Морфологические особенности сердца и легких нетопыря

УДК 599.426
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕРДЦА И ЛЕГКИХ НЕТОПЫРЯ
МАЛОГО (PIPISTRELLUS PYGMAEUS)
В.В. Гриб, Е.Н. Зайцева, Е.В. Зайцева, И.Л. Прокофьев
В статье приведены данные по морфологии сердца и легких Pipistrellus pygmaeus. В ходе
исследований были изучена макрометрические показатели сердца и легких, а также исследована
зависимость массы сердца нетопыря малого от общей массы тела.
Ключевые слова: рукокрылые, Pipistrellus pygmaeus, сердце, легкие, морфология
Введение
Рукокрылые – это единственная группа млекопитающих, которые способны летать
как птицы. [1, p. 957] Эволюция данных животных шла по пути приспособления к полету
и, соответственно, освоения воздушной среды обитания, что сопровождалось глубокими
изменениями их биологической организации. [2,3] Как известно органы способны
изменяться в зависимости от образа жизни и нагрузки, оказываемой, на организм, в том
числе на сердце и легкие. Вместе с тем размеры сердца летучих мышей более близки к
размерам сердца птиц, нежели млекопитающих.[4, с.175] У самой мелкой летучей мыши,
пятиграммового нетопыря (Pipistrellus), сердце в два раза крупнее, чем это
предсказывается для нормального млекопитающего такого же размера, и очень близко к
величине, предсказываемой для птиц.[4, с.175] Следовательно в строении тела
рукокрылых имеется ряд важных морфологических приспособлений к полету:
1. хорошо развитые летательные мышцы [1, p. 960],
2. относительно большие размеры сердца и легких [5, p. 248; 6, p. 52; 7, p. 3050],
3. высокая частота сердечных сокращений и взмахов крыльями [8, p. 35],
4. большие минутный объем сердца и диффузионный объем легких [7, p. 3052, 9, p.
30]
5. оптимальный альвеолярно-капиллярный барьер [1, p. 963]
6. физически приспособленные дыхательные пути [10, p. 8].
Данные адаптации обеспечивают эффективное поступление кислорода в организм
рукокрылых и доставку его к тканям, что необходимо для поддержания высокой скорости
метаболизма [7, p. 3062].
Целью исследования было выявить черты адаптации к полету в морфологии сердца и
легких у нетопыря малого (Pipistrellus pygmaeus). Полученные результаты исследования
расширят и дополнят сведения по морфологии летучих мышей.
Материал и методы исследований
Объектом исследования был выбран нетопырь малый (Pipistrellus pygmaeus) - Малый
нетопырь – очень маленькая летучая мышь. Мех короткий и очень густой. Брюшная
сторона светлее спины, которая обычно песочного или рыжевато-коричневого цвета. Уши
и лицевая маска относительно светлые, коричневые. В основном более сильно тяготеет к
лесам по берегам рек, низменностям и различным водным объектам. Селится в
постройках человека, реже – в дуплах деревьев и других щелевидных укрытиях.
Спаривание происходит после окончания лактации, с выраженным гоном или на зимовках.
В выводке 1-2 детеныша. Рождение обычно происходит во второй половине июня.
Выводковые колонии включает от нескольких десятков до сотен особей. Вылет на охоту
происходит в ранних сумерках. Охотится на ограниченной территории. Охотится в
основном на представителей отряда Diptera, Hymenoptera, поденок и златоглазок. [11,
с.61.]
Для изучения в июле 2014г местными жителями нам были переданы 6 особей (3-♂,
3-♀) нетопыря малого (Pipistrellus pygmaeus) из деревни Кукуевки Навлинского района,
расположенной в 1 км. от реки Десны. Животные имели признаки серьезных повреждений
тела, полученные в результате разрушения домашней постройки, где они обитали.
