CC BY
12
AviteПma centripunctata, Thysanezia giardi и Stilezia globipunctata.
Наиболее широко распространены виды Moniezia expansa (321 экз.), M.benedeni (202 экз.), соответственно 37,2% и 20,6% были обнаружены в обследованных тонких
кишечниках овец. Интенсивность инвазии животных с
AviteШna centripunctata составила (168 экз.) 18,1%; с Thysanezia giardi (139 экз.) 14,1%; с M.alba (127 экз.) 12,9% и с Stilezia globipunctata (24 экз.) 2,4% (таблица 3).
Таблица 3
Видовой состав аноплоцефалят у овец по результатам гельминтологических вскрытий_
Вид гельминта Интенсивность, экз./ гол
Moniezia Moniezia Moniezia Avitellina Thysanezia Stilezia
expansa benedeni alba centripunctata giardi globipunctata
Кол-во цестод 321 202 127 168 139 24
В среднем, экз. 3,9 1,5 0,9 1,3 1,1 0,1
ИИ,% 37,2 20,6 12,9 18,1 14,1 2,4
Таким образом, в условиях Нахчыванской АР аноплоцефалятозы овец имеют широкое распространение. Овцы начинают заражаться сразу после выгона на пастбище, в конце апреля. Широкому распространению аноплоцефалятозов овец во всех районах Автономной Республики способствует наличие пастбищ с высокой численностью промежуточных хозяев аноплоцефалят.
Максимальная зараженность овец аноплоцефаля-тами оказалась на суходольных пастбищах, ЭИ составила 48,3%. При выпасе на абсолютно суходольных и заливных пастбищах инвазированность в среднем составила, соответственно 33,5% и 18,2%.
Заключение. Результаты копроовоскопических исследований и гельминтологических вскрытий показали, что аноплоцефалятозы овец имеют широкое распространение в условиях Нахчыванской АР. Ими поражено 50,9% овец. В кишечниках овец обнаружено 6 видов аноплоцефалят: Moniezia expansa (ИИ 37,2%, 3,9 экз./гол); M.benedeni (ИИ 20,6%, 1,5 экз./гол); Avitellina centripunctata (ИИ 18,1%, 1,3 экз./гол); Thysanezia giardi (ИИ 14,1%, 1,1 экз./гол); M.alba (ИИ 12,9%, 0,9 экз./гол); Stilezia globipunctata (ИИ 2,4%, 0,1 экз./гол).
Максимальная зараженность овец аноплоцефаля-тами оказалась на суходольных пастбищах (48,3%). Изучение степени зараженности овец аноплоцефалятами и видовой состава аноплоцефалят с учетом местных природно-климатических условий позволяет проводить в рациональные сроки мероприятия против аноплоцефаля-тозов в условиях Нахчыванской АР.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ивашкин В.М., Орипов А.О., Сонин М.Д. Определитель гельминтов мелкого рогатого скота. Москва: Наука, 1989, с.29-48.
2. Мамедов Э.Н. Эпизоотология аноплоцефалятозов мелкого рогатого скота в Нахчыванской Автономной Республике // Вестник Алтайского Государственного Аграрного Университета. Барнаул, 2011, № 6 (80), с.79-81.
3. Мигачева Л.Д., Котельников Г.А. Копроовоскопи-ческая диагностика стронгилятозов овец // Тр. Всес. ин-та гельминтол.им. Скрябина Москва, 1989, т.30, с. 87-92.
4. Кузнецов М.И. Анорлоцефалятозы жвачных животных. Москва: Колос, 1972, 199 с.
ПРОБЛЕМА СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ НЕЙРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА: РЕЗУЛЬТАТЫ ФРАКТАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЯДЕР ГИПОТАЛАМУСА
Молчатский Сергей Львович
Канд. физ- мат. наук, доцент кафедры «Химии, географии и методики их преподавания», Поволжская государственная социально-гуманитарная академия, г. Самара
Многие биологические структуры и процессы обладают фрактальными свойствами и характеризуются масштабной инвариантностью и дробной размерностью [1, 2]. Их сложная структура не поддается строгому описанию в традиционных рамках. В этих целях все шире используются теория фракталов и мультифракталов [2] с позиций которых можно охарактеризовать свойства самоподобия и сложного скейлинга самых разных биологических объектов и систем на кластерном уровне их организации.
Мозг человека представляет собой сложную, неравновесную динамическую систему. Структуру его составляют нейроны, морфофункциональные особенности которых достаточно хорошо изучены. Есть данные и об их фрактальной организации [5]. Но до сих пор нет четкого представления о том, какова геометрия структур, которые образуются в процессе агрегации нейронов в местах их постоянного пребывания, и какова геометрия самих ядер мозга.
В течение длительного времени строение и функции мозга изучали на двух уровнях: нейронном и ядерном. Хотя идея о том, что нервные центры состоят не из отдельных цепочек нейронов, работающих независимо друг от друга, а организованы в блоки или модули, функционирующие как единое целое, была выдвинута С. Рамон-и-Ка-халем еще в начале 20 века.
