1.9 Лучистая энергия и освещенность

Одним из важнейших факторов внешней среды является солнечный свет, который обладает мощным биологическим действием. Под светом понимается видимая часть излучения с длиной волн от 380 до 760 нанометров (нм), которая вызывает зрительные ощущения, позволяет видеть окружающие предметы и ориентироваться в пространстве. Солнечные лучи являются единственным источником лучистой энергии для земной поверхности и атмосферы. Без солнечного света и тепла не могут жить ни растения, ни животные. Солнечная энергия нагревает поверхность земли, испаряет воду, вызывает воздушные течения и связанные со всем этим изменения погоды и климата в данной местности. Поглощаясь поверхностью земли и водой, солнечные лучи превращаются в тепловую энергию, а в растениях - в химическую энергию органических соединений.

Состав и свойства солнечной радиации. Многие тысячелетия человек не видел в солнечном свете ничего загадочного. Свет согревал его теплом, воспринимаемый глазами, давал зрительные ощущения окружающего многообразия мира. Задолго до новой эры лучи Солнца стали использоваться для лечения, а также для поднятия общего тонуса здорового организма. И никто в те давние времена не сомневался в том, что солнечные лучи белого цвета. Впервые секрет его приоткрылся английскому ученому И.Ньютону. Пропуская солнечные лучи через трехгранную стеклянную призму, он видел маленькую радугу. Белый солнечный луч, пройдя сквозь призму и попав на экран, распался на семь цветных лучей: красный, оранжевый, зеленый, желтый, голубой, синий и фиолетовый.

Дальнейшими исследованиями было установлено, что солнечный свет кроме видимых световых лучей содержит еще и невоспринимаемые человеческим глазом лучи - инфракрасные и ультрафиолетовые, а также рентгеновские и гамма-лучи, радиоволны и пр. Таким образом, было установлено, что солнечное излучение неоднородно и состоит из совокупности различных по свойствам лучей. По своей природе солнечный свет представляет электромагнитные волны, характеризующиеся определенной длиной и частотой колебаний. Чем больше число колебаний, тем короче длина волны луча. У разных видов излучений длина волны неодинакова и выражается в соответствующих единицах.

Радиоволны измеряются в километрах, метрах и миллиметрах; видимые, ультрафиолетовые, инфракрасные, рентгеновские и гамма-лучи - в нанометрах. Один нанометр равен 0,000000001м или 0,000001мм. Эти величины обычно пишут сокращенно: 1нм=1*10-9=1*10-6мм.

В солнечном спектре различают следующие лучи: инфракрасные (невидимые тепловые) с длиной волны от 760 до 3400 нм; световые (видимые) - от 400 до 760 нм; ультрафиолетовые (невидимые) - от 5 до 400 нм (лучи с длиной волны короче 280 нм поглощаются верхними слоями атмосферы). В организм лучи проникают на разную глубину: инфракрасные и красные - на несколько сантиметров, световые - на несколько миллиметров., а ультрафиолетовые - только на 0,7-0,9 мм.

Атмосфера служит фильтром естественной солнечной радиации. Если на границе земной атмосферы ультрафиолетовая часть солнечного спектра составляет 5%, видимая часть 52%, инфракрасная часть - 43%, то у поверхности земли состав солнечной радиации иной. Ультрафиолетовая часть равняется 1%, видимая

- 40%, а инфракрасная - 59%. Количество задерживаемых атмосферой солнечных лучей тем больше, чем меньше угол падения их на землю, то есть чем ниже к горизонту находится Солнце.

В течение дня и по сезонам года меняется интенсивность и продолжительного естественного освещения. Максимальное количество света на земную поверхность падает летом, а наименьшее - зимой. Интенсивность освещенности нарастает с утра к полудню и снижается к вечеру. Самый короткий день бывает в декабре, а самый длинный - в июне. Аналогичная динамика в освещении наблюдается и в животноводческих помещениях.

Влияние солнечной радиации на организм животных. Световая энергия солнца, аккумулированная растениями, широко используется животными организмами, преобразуясь в белки, жиры, углеводы и другие питательные вещества, составляющие основу жизненных процессов. В процессе эволюции высшие животные приспособились также к непосредственному восприятию света: у них развились специальные анализаторы - органы зрения. С того времени интенсивность и продолжительность освещения спектральный состав света, а главное периодическая смена дня и ночи стали предопределять ритмичность и интенсивность физиологических процессов в организме и оказывать существенное влияние на воспроизводство, рост и развитие животных.

