Вопрос о механизмах биологического действия озона на развитие зародышей птиц в настоящее время окончательно не выяснен. Накопленный экспериментальный материал недостаточен, чтобы делать окончательные выводы о механизмах действия озона, а потому и проблема биологического действия озона на организм является актуальной, разрешение которой будет иметь теоретическое и практическое значение.
Окружающая нас газовая среда - атмосфера всегда в некоторой степени озонирована, поэтому мы вправе принять озон за естественный фактор среды обитания живых организмов. Уже небольшие колебания в сторону повышения привычных для организма концентрации озона в воздухе вызывают заметные изменения биотонуса организма. Перемены погоды, колебания в напряженности поля атмосферного электричества, изменение активности космической и солнечной радиации, связанные с концентрацией озона в воздухе, отражаются на жизненных процессах.

Зародыш птицы, развиваясь в естественных условиях под наседкой, имеет иные параметры электрорежима воздуха, чем в условиях искусственной инкубации в инкубаторах. Это, в частности, было подтверждено экспериментальными данными сотрудников ВНИТИП Б. М. Хаметова и Г. К. Отрыганьева, которые установили, что под наседкой степень ионизации воздуха в десятки раз выше, чем в инкубаторе.
Известно, что там, где сильнее ионизирован воздух, выше и уровень озона. Причем ион озона (Оз) относится к первичным ионам, которые главным образом и определяют величину энергоемкости воздуха, характеризующую его активность (свежесть). Ионы других газов воздуха и различных частиц, образующиеся в последующем, являются вторичными и в меньшей степени влияют на энергоемкость воздуха.
Следует также выделить исключительную способность озона образовывать легкие отрицательные ионы за счет уменьшения тяжелых отрицательных монов в процессе перезарядки: 03+М - -M+05.

Эффективность этого процесса обусловливается высоким значением электронного сродства молекулы озона, оцениваемой величиной в 2,5 зВ.
Образование озона под наседкой происходит, по-видимому, под действием статического электричества на оперении птицы и приводит к повышению энергоемкости воздуха и снижению до нового уровня тяжелых аэроионов, чем частично и объясняется лучшее развитие зародыша в естественных условиях под наседкой, чем в инкубаторе.

Но можно ли одним этим объяснить те изменения в развитии зародыша, которые наблюдаются при добавлении озона в инкубатор? По всей вероятности, нельзя, потому что и при высоких концентрациях озона (по сравнению с естественным фоном) проявляется его влияние на зародыш. Компенсацией недостающего уровня содержания озона в воздухе в процессе инкубации яиц нельзя также объяснить его действие на зародыш при прединкубационной обработке яиц. Каковы же тогда пути биологического действия озона на зародыш птицы и какие его органы и системы этот фактор воспринимают?

В экспериментальных условиях было обнаружено, что озон проникает через скорлупу внутрь яйца и вступает во взаимодействие с его содержимым. В этой связи нам представляется, что озон) вероятно, действует на растворимую фазу белка (вода + ионы) и непосредственно на молекулу белка.
Озон по своей химической природе весьма активен и способен вступать в реакцию со всеми, как органическими, так и неорганическими (простыми и сложными) веществами. Результатом реакций озона с простыми веществами являются, как правило, продукты их окисления. Что же касается реакций озона со сложными веществами, то здесь проявляются его не только окислительные, но и восстановительные свойства. Поэтому во многих случаях в реакциях озона со сложными веществами образуются совершенно новые соединения, которым дано название озониды. Все озониды, как правило, являются нестойкими, быстро распадаются с выделением энергии и атомарного кислорода.

При распаде озонидов щелочных металлов образуются их гидроокиси, вода и атомарный кислород (48% по массе). При этом распад озонидов идет через промежуточное образование гидроокисла (ОН), который как свободный радикал сам активен. Не исключено, что именно образование гидроокисей в процессе распада озонидов приводит к повышению щелочности белка, а образование воды в процессе распада озонидов, по-видимому, приводит к снижению коэффициента рефракции белка. Но имеется и другое предположение в отношении разжижения белка при действии на него озона. Известно, что озон вызывает эффект флокуляции, т. е. оказывает. действие на коллоиды, разрушает их и дезорганизирует макромолекулярные органические ассоциации, от которых зависит в целом консистенция среды. В специальных исследованиях при действии озона на белок in vitro наблюдается снижение (до 10%) его коэффициента ре-фракции.

