23.11.2013r.

BEHAWIORALNA I FIZJOLOGICZNA ADAPTACJA ZWIERZĄT DO ŚRODOWISKA

Bodźce a sterowanie zachowaniem się zwierząt

Obieg informacji

To podstawowy warunek regulacji i koordynacji procesów na różnych poziomach organizacji

Główne kanały łączności

-układ nerwowy i rew płynąca w naczyniach

↓

Impulsy nerwowe i cząsteczki chemiczne (to nośniki informacji)

Dopływ informacji do zwierząt i funkcjonowaniu narządów zmysłów

-rejestrowanie zmian parametrów środowiskowych (percepcja)

-precyzyjne porozumiewanie się zwierząt (komunikacja)

Obieg informacji u zwierząt

-jakie rodzaje inf mogą być przekazane? Rodzaje bodźców

-w jaki sposób inf są odbierane? Doskonalenie struktur odbiorczych

-jak odbierana inf jest przetwarzana i gdzie przesyłana? Mechanizm obiegu inf u zwierząt

-przez kogo odbierane? Porozumiewanie się wewn-, i międzygatunkowe

Informacja- Bodziec

-w fizjologii: zmiana środowiska zewn lub wewn prowadząca do pobudzenia swoistego receptora (narządu odbiorczego)

-w behawiorystyce: każda zmiana w środowisku zewn lub wewn wywołująca, wyzwalająca, modyfikująca lub hamująca zachowanie się zwierząt

Rola bodźców w sterowaniu funkcjami związanymi z zachowaniem się zwierząt

DZIAŁANIE UCZYNNIAJĄCE (pozytywne)	DZIAŁANIE PRZECIWSTAWNE (negatywne)
Mobilizujące -podnoszące napięcie (tonus):	Demobilizujące -obniżające napięcie (tonus):
Mięśni, receptorów, nerwowe
-wywołujące (podtrzymujące) stan czuwania	-powodujące senność
Motywujące (np. wyzwalające, podnoszące poziom popędu)	Obniżające poziom popędu (np. bodźce awersyjne hamujące głód)
Wywołujące reakcję odruchową Wyzwalające reakcję popędową Np. cechy morfologiczne i odgłosy potomstwa, sylwetka lecącego ptaka	Hamujące reakcję odruchową Powstrzymujące lub hamujące reakcję popędową
Orientujące np. dźwięki dla echolokacji	Dezorientujące np. ultradźwięki o częstotliwości zbliżonej do nietoperzy wydawane przez ćmy i wykorzystane do obrony
Synchronizujące lub wyzwalające okresowość (rytmikę biologiczną organizmu) np. temperatura, światło
Ogólne informujące np. wokalizacja	Dezinformujące np. barwa odstraszająca, feromony, znieruchomienie

Działanie bodźców wywołujące reakcję odruchową i wyzwalające reakcję popędową np. cech morfologicznych

-Bodźce wyzwalające są typowe dla gat

-zabarwienie części ciała wyzwalające zachowanie agonistyczne: czerwona barwa podbrzusza u ryby ciernika i czerwono rdzawe pióra na części piersiowej u ptaka rudzik

-agresywne zachowanie się ciernika wywoływały atrapy o nieprawidłowym kształcie w porównaniu z kształtem ryby, ale z dolną częścią koloru czerwonego; wierny model, pozbawiony jednak czerwonego brzucha -> brak reakcji

Działanie dezorientujące bodźców

-emitowanie specyficznych komunikatów dźwiękowych przez orangutany w sytuacji zagrożenia

-używanie „narzędzi” do modulowania częstotliwości odgłosów: przykładanie liści w celu obniżenia tonu ich wokalizacji-> stwarza pozory, że są dużo większymi zwierzętami

Informacje- bodźce

-energia elektromagnetyczna i termiczna: światło promieniowanie podczerwone, bodźce termiczne

-energia mechaniczna: dźwięk, dotyk, ucisk

-informacje o oddziaływaniach chemicznych: smak, zapach

Receptory

-wyspecjalizowane struktury, które odbierają bodźce i przekształcają je w pobudzenia nerwowe

-budowa receptorów zależy od typów energii, jaką są pobudzane

Mechanizm odbioru informacji

-elementy pomocnicze (niesensoryczne)- ułatwiają proces zbierania inf ze środowiska

-elementy przetwornikowe (komórki sensoryczne)- tu zjawisko recepcji: bodziec jest przekształcany w potencjał bioelektryczny, który może być przekazany jako sygnał do centralnego ukł nerwowego