Биологическое действие солнечной радиации на организм животного связано с ее качественным составом у поверхности Земли. Инфракрасные тепловые лучи влияют на организм как непосредственно, так и через окружающие животных предметы. Тело животных непрерывно поглощает, и само излучает инфракрасные

лучи (радиационный обмен), и этот процесс может значительно изменяться в зависимости от температуры кожи животных и окружающих предметов. В более холодной среде, чем температура тела, организм животного сам излучает тепло. Однако излишнее интенсивное инфракрасное облучение может вызвать тепловой удар и ожоги на коже.

Видимый свет имеет большое значение в жизни животных. Влияние света на организм осуществляется главным образом через зрительный аппарат, который тесно связан с центральной нервной системой. Благодаря этому животные приобретают возможность ориентироваться в пространстве и осуществлять разнообразные акты поведения. В этом отношении особо важное значение имеет прием корма, так как большинство видов животных принимают корм на свету.

Воздействие света в организме животных вызывает значительные биохимические и физиологические изменения. В результате этого происходит перестройка организма, сопровождающаяся целым комплексом изменений, степень которых во многом зависит от возраста животных. Видимые лучи света оказывают влияние на функцию центральной нервной системы и через нее рефлекторно на функции других органов. Видимый свет повышает функцию эндокринных органов, которые вырабатывают в значительных количествах гормоны с многообразным действием, в том числе и на половые железы. Световые лучи оказывают

значительное влияние на развитие яйцеклеток, течку, продолжительность случного периода и беременности. Известно, что животные в природе размножаются в определенные периоды года. Весной с увеличением интенсивности солнечной радиации и усилением секреции половых желез у большинства видов животных

половая активность возрастает. У животных северных широт случной сезон обычно короткий, у животных южных широт - более продолжительный. Это положение подтверждается тем, что деятельность половых желез у многих видов животных совпадает с увеличением продолжительности светового дня.

Под влиянием солнечного освещения у животных повышается активность окислительных ферментов, углубляется дыхание, улучшается работа органов пищеварительной системы, усиливается отложение в тканях белка, жира, минеральных веществ, пополняются запасы некоторых витаминов, что благоприятно сказывается на их здоровье и продуктивности. Солнечные лучи угнетают или убивают микроорганизмы, яйца и личинки возбудителей паразитарных заболеваний, способствуют повышению защитных факторов крови самих животных.

Недостаток естественного света может вызвать у животных стрессовое состояние. У них развивается вялость, уменьшается аппетит, угнетается половая деятельность, снижается общая резистентность организма. Такие животные более предрасположены к различным заболеваниям.

Естественное освещение может применяться следующих видов: боковое - через окна в наружных стенах, верхнее - через световые фонари и проемы в покрытии, а также через проемы в местах перепадов высот, смежных пролетов зданий и комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое.

При обеспечении естественного освещения следует помнить, что гигиеническое значение естественного освещения (рассеянного света неба и прямых солнечных лучей) определяется интенсивностью освещения и спектральным составом света, проникающего в помещение.

Естественная освещенность внутри животноводческих зданий нормируется двумя способами: светотехническим и геометрическим. Светотехническое нормирование основывается на определении коэффициента естественной освещенности (КЕО), который представляет собой отношение горизонтальной освещенности в данной точке внутри помещения (Е вн.) к одновременной наружной освещенности горизонтальной площади на открытом месте (Е нар.), освещенном диффузным светом всего небосвода. Коэффициент естественной освещенности выражается в процентах:

КЕО %=Е вн./Е нар.*100,

где Е вн. - освещенность точки внутри помещения (в лк);

Е нар. - освещенность площадки под открытым небом диффузным светом ( в лк).

Коэффициент искусственной освещенности показывает, какую долю одновременной горизонтальной освещенности под открытым небом при диффузном свете небосвода составляет освещенность в рассматриваемой точке внутри помещения.

Освещенность в любой точке внутри помещения может быть определена умножением наружной горизонтальной освещенности на величину КЕО в этой точке:

Е вн. = Е нар.*КЕО/100.

Геометрическое нормирование, или световой коэффициент (СК) устанавливает отношение остекленной площади поверхности окон к площади пола освещаемого помещения. Этот способ нормирования и контроля уровня освещенности весьма прост, но не точен, так как при одной и той же величине светового коэффициента не обеспечивается одинаковая освещенность в различных местах здания.