Еще в 1934 г. было определено, что нативные белки (яичный альбумин) плохо перевариваются протеолитическими ферментами. При частичной денатурации белков скорость их переваривания ферментами увеличивается в несколько раз. Усвояемость белка для зародыша в процессе его развития, по-видимому, улучшается при обработке яиц озоном, поскольку он способен денатурировать белки. Изменение конформации яичного белка под влиянием озона может быть обусловлено гидролизом его до свободных аминокислот. При этом в процессе действия озона на белок яйца его отдельные аминокислоты также могут подвергаться изменениям.

Установлено также, что действие озона на белки в более щелочной среде усиливается. Не исключено, что перестройки в аминокислотном составе яичного белка при воздействии озона приводят к изменениям его физико-химических свойств.

Н. П. Дубинин еще в 1963 г. высказал предположение, что образовавшийся атомарный кислород в процессе диссоциации молекул кислорода и озона вызывает образование свободных гидроксильных радикалов, которые могут вступать в прямую реакцию с нуклеиновыми кислотами. Гидроксильные радикалы во вторичных реакциях приводят к образованию гидропероксидных радикалов (НО,), которые еще в большей степени способны взаимодействовать с нукленновыми кислотами. Образование свободных радикалов обнаружено экспериментально при взаимодействии озона с водой. Взаимодействие озонидов с водой также приводит к образованию свободных радикалов. Вероятно, промежуточное образование свободных радикалов может иметь место и при взаимодействии озона с белком яйца и этим могут быть обусловлены наблюдаемые нами физико-химические изменения белка. Прямых экспериментальных доказательств о влиянии свободных радикалов, образующихся при акти-вации (озонировании) кислорода, на нуклеиновые кислоты пока нет. Но вопрос этот очень важен. С ним, возможно, связано изменение наследственности организмов и поэтому дальнейшие исследования в этом направлении могут быть очень полезными.

Замеченное последействие озона на процессы эмбрионального развития предварительно обработанных яиц, выразившееся в более интенсивном росте зародыша и в возрастании вывода цыплят, видимо, вызвано изменениями в состоянии белка. Эти изменения могли быть не только в Физико-химическом состоянии и аминокислот-ном составе, но и в ферментной и витаминной системах белка, обусловливающих их деятельность при усвоении питательных веществ зародышем. Известно, ЧТо при действии озона на белок in vitro активность лизо-цима ингибируется (до 30%) без нарушения его струк-туры, потому как спустя 12- 24 ч после снятия действия озона активность его снова восстанавливается до исходного уровня. В исследованиях при воздействии озона в концентрации 180 мг/м3 в течение 15 мин на яичный белок (разведение 1:1200) было обнаружено снижение активности лизоцима до 40 - 70% с 1,32 до 0,89 мг/мл и с 0,96 до 0,54 мг/мл. Ингибирование активности лизоцима, по-видимому, снижает его ферментативное действие на углеводы белка, а это, возможно, приводит к лучшей длительной сохранности яиц.

Большую роль в обмене веществ при развитии зародыша играют витамины яйца. Но некоторые витамины, содержащиеся преимущественно в белке, часто становятся труднодоступными для усвоения зародышем. В частности, использование им биотина белка зависит от количества и активности авидина и прочности связи его с биотином. Авидин в свежем белке связывает биотин в комплексе (авидин-биотин), нерастворимый в воде, который не может быть использован организмом, в результате чего биотин теряется. Если же авидин денатурируется (например, нагреванием до 100° С), то связывание био-тина не происходит, и он остается активным. Установлено также, что при взаимодействии белка с озоном происходит изменение спектра поглощения окисленных триптофановых остатков утрачивается особенность авидина к связи с биотином. В этой связи можно допустить, что при обработке яиц озоном в белке происходит ингибирование активности авидина к связыванию с биотином в нерастворимый комплекс (авидин - биотин), и это может существенным образом отразиться на после-дующей активности биотина в процессе эмбрионального развития. Биотин также участвует в реакциях фиксации СО, при карбоксилировании пировиноградной кислоты с превращением ее в щавелевоуксусную, играющую большую роль в 'обмене веществ. Прямое воздействие озона на зародыш в период предынкубационной обработки яиц вряд ли могло быть, так как маловероятно, что он достигает его тканей. По-видимому, в результате физико-химических и морфологических изменений в белке яйца под действием озона появляются новые высоко-активные продукты белкового распада или окисленные продукты, которые не являются индифферентными для зародыша. Эти вещества по мере накопления, вероятно, в первую очередь вызывают раздражение нервных окончаний в кровеносной системе и в тканях органов развивающегося зародыша. Раздражение нервных окон-чаний, в свою очередь, влечет к возникновению сложных рефлекторных явлений, приводящих к изменению обмена веществ, и т.п.