Особь перед умерщвлением, взвешивали на торсионных весах, затем
обескровливали, путем вскрытия сонной артерии и яремной вены в течение 90-120 секунд
в висячем положении (Комаров А.В., 1981). Анатомическое вскрытие тела летучей мыши
проводили согласно методике предложенной А.В. Жаровым (2000). При работе с
рукокрылыми полностью соблюдали Международные принципы Хельсинской декларации
о гуманном отношении к животным.
Объектами исследования служили сердце и легкие взрослых особей нетопыря
малого При исследовании было проведено полное макроморфометрическое описание
сердца и легких.
После извлечения сердце освобождали от сгустков крови и взвешивали на
электрических весах ВЛКТ-500М, тем самым определяя абсолютную массу. После
взвешивания проводилось измерение длины сердца (от места отхождения аорты до
верхушки), ширины (расстояние между боковыми поверхностями сердца на уровне
оснований желудочков) и толщины сердца (наибольший переднезадний размер, обычно на
уровне основания желудочков) [12, с. 304]. На основе полученных результатов определялась
форма сердца методом визиографии с определением индекса [13, с. 32]:
Если индекс был до 65%, то форму сердца считали конусовидной, от 65% до 75% эллипсовидной, и более 75% - шаровидной [14].
Результаты и их обсуждение
При исследовании самок малого нетопыря были получены следующие результаты:
ИС(1)=62%; ИС(2)=57%; ИС(3)=62%. Следовательно, форма сердца у исследуемых особей
- конусовидная. Средняя масса сердца составляет 0,43±0,02 (табл.1). Также было
проведено исследование индекса сердца самцов: ИС(1)=62%; ИС(2)=62%; ИС(3)=54%
Сердце конусовидной формы. Средняя масса сердца 0,38±0,05 (табл.1).
Таблица 1.
Параметры сердца нетопыря малого (Pipistrellus pygmaeus)
Отношение
Pipistrellus pygmaeus Число особей Масса тела,
(г) Масса сердца,
(г)
♀
3
4,21±0,2
0,48±0,05
11,4
♂
3
3,18±0,1
0,38±0,05
11,9
Вес сердца, мг
Используя полученные данные, были построены графики зависимости массы сердца
от общей массы тела самок и самцов нетопыря малого (аллометрические графики) (рис.1).
600
500
400
300
200
100
0
3014
3104
Вес тела, мг
3422
Самки
Самцы
Рис.1 Аллометрическое соотношение массы сердца самок и самцов нетопыря малого
(Pipistrellus pygmaeus)
Таким образом, у нетопыря малого (Pipistrellus pygmaeus) имеются адаптации к
полету, которые выражаются в увеличенном размере сердца.
Также были проведены измерения легких нетопыря малого. Полученные данные
отображены в таблице 2.
Таблица 2.
Параметры легких нетопыря малого (Pipistrellus pygmaeus)
Pipistrellus pygmaeus Число особей Масса (г)
Длина (мм)
Правое
Левое
Ширина (мм)
Правое
Левое
♀
3
0,38±0,04
8,3±0,2 8,6±1,9
5,0±0,5 4,0±0,5
♂
3
0,39±0,08
8,3±0,7 7,0±0,5
4,0±0,0 3,6±0,2
По общей массе легких самцы и самки не имеют существенных различий. Из
таблицы видно, что длина левого легкого немного превышает длину правого, ширина
правого немного превышает ширину левого легкого.
Заключение. Результаты исследования макро-морфологии нетопыря малого
(Pipistrellus pygmaeus) могут быть рассмотрены в качестве морфологической нормы,
характеризующей вид обитающий на территории Брянской области. Диагностического
критерия при оценке состояния рукокрылых под воздействием экзогенных и эндогенных
факторов, а также в учебном процессе на биологических факультетах высших и средних
учебных заведений, при написании соответствующих разделов учебных руководств и
пособий по морфологии рукокрылых.