-przewodzące nerwy eferentne (dośrodkowe)- stanowiące część przetworników lub będące z nimi w kontakcie; przekazujące inf w postaci impulsów nerwowych do CUN

Klasyfikacje receptorów

-wg rodzaju energii (mechano-, foto-, termo-, chemoreceptory)

-wg źródła, z którego bodźce docierają do receptora (ekstero-, interoreceptory)

Mechanizm obiegu informacji

Informacja (bodziec)

↓

Receptory

↓

Ośrodkowy układ nerwowy

↓

Układy (drogi) efektorowe

Odbiór informacji

Próg pobudliwości (wartość progowa bodźca)

-najmniejsze natężenie (siła) bodźca wywołująca pobudzenie (stan czynny) w receptorze

Prawo swoistej energii zmysłów (Prawo Mullera)

Każdy receptor może być pobudzane, nie tylko przez adekwatny dla niego bodziec, lecz także przez inne bodźce (jeśli są dostatecznie silne), we wszystkich jednak przypadkach rodzaj powstającego wrażenia jest taki jak rodzaj receptora, na który zadziałał bodziec

Kodowanie informacji

-w kom sensorycznych: zamiana energii na potencjały czynnościowe (zjawisko recepcji)

-poniżej wartości progowej nie dochodzi do powstania potencjału czynnościowego

Prawo wszystko albo nic

-bodziec wywołuje potencjał czynnościowy o pełnej sile albo nie wywołuje go wcale

-potencjały czynnościowe we wszystkich nerwach mają ten sam charakter i wielkość

-na wielkość potencjałów czynnościowych nie wywiera wpływu intensywność bodźca

Jak kodowana jest inf o sile bodźca?

-intensywność bodźca jest kodowana modulacją częstotliwości potencjałów czynnościowych

Wielkość potencjałów jest taka sama, natomiast zmienia się ich częstotliwość w zależności od siły bodźca

Adaptacja receptora

Receptory różnią się pod wzgl czasu trwania ich reakcji na bodziec działający ze stałą siłą.

1. Niektóre receptory wykazują potencjały czynnościowe na tym samym poziomie przez cały czas działania bodźca

2. W innych z kolei częstotliwość potencjałów czynnościowych ulega redukcji wraz z upływem czasu działania bodźca

I typ receptorów określa się jako receptory o wolnej adaptacji, a II typ receptory szybko adaptujące się.

-Receptory reagujące na dotyk i nacisk ulegają szybkiej adaptacji

-receptory w ścięgnach, mięśniach czy bólowe adaptują się wolno

-poziom adaptacji dostosowany jest do funkcji receptora

Zoosemiontyka- nauka o sygnałach w świecie zwierząt, wyłoniona z etologii i semiotyki; zajmuje się rozpoznawaniem i klasyfikacją:

-sygnałów fizycznych i chemicznych

-znaków i symboli generowanych przez zwierzęta

-form i metod porozumiewania się zwierząt, w zakresie komunikacji wewn-, i międzygatunkowej

ĆWICZENIA

Klasyfikacja zachowanń instynktów

-instynkt związany z dążeniem do zachowania istnienia osobnika- pokarmowy, obronny (samozachowawczy), odpoczynku, badawczy (eksploracyjny)

- instynkt związany z dążeniem do zachowania gatunku- płciowy, rodzicielski

- instynkt związany z dążeniem do zachowania społeczeństwa- zespołowe żywienie się, wychowanie potomstwa, kolektywna termoregulacja, obrona, budowle społeczne

Zachowanie eksploracyjne zwierząt

-kłopoty ze zdefiniowaniem behawioru eksploracji

-zwierzęta poświęcają wiele czasu na aktywność, której funkcja jest trudna do określenia

-od zachowań będących prostym przedłużeniem reakcji orientacyjnej do ciekawości poznawczej

Eksploracje i definicje

-aktywność orientacyjno- poznawcza osobnika w jego najbliższym otoczeniu

-najczęściej w nowych stuacjach

-nieuwarunkowana na bezpośredniość

Mechanizmy behawioralno- eksploracyjne

Eksploracja- poszukiwanie, badanie; behawioru, który jest niezbędny do przeżycia zwierzęcia

Funkcje: dostarczenie informacji dla teraźniejszego i przyszłego użytku ; zaspokojenie potrzeby stymulacji