Таким образом, можно предполагать, что действие озона на последующее развитие зародыша при предынкубационной обработке яиц сводится к нервно-рефлекторному пути, а изменения в развитии и деятельности отдельных органов (сердце, печень, легкие, желудок). И систем зародыша (кровообращение и газообмен) следует считать вторичными проявлениями ответной реакции.

Основным источником энергии для всех биологических проявлений зародыша в его развитии являются реакции окисления с участием кислорода воздуха. Дыхание - основной процесс, снабжающий живой организм энергией.

Зародыш на всех стадиях своего развития потребляет атмосферный кислород. На самых ранних стадиях его дыхание осуществляется как у представителей низших форм животных: путем простой диффузии газов, растворенных в воде.

Дыхательный обмен в начале эмбрионального развития (первые сутки) у зародыша осуществляется благодаря запасам кислорода, растворенного в содержимом яйца (в основном в желтке). Разумеется, что от количества растворенного кислорода в содержимом яиц зависит и степень дыхательного обмена зародышей в первые сутки развития. Не исключено, что растворенного кислорода в содержимом яиц не всегда хватает для удовлетворения потребности зародыша. В ряде случаев «кислородизация» яиц перед инкубацией путем 30-минутного выдерживания их в 100%-ном кислороде повышает жизнеспособность зародышей и вывод цыплят. Поэтому можно предположить, что и выдерживание яиц перед инкубацией в атмосфере озона будет способствовать накоплению кислорода в их содержимом. Это обусловливается высокой агрессивной способностью озона взаимодействовать с различными веществами, в силу чего высвобождается много кислорода. Озон обладает также более высокой по сравнению с кислородом (в 15 раз) растворимостью в воде. Уже в первые 48 ч развития зародышей в яйцах, находившихся в атмосфере озона, зародышевое дробление и дифференцировка протекают более интенсивно, чем в яйцах контрольных групп.

Дыхательный обмен зародышей имеет весьма сложный характер, что обусловлено периодической сменой ме-ханизмов дыхания. Атмосферный кислород поступает в яйцо через поры скорлупы и за счет диффузии через двухслойную подскорлупную оболочку. Проницаемость скорлупы для газов неоднородна: тупой конец на 25% более проницаем, чем острый. Различные газы проникают через скорлупу с разной скоростью. Быстрее всего проникает водород, затем углекислота и медленнее всего кислород.

Можно предположить, что при развитии зародышей поступление кислорода в яйца не всегда бывает достаточным, в силу чего потребность в нем полностью не удовлетворяется. Активный кислород (атомарный и озон), по-видимому, обладает большей способностью проникать через скорлупу яиц, чем обычный кислород. Это может быть обусловлено тем, что молекула озона имеет несимметричную и подвижную структуру, и поэтому способность такой молекулы к прохождению через различные капилляры, а также мембраны более высокая.

Имеются также сведения, что озон способен изменять градиент альвеолярно-капилля «Пого давления и тем самым увеличивать проницаемость структур, находящихся между воздухом и кровью. Поэтому причину усиления газообмена зародышей, наблюдавшуюся при воздействии озона, вероятно, следует искать в увеличении притока кислорода и поступлении его в кровяное русло. Прямое поступление озона в кровь вряд ли могло быть, так как при прохождении через клеточные мембраны кровеносных сосудов он должен рекомбинировать, т. е. превратиться в кислород как активной (атомарной), так и моле-кулярной форм. Но при распаде двух молекул озона образуются три молекулы кислорода (20;-->302), что приводит к повышению парциального давления кисло-рода. Повышение парциального давления в крови уси-ливает эритропоэз и гемопоэз. Это подтверждается опытами по инкубированию яиц при различном парци-альном давлении кислорода в воздухе. Установлено, что низкие концентрации кислорода в воздухе (не более 17%) и высокие (75- 100%) снижают жизнеспособность зародышей.