Между тем, в практике строительства животноводческих помещений в основном применяется геометрический метод нормирования освещенности. При этом способе не берутся в расчет световой климат местности, ориентация окон по отношению к сторонам света, наличие в помещении отраженного света от поверхности конструкций, затемняющее влияние противостоящих помещений, конструктивные особенности здания, размещение внутри помещения оборудования, светопотери при прохождении светового потока через остекленный световой проем и др.

Для сельскохозяйственных животных наиболее эффективен полный спектр освещенности. В зоне размещения коров по данным В.М.Юркова, освещенность должна составлять 75 лк (при продолжительности 14 ч в сутки), телят - 100 лк (12 ч), свиноматок, хряков и ремонтного молодняка - 100 лк (18 ч), откармливаемых свиней - 50 лк (8...10 ч). Искусственное электрическое освещение следует применять для восполнения естественного освещения, продолжительности светового дня зимой и в переходные периоды года. Нормативное искусственное освещение в животноводческих помещениях следует осуществлять люминесцентными светильниками типа ПВЛ (пылевлагозащищенные лампы) с газоразрядными лампами ЛДЦ (улучшенного спектрального состава), ЛД (дневные), ЛБ (белые), ЛХБ (холодно-белые), ЛТБ (тепло-белые) и др. Мощность люминесцентных ламп - от 15 до 80 Вт; в практике животноводства используют лампы на 40 и 80 Вт.

Спектральные характеристики света этих ламп приближаются к спектральным характеристикам дневного света (естественного).

Для искусственного освещения помещений применяются также лампы накаливания, главным образом для обеспечения уровня освещенности менее 50 лк. Они просты по устройству и надежны в работе. Однако эти лампы характеризуются низкой световой отдачей, дают малый световой коэффициент полезного действия и чрезмерную яркость света. Для большинства ламп накаливания общего назначения средняя продолжительность горения составляет 1000 ч, а в условиях животноводческих помещений срок их службы не превышает 700 ч. Для освещения в основном используют лампы накаливания мощностью от 40 до 250 Вт в светильниках типа "Универсаль " и др.

Нормируют искусственное освещение в абсолютных единицах - люксах в расчете на 1 м2 площади пола.

Значение солнечной инсоляции будет неполным, если не сказать о роли ультрафиолетовых лучей, являющихся составной частью солнечного спектра. Под их влиянием в организме животных происходит ряд физиологических изменений, характеризующихся усилением обмена азота, фосфора, кальция, липидов, сахаров, повышением уровня окислительно-восстановительных процессов. Ультрафиолетовое облучение является одним из действенных способов профилактики

рахита, остеомаляции, и других заболеваний животных, связанных с нарушением обмена кальция и фосфора в организме. Под влиянием умеренного ультрафиолетового облучения происходит повышение естественной резистентности организма и продуктивности животных. Ультрафиолетовое излучение служит мощным адаптогенным агентом, широко используемым в животноводческой практике для сохранения здоровья и повышения продуктивности животных и птицы. Ультрафиолетовая радиация оказывает не только общебиологическое влияние на все системы и органы, но и специфическое действие, свойственное определенному диапазону волн. Известно, что ультрафиолетовая радиация с диапазоном волн от 400 до 320 нм вызывает эритемно-загарное действие (область А), с диапазоном волн от 320 до 275 нм - антирахитическое и слабобактерицидное действие (область В), а коротковолновая ультрафиолетовая радиация с диапазоном волн от 275 до 180 нм (область С) оказывает повреждающее действие на биологическую ткань. На поверхности земли биологические объекты не подвергаются губительному действию коротковолновой ультрафиолетовой радиации, так как в верхних слоях атмосферы происходит рассеяние и поглощение волн с длиной 290 нм.

В последние годы с целью оптимизации локального микроклимата для новорожденных животных используют облучательные установки, имеющие комплексные источники облучения - лампы видимого света; инфракрасное и ультрафиолетовое излучения.

При выращивании новорожденных животных, особенно в условиях комплексов и специализированных хозяйств исключительно важно поддержание оптимального локального температурного режима в местах их содержания. Для этих целей используют следующие искусственные источники инфракрасных (ИК) лучей (табл. 1).

Таблица 1

Искусственные источники инфракрасных лучей

Источники ИК-излучения

Инфракрасные облучателиИКЗ-220-500ОРИ-1, ОВИ-1ИКЗК-220-500ОЭИ, ИКУФ-1ТЭ-700 и 1200ОКБ-1376АКГ-220-1000Латв.ИКОИК-220-375ГИИВ-1

Газовые горелкиГИИ-19АГК-1-38"Звездочка"ОРИ-2

С целью активизации адаптационно-защитной реактивности организма новорожденных животных и обеспечения стимулирующего эффекта режима обогрева ИК-лучами должен быть прерывистым. Поросят-сосунов обогревают круглосуточно при режиме: 1,5 ч - обогрев, 0,5 ч - перерыв в течение 26 -45 сут. Телят обогревают круглосуточно до 10-15-суточного возраста при режиме: 1 ч - обогрев и 0,5 ч - перерыв. Прерывистый обогрев осуществляется с использованием реле времени марки 2 РВМ и др.