Typy zachowań eksploracyjnych zwierząt

1. Ogólna eksploracja ruchowa

Aktywność polegająca na przemierzaniu przez zwierzę przestrzeni

Zachowanie nieuwarunkowane na określony obiekt

1. Eksploracja percepcyjna

Zachowanie się polegające na wpatrywaniu się w obiekt

Możliwość patrzenia na określone obiekty ma znaczną wartość nagradzającą

Repertuar zachowań eksploracyjnych

-chodzenie- obchodzenie patrolowanego obszaru

-węszenie- węszenie podłoża, obiektu

-dotykanie- badanie otoczenia lub obiektu przez dotykanie kończynami i włosami zatokowymi

-stójkowanie- wspinanie na tylne łapy i przyjęcie postawy wyprostowanej, węszenie i wyłapywanie wibryssami ruchów powietrza

-gryzienie- gryzienie badanego obiektu

-manipulacje poruszenie i przenoszenie lub inne działanie na badany obiekt

-reakcje pielęgnacyjne

Mechanizmy zachowań eksploracyjnych zwierząt

-zwierzę może reagować na bodziec poprzez:

Reakcje wzdrygające- nagły ruch całego ciała i przyjęcie charakterystycznej pozycji (tzw przycupnięcie) np. odpowiedź u szczura na nagły bodziec akustyczny

Odruch orientacyjny – znieruchomienie, zwolnienie czynności oddechowej i skurczów serca; przechodzi w odruch celowniczy i polega na zwrocie głowy/ciała w kierunku bodźca wywołującego reakcję; nastawienie narządów zmysłu w kierunku stymulacji

Ucieczka

Adaptacyjna wartość zachowań eksploracyjnych

Behawior eksploracyjny (w porównaniu z odżywianiem się, opieką nad potomstwem, budową gniazda) trudniejszy do analizy pod kątem przystosowawczym, ponieważ:

-reakcje eksploracyjne zawierają elementy innych form behawioru

-wyzwala się przez bardzo różne bodźce (trudno wyróżnić specyficzne dla nich bodźce wyzwalające)

-charakter niecykliczny

-niedokładnie wyjaśnione konsekwencje eksploracji

Zyski i koszty behawioru eksploracji

+

Każde przypadkowe zdobycie inf odnośnie pożywienia, schronienia, nowej drogi ucieczki, dogodnego miejsca odchowu potomstwa, tworzenia przez zwierzęta mapy przestrzennej badanego środowiska

-

-narażanie się na atak drapieżnika

-odłączenie od grupy

-odniesione rany w wyniku wypadku na nieznanym terenie

Intensywność eksploracji to wypadkowa strachu przed nieznanym i ciekawość prowadzącej do nagrody

Behawior eksploracji u zwierząt młodych

-intensywność i rodzaj zależy od dojrzałości motorycznej i stopnia rozwoju percepcji

-u gniazdowników nie wszystkie narządy zmysłu są w pełni wykształcone: aktywne zaraz po urodzeniu np. u gryzoni, psów, kotów, świń

-najważniejsze reakcje eksploracji: reakcje dotykowe, później motoryczne

-a dopiero po ok. 2 tyg do miesiąca życia pojawiają się eksploracje węchowe, słuchowe, wzrokowe

-utrzymywanie młodych zwierząt w środowisku o obniżonej stymulacji może spowodować dużo poważniejsze zmiany w ich psychicznym i fizycznym samopoczuciu niż taka sama deprywacja zastosowana wobec zwierząt dorosłych

-u prosiąt i cieląt wcześnie odsadzonych do klatek i boksów mogą rozwijać się

* zachowania patoetologiczne- żucie, gryzienie elementów klatki, boksu, lizanie skóry, okaleczenie innych osobników

* zahamowanie anomalii np. przez umożliwienie młodym zwierzętom zabawy jakimś przedmiotem

Wzbogacenie środowiska (EE) to jeden ze sposobów na poprawę dobrostanu zwierząt

-umożliwia zwierzętom przejawianie jak najpełniejszego repertuaru zachowań typowych dla danego gat, w tym behawioru eksploracji

-minimalizowanie wystąpienia problemów behawioralnych u zwierząt

-cel EE to poprawa biologicznego funkcjonowania organizmu

Typy wzbogacenia środowiska

-socjalne: bezpośredni lub/i pośredni kontakt (wzrokowy, węchowy, słuchowy) z innymi osobnikami tego samego gat lub człowiekiem

-zajęciowe: mobilizujące zwierzę do aktywności (zabawki)

-fizyczne: zmiany struktury, złożoności środowiska

-sensoryczne: oddziaływanie bodźców wzrokowych, słuchowych, zapachowych, dotykowych

-pokarmowe: dostęp do różnorodnych lub nowych rodzajów pokarmu, zmiany w sposobie dostarczania pożywienia