Но незначительные добавки кислорода положительно влияют на эмбриональное развитие. При этом особенно хорошие результаты были получены при уровне кислорода в воздухе, равном 32%.
Дополнительное введение кислорода непосредственно в яйца (5-10 мл в воздушную камеру) также повышало вывод цыплят до 10%.

Проникновение озона из воздуха в яйца происходит по градиенту концентраций от высокой к низкой до установления равновесия. Если рассматривать этот процесс для идеальных газов (кислород, азот и др.), то это равновесие устанавливается тогда, когда концентрации внутри и вне яйца становятся равными. Но совсем другая картина имеет место при диффузии озона внутрь яиц. Проникнув в яйцо, озон, взаимодействуя с его содержимым, распадается, превращаясь в кислород, тогда как вне его озон образуется постоянно. Создается как бы своеобразный насос для доставки кислорода.

Таким образом, имеются основания предполагать, что озонирование воздуха при инкубации приводит к ак-тивации и усилению поступления кислорода внутрь яиц и увеличению содержания кислорода в крови зародыша.

Зародыш в процессе развития проявляет различную чувствительность на внешние воздействия, а следователь-но, и функциональная нагрузка на отдельные его органы и системы будет иметь определенные пределы. Это обусловлено прежде всего сменой способов и источников дыхания и питания зародыша, а также сопротивляемостью организма. Неслучайно поэтому, что в отдельные периоды развития зародыш становится более чувствительным к воздействию внешних агёнтов. В исследованиях на эмбрионах птиц было отмечено, что озонирование в течение первой недели инкубации приводит к угнетению развития. По-видимому, в этот период дополнительная функциональная нагрузка, вызванная воздействием .озона, являясь избыточной, тормозит развитие заро-дыша. В другие же периоды, например, в течение второй и третьей недели инкубации, наоборот, дополнительная функциональная нагрузка от воздействия озона усиливает развитие зародыша.
Интересно отметить, что при постоянном озонировании в течение всего периода инкубации, развитие зародыша значительно усиливается. Почему же тогда при воздействии лишь в течение первой недели инкубации наблюдается угнетение в развитии зародыша? Нам представ-ляется, что угнетение развития зародыша при кратковременном воздействии озона в течение первых семи дней обусловлено не только критическим периодом эмбрио-нального развития, но и перестройкой, которую претерпевает организм после снятия стресс-фактора, каковым в дан-ном случае является озон. Это находит подтверждение в учении Г. Селье об адаптационном синдроме при различных стрессовых состояниях организма. Воздействие озона в начале инкубационного периода (в течение первой недели) снижало выводимость яиц на 2,6%. Но при воздействии озона в течение двух последних недель инку-бацин и постоянно с 1-го по 19-й день повысился вывод цыплят от 3,9 до 6,0%.

При изучении содержания воды в белке, желтке и в теле зародыша были замечены значительные различия для желтка и зародыша, которые связаны с периодом обработки озоном. При исследовании содержания липи-дов в желтке и в теле зародышей при воздействии озона в различные периоды инкубации также были обнаружены заметные сдвиги в структуре жирных кислот. Более значительные изменения отмечены по пальмитиновой кислоте (в желтке яиц почти во всех группах при воздействии озона в различные периоды инкубации содержание ее увеличивалось или уменьшалось соответственно содержанию этой кислоты в жире тела зародыша).

Есть основание считать, что это обусловлено усилением обмена веществ в яйцах, обработанных озоном. Все остальные жирные кислоты, входящие в липиды желтка и тела зародыша, и в частности оленовая, пальмитиновая и линоленовая, претерпевают изменения, которые связаны со временем обработки и концентрацией озона.

Было также установлено, что воздействие озона в те-чение первой недели инкубации приводит к снижению последующей жизнеспособности бройлеров (повышается отход и снижаются приросты). Но при озонировании в другие периоды инкубации проявляется положительное действие озона, повышается процент сохранения и прирост бройлеров.