Интенсивность инфракрасного излучения не должна превышать 0,3-0,5 кал/см2 мин. Высоту подвески ламп необходимо изменять в зависимости от возраста животных и температуры воздуха в помещении. Обычно лампы мощностью 250 Вт подвешивают на высоте 70 см от спины животного, а мощностью 500 Вт - 100-120 см.

В практике животноводства широко применяется искусственное облучение с помощью ламп различного типа. С профилактической целью ультрафиолетовое облучение (УФО) можно проводить в стойловый период, а при круглогодовом безвыгульном содержании в закрытых помещения - на протяжении всего года.

Однако следует помнить о необходимости строгого дозирования облучения (табл. 2).

Дозы УФО для животных выражаются в мВт×ч/м2 УФ излучения с длиной волны 297 нмэр. Тысячную долю эра называют миллиэром (мэр). При УФ облучении нужно знать плотность эритемного потока, падающего на животное на расстоянии 1 м от излучателя, т.е. эритемную облученность, которая характеризуется отношением падающего эритемного потока к площади облучаемой поверхности.

Однако действие УФ излучения зависит не только от уровней эритемного потока и эритемной облученности, но и от продолжительности облучения. Поэтому общая доза ультрафиолетовых лучей (УФЛ) измеряется в мВт×ч/м2. Так, например, если эритемная облученность на спине животного равна 30 мВт×ч/м2 , а продолжительность облучения 6 ч., то животное получает дозу 30 мВт×ч/м2×6 ч = 180 мВт×ч/м2. Для расчета времени облучения нужно дозу разделить на эритемную облученность лампы. В нашем случае - это 180:30 - 6 ч.

Таблица 2

Рекомендуемые дозы УФО для сельскохозяйственных животных мВт×ч/м2

Вид животных Дозы УФО

Коровы и быки250...270

Телята старше 6 мес.140...160

Телята до 6 мес.120...140

Ягнята120...140

Поросята-сосуны20...25

Поросята-отъемыши60...80

Свиноматки супоросные70...90

Куры40...50

Дозы УФ облучения можно контролировать уфиметрами-УФИ-65 или расчетным путем.

Разные УФ лампы имеют различную эритемную облученность на облучаемой поверхности на расстоянии 1 м от источника, мВт/м2

ДРТ-400475

ДРТ-10001650

ЛЭ-1520

ЛЭ-3058

ЛЭР-40325

ДРВЭД-220-16032

При увеличении расстояния от лампы с 1 до 1,5 м эритемная облученность уменьшается в 2 раза, а на расстоянии 2 м от источника - в 4 раза. Это нужно учитывать при подвеске ламп над животными. Необходимо учитывать сроки их использования (1000...1500 ч.). С увеличением времени использования интенсивность ультрафиолетового излучения ламп снижается. УФ лампы необходимо подвешивать на расстоянии, недоступном для животного, с защитной сеткой.

Дозы и время УФ-облучения

Вид и возраст животногоЛампы ДРТ-400Лампы ЛЭ (15 и 30)доза, мэр*ч/м2время облучения, миндоза, мэр*ч/м2время облучения,

Коровы и быки270-29025-40270-2905-6

Телки и нетели130-21020-25180-2104-5

Телята старше 6 мес.160-18015-20160-1804

Телята до 6 мес.120-14015-20120-1403-3,5

Поросята-сосуны20-255-1020-251-1,5

Поросята-отъемыши60-8015-1060-802-2,5

Свиноматки и свиньи на откорме80-9015-2080-903-4

Овцематки240-26030-35240-2605-6

Ягнята до отбивки220-24025-30220-2404-5

Куры - несушки при содержании: на полу20-2510-1520-252,5-3

в клетках40-505-10-

-Цыплята при содержании: на полу15-203-515-201-2

в клетках с решетчатыми стенками20-255-7-

-В клетках со штампованными стенками40-5010-12—

Примечание. Животных облучают один раз в 2-3 дн., высота облучателей с лампой ДРТ-400 - 1-2 м от спины животных, а с ЛЭ - 1,8-2,2 м.