Mechanizmy adaptacyjne behawioru rodzicielskiego i behawioru potomstwa

-zachowanie się samic wobec potomstwa zapewnia przetrwanie zarówno osobnika jak i gatunku (znaczenie adaptacyjne)

-obejmuje karmienie, utrzymanie w czystości otoczenia potomstwa, zapewnienie ochrony i optymalnych warunków dla rozwoju noworodka, komunikację samica-potomstwo

-zachowanie potomstwa we wczesnym okresie życia (okres neonatalny)

-znaczenie aplikacyjne wiedzy i prawidłowy przebieg to pomyślny rozwój i odchów młodych oraz sukces hodowlany

Behawior rodzicielski

-uzależniony od aktywacji hormonalnej

-jednym z aktywujących go hormonów jest prolaktyna, która razem z hormonami estrogennymi wpływa na aktywację gruczołu mlekowego- zapoczątkowuje laktację u ssaków

-PRL warunkuje przeżycie młodych po urodzeniu i uruchamia czynności instynktu macierzyńskiego; rola w przygotowaniu i utrzymaniu w laktacji aktywności sekrecyjnej gruczołu mlekowego

Prolaktyna- hormon wszechstronny

-działanie endokrynowe: wydzielany przez gruczoł hormon jest uwalniany do krwiobiegu

Krew → narządy →receptory błonowe

-działanie bardziej bezpośrednie- czynnik wzrostu, neurotransmiter lub immunomodulator- z pominięciem uwalniania hormonu do krwi

Funkcje

-istotna rola w adaptacji zwierząt do środowiska

-osmoregulacja: przy zmianie środowiska życia przez zwierzęta np. u ryb ze słono- na słodkowodne

-wzrost i rozwój: wpływ na rozwój i utrzymanie czynności gruczołu mlekowego, stymulacja wzrostu ciała, wzrost piór, mieszków włosowych

-metabolizm: przemiana lipidów i węglowodanów, pobudzenie apetytu

-behawior: kontrola zachowań rozrodczych, rodzicielskich, migracji ryb i ptaków, bekawioru aktywnego i pasywnego

-immunomodulacja: wzmacnia odpowiedź odpornościową

-rozmnażanie: 38% aktywności PRL na procesy rozrodcze

Progesteron i estradiol- behawior opiekuńczy

-owce niepłodne- na skutek przecięcia jajowodów, otrzymywały różne dawki progesteronu i estradiolu, a następnie przyłączano do nich jagnięta

-stwierdzono, że zachowanie macierzyńskie może pojawiać się niezależnie od przebytego porodu

Behawior macierzyński u klaczy

-pierwsze przejawy instynktu macierzyńskiego: lizanie i obwąchiwanie noworodka przez samicę

-reakcje obronne (agresja matczyna)- ochrona potomstwa

-brak wpływu wieku i doświadczenia klaczy na częstotliwość lizania i obwąchiwania źrebięcia

-brak agresji u klaczy źrebiących się w boksach o zabudowanych ścianach, a w ażurowych agresja w stosunku do sąsiadek

Etapy rozwoju behawioru młodych zwierząt- źrebięta

-okres zależności: pierwsze 4 tyg źrebię blisko matki, bliski kontkat

-okres socjalizacji: II i III m-c, nawiązywanie kontaktów z innymi końmi

-okres stabilizacji i rozwoju niezależności: od IV m-ca źrebię stopniowo niezależnie od matki i innych koni, zachowanie typowe dla wzorca behawioru typowego dla dorosłego osobnika

Etapy rozwoju behawioru młodych zwierząt- szczenięta

-etap noworodka: pierwsze 2 tyg- stopniowa aktywacja poszczególnych zmysłów(rozwój reakcji ruchowych, jako pierwsze, reakcje dotykowe, później motoryczne, kolejnie węchowe, słuchowe, wzrokowe)

-etap socjalizacji: 3-4 do 12 tydz

Psia socjalizacja3-7 tydzień;

socjalizacja z człowiekiem 8-12 tydz

-etap dorastania: (szczenię→ dorosły pies) 12-16 tydz

Wpływ zachowania samicy na kształtowanie się behawioru potomstwa

-reakcje behawioralne młodych zwierząt to głównie zachowania instynktowne

-przy ontogenezie behawioru znaczenie mają także procesy uczenia, nabywania reakcji behawioralnych drogą naśladowania osobników dorosłych

-ranga samicy w stadzie może mieć znaczenie w zajmowaniu pozycji przez potomstwo w hierarchii