względu na metodykę badan. Przygotowanie z tej dziedziny pozwala także zrozumieć i wyjaśnić szereg ważnych zagadnień, zwłaszcza z zakresu wymiany gazowej, zjawisk chłonienia i wydalania, przewodnictwa nerwowego oraz wymiany składników między organizmem a środowiskiem zewnętrznym, między narządami a cieczami ciała w organizmie.
Fizjologia zwierząt, jak każda nauka, w zależności od postępu i rozwoju innych dziedzin rozwijała się i rozwija się nadal, obejmując coraz szerszy zakres zagadnień i zjawisk.
Odkrywaj najlepsze produkty dla psów i kotów, małych zwierząt oraz ptaków!
Z Leonzoo.pl masz możliwość kupić wyselekcjonowane karmy dla psów i kotów oraz suplementy diety, a także witaminy w postaci różnych produktów dla innych zwierząt domowych. Nasza gama produktów to artykuły żywieniowe, akcesoria nie tylko dla psów i kotów, ale również dla ptaków, małych zwierząt oraz wszystko co wiąże się z akwarystyką.