The results of morphological study of heart and lungs are presented in this article. We studied
macrometric measures of heart and lungs and dependence of heart mass from general body mass.
Key words: bats, Pipistrellus pygmaeus, heart, lungs, morphology.
Список литературы
1. Mathieu-Costello, O. Geometry of blood-tissue exchange in bat flight muscle compared
with bat hindlimb and rat soleus muscle / O. Mathieu-Costello, J. M. Szewcsak, R. B. Logerman,
P. J. Agey // American Journal of Physiology, 262. - 1992. – Pp. 955–965.
2. Кузякин, А.П. Летучие мыши / А.П. Кузякин. – М.: Высшая школа, 1950. – С.
234–387.
3. Стрелков, П.П. Экологические наблюдения за зимней спячкой летучих мышей
(Chiroptera. Vespertilionidae) Ленинградской области // Морфология и экология
позвоночных / П.П. Стрелков. – Л., 1971. – С. 251–303.
4. Шмидт – Ниельсен, К. Размеры животных: почему они так важны? / К. Шмидт –
Ниельсен. – М.: Мир, 1987. – 259 с.
5. Jurgens, J. D. Blood oxygen transport and organ weight of small bats and small nonflying mammals / J. D. Jurgens, H. Bartels, R. Bartels // Respiration Physiology, 45. 1981. – pp.
243–260.
6. Maina, J. N. The structural functional correlation in the design of the bat lung. A
morphometric study / J. N. Maina, A. S. King // Journal of Experimental Biology, 111. 1984. –
pp. 43–63.
7. Maina, J. N. What it takes to fly: the structural and functional respiratory refinements in
birds and bats / J. N. Maina // Journal of Experimental Biology, 203. 2000. – pp. 3045–3064.
8. Thomas, S. P. The physiology of bat flight / S. P. Thomas // Recent advances in the
study of bats. - Cambridge: Cambridge University Press, 1987. - 470 pp.
9. Maina, J. N. Comparative respiratory morphology: themes and principles in the design
and construction of the gas exchangers / J. N. Maina // The Anatomical Record, 261. 2000. – pp.
25 – 44.
10. Canals, M. A simple geometrical pattern for the branching distribution of the bronchial
tree, useful to estimate optimality departures / M. Canals, F. F. Novoa, M. Rosenmann // Acta
Biotheoretica, 52. 2004. – pp. 1–16.
11. Горбачев, А.А. Пространственно-временная структура фауны рукокрылых
(MAMMALIA, CHIROPTERA) Брянской области/: дисс. канд. биол. наук/ А.А.Горбачев.
Брянск, 2013. – 210 с.
12. Жедёнов, В. Н. Легкие и сердце животных и человека / В. Н. Жедёнов. - М.:
Высшая школа, 1961. - С. 215 - 412.
13. Чиркова, Е. Н. Морфология сердца и его внутренних структур млекопитающих
разных экологических групп: дис. канд. биол. наук / Е. Н. Чиркова. – Оренбург:
Оренбургский государственный университет, 2009. – с. 32.
14. Горбачев А.А. Особенности морфологии сердца и легких позднего кожана
(EPTESICUS SEROTINUS SCHREBER, 1774)/ А. А. Горбачев, Е. В. Зайцева, И. Л.
Прокофьев.//Вестник Брянского государственного университета. Точные и естественные
науки.-Брянск: РИО БГУ, 2012. №4.-С. 66-69
Об авторах
Гриб В. В. – аспирантка Брянского государственного университета имени академика
И. Г. Петровского, [email protected]
Зайцева Е.Н. – студентка Брянского государственного университета имени академика
И. Г. Петровского
Зайцева Е.В. – доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой зоологии и
анатомии Брянского государственного университета И.Г. Петровского, [email protected]
Прокофьев И.Л. – кандидат биологических наук, доцент Брянского государственного
университета имени академика И.Г. Петровского, [email protected]