Наиболее благоприятное действие озона как на выводимость яиц, так и на результаты выращивания цыплят (дифференцированно для курочек и петушков) проявляется при постоянной озонации в течение всего периода инкубации (с I-го по 19-й день). Положительное действие озона при постоянном озонировании, возможно, обусловлено его влиянием непосредственно на зародыш. Это особенно сильно проявляется тогда, когда зародыш достигает значительного развития (на 11, 15 и 19-е сутки).

При изучении дыхательного коэффициента было заме-чено, что в озонированной среде у зародышей в возрасте 11 и 15 суток на энергетические затраты используются в большей степени липиды (дыхательный коэффициент равен 7,6 и 7,3), тогда как в обычных условиях в этом возрасте, по-видимому, используется в большей степени белок (дыхательный коэффициент равен 7,8 и 7,5). Это позволяет предполагать, что более интенсивный дыхательный обмен у зародышей под влиянием озона обусловливает усиление их роста и развития за счет использования энергии при сжигании жиров желтка, тем самым белки более рационально используются по своему назначению - на биосинтез специфических белков клеток и тканей.

В период постоянного воздействия озона могут быть сдвиги и в промежуточном обмене веществ. Об этом, в частности, говорит тот факт, что при озонировании происходит увеличение запасов Си и Мо в печени и в клетках зародышей. Можно также предполагать, что озон при воздействии в процессе инкубации яиц на определенных стадиях развития зародышей достигает тканей, усиливая мышечную деятельность отдельных органов. Так, действие озона на длительно работающее сердце при повышенной нагрузке оказалось более эффективным, чем действие чистого кислорода. Усиление деятельности сердца приводит к развитию его мышц. Этим можно объяснить полученные результаты о более высоком индексе сердца у зародышей, подвергавшихся действию озона.

В процессе вылупления цыплят при воздействии озона основным приемником его становится, по-видимому, легочная ткань. Специфичность строения дыхательной системы птиц (трубчатость легких, наличие воздухоносных мешков и полостей внутри костей) объясняет неодинаковую с млекопитающими чувствительность к озону.

Вылупившиеся суточные цыплята в отдельных случаях достаточно хорошо переносят концентрации озона до
6 мг/м' воздуха. Но, как известно, лабораторные животные (мыши, крысы, морские свинки, хомячки, кролики, собаки и др.) подвержены губительному воздействию озона уже в концентрации 2,0 мг/м3. Рефлекторное действие озона на лабораторных животных проявляется даже при его концентрации, равной 0,2 мг/м3
Можно предположить, что более высокая устойчивость птиц к озону определена их эволюционной древ-ностью. В далеком прошлом концентрация озона в атмосфере Земли была намного выше, чем в настоящее время.

Птицы, в силу того что они древнее млекопитающих, могли пройти стадию адаптации к озону, и выработав-шаяся толерантность к нему могла сохраниться у них до наших дней.
Различные дозы озона как по времени действия, так и по концентрации оказывают на живой организм раз-личное, а в ряде случаев явно антагонистическое действие.

Так, например, в отдельных случаях при воздействии высоких концентраций озона на вылупившихся цыплят у них обнаруживались признаки угнетения в росте и развитии, а при действии невысоких концентраций озона цыплята лучше росли и развивались. Следовательно, как качественные, так и количественные показатели озона-ции имеют свои допустимые границы, оказывающие либо положительные, либо отрицательные дейд бия. В связи С этим одним из основных вопросов следует считать вопрос о дозах озона в технологии инкубации яиц.

Все вышеизложенное следует рассматривать как рабочую гипотезу о влиянии озонированной газовой среды на развитие зародыша птицы и на его физико-химические механизмы. Разумеется, что высказанные предположения о путях и механизмах действия озона на зародыш птицы не дают полной картины развития рассматриваемых явлений. Эти предположения лишь позволяют нам в известной мере приблизиться к пониманию развивающихся в яйце изменений под воздействием озона. Влияние озона на зародыш птиц может происходить различными путями, поэтому дальнейшее изучение его должно проводиться с учетом сложной совокупности взаимо-зависимых физиологических функций в развивающемся организме.