В последние десятилетия модули были обнаружены и описаны в различных отделах центральной нервной системы позвоночных животных [3], которые могут объединять от нескольких клеток до нескольких тысяч нейронов. Но геометрия этих структур оставалась неизвестной до недавнего времени, хотя мнение о кластерной организации нейронных сетей высказывалось в некоторых работах [5].
Все выше сказанное и определило направление наших исследований. В качестве объекта изучения были выбраны ядра гипоталамуса. Сложность морфофункцио-нальной организации гипоталамуса отмечается всеми ав-
торами, изучающими мозг позвоночных: огромное количество ядер, не четко очерченные границы между ядрами, черты сходства в строении и функции с ретикулярной формацией мозга, признание его интегрирующим и координирующим отделом мозга и многое другое. Проведенный нами ранее фрактальный анализ структуры ядер гипоталамуса кошки показал, что ядра имеют фрактальную кластерную организацию, что кластеры исследованных ядер обладают свойством самоподобия, т.е. масштабно-инвариантны. Различаются они по количественным характеристикам, определяемым по величине фрактальной размерности, которая в разных ядрах варьируется в достаточно широком диапазоне. В этой связи возникает вопрос о том, как же организованы ядра гипоталамуса человека, какова геометрия их структур. Что и определило цель данной работы - исследовать геометрию и фрактальные свойства структур отдельных ядер гипоталамуса человека и геометрию ядер в целом, сопоставить их с морфофункци-ональными характеристиками.
Методы исследования
В качестве материала компьютерного исследования использованы микрофотографии фронтальных срезов вен-тромедиального (ВМЯ) и латерального гипоталамиче-ского ядра (ЛГЯ) среднего гипоталамуса мозга человека, выполненные в работе [4]. В основу фрактального анализа структур этих ядер положена процедура представления их плоских электронных изображений в виде конечного дискретного множества с числом элементов порядка 104 - 105. Линейный размер элемента определялся разрешающей способностью компьютера. Анализ и обработка изображений проводились в автоматическом режиме по методике и специально разработанной программе, в основу которых
На графиках видно, что расположение экспериментальных точек на плоскости (logL, 1о&¥) с высокой точностью аппроксимируется прямой линией. Единственной особенностью распределения, связанной с конкретным ядром, является разный наклон прямой. Линейность функций распределения элементов свидетельствует о моно-фрактальности исследуемых кластеров в обоих ядрах. Этот вывод основан на исследовании распределения 104 -
положен клеточный метод расчета фрактального коэффициента D («box counting method»).
Согласно общей теории фрактальных кластеров [6, 7] распределение элементарных объектов в кластере дается функцией вида:
N (L) = (L/l)D, (1)
где: N - число элементов кластера, находящихся внутри области линейного размера L; l - линейный размер элементарного объекта. Если показатель степени D в формуле (1) универсален в интервале l<<L<<Rg, (где Rg - так называемый радиус гирации кластера - величина, определяющая линейные размеры всего кластера), то кластер называется монофрактальным, а показатель D есть фрактальная размерность кластера. В общем случае D является дробным положительным числом. Клеточная фрактальная размерность определяется формулой:
D = (log N)/ log (L/l), (2)
где: N - число элементов изображения, принадлежащих кластеру и заключенных внутри квадрата со стороной L, l - линейный размер элементов.
Результаты исследования
Путем использования уже описанной методики компьютерного анализа установлена кластерная структура ВМЯ и ЛГЯ и исследованы функции распределения структурных элементов в кластерах. Эти функции представлены (в дважды логарифмической шкале) в виде графиков на рисунке 1.
105 структурных единиц, а графики, как показано на рисунке 1, построены путем аппроксимации большого числа экспериментальных точек (около 20) - вывод сделан на основе компьютерного анализа большого объема экспериментального материала.
Путем использования формулы (2) для всех кластеров были определены их фрактальные коэффициенты, которые в обоих ядрах различаются по величине. Разные значения Б в обоих ядрах свидетельствуют о сложном
Рисунок 1. Графики распределения элементов в кластерах (а) - в ВМЯ (Б=1.870±0.001) и (б) - в ЛГЯ (Б =
1.890±0.001) гипоталамуса человека.
скейлинге кластеров, что служит показателем муль-тифрактальной их организации.
В ВМЯ значения Б лежат в диапазоне между Б = 1.848±0.004 и
Б = 1.903±0.001, а в ЛГЯ между Б = 1.874±0.001 и Б = 1.890±0.001. Отсюда следует, что в ЛГЯ разница в значениях Б составляет 0.016, в то время как в ВМЯ диапазон колебания величины Б значительно больше и составляет 0.055. Характерно, что высокие показатели Б в обоих ядрах присущи кластерам, расположенным в дорсальной области ядер, где, по данным [4], расположены крупные клетки. Низкие величины Б обнаруживаются у кластеров вентральных областей этих ядер. Примечательно, что средние значения фрактальной размерности кластеров обоих ядер совпадают (в ВМЯ Б = 1.879 ± 0.001, в ЛГЯ Б= 1.878 ± 0.002).
Таким образом, кластеры исследованных ядер обладают свойствами, присущими фракталам: нерегулярность как свойство недифференцируемости; самоподобие, т.е. они инвариантны и являются монофракталами; их фрактальная размерность дробная, отличная от Евклидовой. Разная величина их фрактальной размерности, отражающая заполнение двумерного пространства черно-белыми изображениями агрегированных клеток, демонстрирует разную сложность морфологической организации кластеров в разных областях исследуемых ядер. Подобная пространственная структура ядер позволяет отнести их к классу мультифракталов.
При всей схожести геометрии кластеров обоих ядер обнаружены и некоторые различия в их структуре. Так в ВМЯ целые области состоят из кластеров с одинаковой фрактальной размерностью (Б = 1.870 ± 0.001). Они идентичны по геометрической структуре и разница величин фрактального коэффициента значительно больше, чем в ЛГЯ, что служит показателем более выраженного локального скейлинга. Оба исследуемые ядра филогенетически являются молодыми, но ЛГЯ как самостоятельное ядро
обособляется от латеральных структур гипоталамуса позже, чем формируется ВМЯ, и в онтогенезе оно закладывается и созревает позже [4]. Возможно, этим обстоятельством и обусловлены особенности геометрии его кластеров, большинство которых, по-видимому, построено по принципу динамичных нейронных сетей, вовлекаемых в системные реакции в зависимости от текущих условий. В ВМЯ фрактальная организация одних кластеров, вероятно, изначально детерминирована на выполнение определенных функций по типу нервных центров, других - по принципу динамичных нейронных сетей, обладающих менее выраженной специализацией их нейронов. Создается впечатление, что в крупноклеточных областях ВМЯ и ЛГЯ располагаются кластеры с более высокими показателями фрактальной размерности.
Список литературы:
1. Goldberger A. L. Fractal variability versus pathological periodicity: complexity and stereotypy in disease // Perspect. Biol. Med., 1997. -V. 40. -№ 4. -P. 543-561.
2. Mandelbrot B.B. The Fractal Geometry of Nature. Freeman: New York, 1983. 468 p. (Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. М.: Институт компьютерных исследований, 2002. -655 с.
3. Андреева Н.Г., Обухов Д.К. Эволюционная морфология нервной системы позвоночных. СПб.: Лань, 1999. -С. 51-58.
4. Боголепова И.Н. Строение и развитие гипоталамуса человека. Л.: Мед., 1968. -176 с.
5. Исаева В.В., Каретин Ю.А., Черныщов А.В., Шку-ратов Ю.Ю. Фракталы и хаос в биологическом морфогенезе. Изд.: Инст. биол. моря ДВО РАН, 2004, -128 с.
6. Смирнов Б.И. Физика фрактальных кластеров. М.: Мир, 1991. 134 с.
7. Федер Е. Фракталы. М.: Мир, 1991. - 260 с.
ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ В СЕМЕЙСТВЕ CHENOPODACEAE ФЛОРЫ ПУСТЫНЬ
АЗЕРБАЙДЖАНА
Мовсумова Фарзана Гадировна
Канд. биол. наук, доцент, ведущий научный сотрудник отдел геоботаники Института ботаники Национальная Академия Наук Азербайжана, г. Баку
Вопросы охраны природы и необходимости сохранения естественной среды обитания для человека в современную эпоху приобрели глобальное значение. При решении этой глобальной проблемы необходимость сохранения биоразнообразия живой природы признается в настоящее время в числе наиболее важных задач.
Виды внутри групп никогда не бывают тождественными по экологии, а лишь подобны. В качестве критерия отнесения к одной экологической группе можно использовать не только экологический оптимум, но и сходство экологических амплитуд видов. Экологическая группа -совокупность видов, характеризующаяся сходными потребностями в величине какого-либо экологического фактора возникшими в результате его воздействия в процессе эволюции сходными анатомо-морфологическими и иными признаками, закрепившимися в генотипе. Экологические группы выделяются по отношению организмов к одному фактору среды (влага, температура, свет, химические свойства среды обитания и т. п.), однако границы
между ними условны, и имеет место плавный переход от одной экогруппы к другой. Датский ученый К. Раункиер, создал систему жизненных форм покрытосеменных, широко распространенную до сих пор ивидуальностью каждого вида.
Жизненная форма (биоморфа) - это внешний облик растения, сложившийся на уровне популяции под влиянием условий среды обитания. Морфофизиологическое обособление жизненной формы происходит под контролем генетического кода. Жизненная форма служит этапом (квантом) формообразовательного процесса - эволюционного морфогенеза.
Материалом для исследования служили собственные гербарные коллекции, собранные в период экспедиций (2002 - 2014 гг.) по геоботанике. Для идентификации растений использовались "Флора Азербайджана" [3], "Конспект флоры Азербайджана" [1] и "Конспект флоры Кавказа" [4]. Геоботанические описания проводились по
