Лекция 3. Тема «Теплорегуляция организма, влияние различных температур на здоровье и продуктивность животных» План:

1. Температура воздуха и теплорегуляция организма

2. Теплообмен между организмом и внешней средой

3. Понятие гипер- и гипотермия и их профилактика Дополнительная литература:

1. Баланин В.И. Зоогигиенический контроль микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях.-Л.: Колос. Ленингр.отд-ние, 1987.- 96 с.

2. Гигиена животноводческих объектов: Учебное пособие / В.А. Медведский. – Витебск, ВГАВМ, 2001. - с.2-36.

3. Гигиена животных: Учеб. пособие для студентов по специальности «Вет. медецина» для с.-х. вузов / В.А. Медведский, Г.А. Соколов, А.Ф. Трофимов и др. Под ред. В.А. Медведского, Г.А. Соколова. – Мн.: Адукация i Выхаванне, 2003. – 608 с.

4. Козлов Н.Б. Гипертермия: биохимические основы патогенеза, профилактики и лечения. – Воронеж: изд.- во ВГУ, 1990. – с.3-5.

5. Кондратьева М.М., Кельдюшева И.Я. Микроклимат на животноводческих фермах и комплексах.-Алма-Ата: Кайнар, 1983.-176 с.

6. Медведский В.А., Медведская Т.В. Сельскохозяйственная экология.- Витебск, ВГАВМ, 2003. -246 с.

7. Плященко С.И., Хохлова И.И. Микроклимат и продуктивность животных.-Л., Колос. Ленингр.отд-ние, 1976.-208 с.

8. Онегов А.П. и др. – Гигиена сельскохозяйственных животных. – М.: Колос, 1984. – с. 11-21.

10. Физиология сельскохозяйственных животных / А.Н. Голиков, Н.У. Базанова, З.К. Кожевников и др.; Под ред. А.Н. Голикова. – М.: Агропромиздат, 1991. – с. 167-169.

11. Юрков В.М. Микроклимат животноводческих ферм и комплексов. - М.: Россельхозиздат, 1985.-223 с.

1. Температура воздуха и теплорегуляция организма. Температура окружающей среды оказывает наибольшее воздействие на животных, так как она непосредственно влияет на тепловое состояние организма, изменяя тем самым течение жизненно важных процессов. Таким образом, температура воздуха – основной физический раздражитель организма животных.

Гигиеническое значение температуры внешней среды (воздуха и окружающих поверхностей) состоит в том, что она оказывает огромное влияние на теплорегуляцию организма животных. В зависимости от температуры внешней среды организм приспосабливает или перестраивает свою теплорегуляцию. Так, при понижении температуры увеличивается теплообразование в результате повышения обмена веществ в организме и уменьшается теплоотдача, а при повышении температуры воздуха до определенных пределов понижается теплообразование и увеличивается теплоотдача.

В организме животного постоянно протекают биохимические процессы, зависящие от температуры (превращение питательных веществ корма в животноводческую продукцию - мясо, молоко, яйцо, шерсть и др.). Кроме того, животным необходима энергия корма на поддержание физиологических функций организма. В этом отношении важно, что каждое животное располагает механизмом терморегуляции, чтобы при изменении температуры окружающей среды температура тела сохранялась постоянной.

Всех животных, имеющих постоянную температуру тела, относят к гомойтермным в отличие от лягушек, ужей, змей (пойкилотермных), у которых температура тела всегда зависит от температуры внешней среды.

Способность организма поддерживать постоянство температуры своего тела на определенном уровне при изменяющихся высоких и низких температурных условиях внешней среды называют терморегуляцией. В основе данного явления лежит постоянное относительное равновесие между процессами, обеспечивающими образование тепла (химическая) и его отдачу во внешнюю среду (физическая терморегуляция). Изменение теплообразования в организме животных связаны с температурой окружающей среды. При этом различают четыре зоны: нижнюю; теплового безразличия; пониженного обмена; верхнюю – повышенного обмена.

Очень важно знать биологические возможности регуляторных механизмов организма животных. В зависимости от вида и возраста существует определенная температурная зона, при которой организм затрачивает минимальное количество энергии для сохранения нормальной температуры тела. Эту зону называют зоной комфорта, или нейтральной термической зоной, или зоной термической индифферентности (безразличия). Нижнюю границу этой зоны составляет так называемая критическая температура, при достижении которой организм уже стремиться повысить теплопродукцию за счет повышения обмена веществ и снизить потери тепла. Уровень критической температуры внешней среды у животных зависит от кормления, состояния упитанности и шерстного покрова, а также климатических или микроклиматических условий среды (влажности и скорости движения воздуха). Так, для хорошо упитанных высокопродуктивных коров в коровниках с оптимальным микроклиматом ее считают равной 3 ^оС, а у истощенных животных она на 2 –5 ^оС выше.

В пределах термонейтральной зоны теплопродукция и теплоотдача минимальны, и расход энергии корма для образования тепла – наименьший. Величина термонейтральной зоны зависит от ряда факторов, это прежде всего возраст животных, так у новорожденных температурные зоны комфорта находятся значительно выше, чем у взрослых, диапазон температур в зоне намного выше. Так, для новорожденных поросят и ягнят различия в показателях нижней и верхней критических температур составляют всего 1 ^оС, для телят – 4 ^оС. Это свидетельствует о более высокой чувствительности новорожденных к температурному стрессу, а также о том, что для поросят и ягнят после рождения постоянный температурный режим более важен, чем для телят. У одного и того же животного границы термонейтральной зоны также подвергнуты колебаниям, что зависит от его физиологического состояния и степени тренированности к изменяющимся факторам внешней среды. При поддерживающем уровне кормления зона температурного комфорта значительно выше, чем при полноценном кормлении, и температура окружающей среды должна быть более высокой.

2. Теплообмен между организмом и внешней средой. Организм теплокровных животных имеет наиболее постоянную температуру крови, мозга, сердца и печени, температура кожи подвергается более значительным колебаниям вследствие влияния метеорологических факторов внешней среды и функционирования органов и систем всего организма. В основном температура тела у большинства теплокровных животных сохраняется в пределах 37,8 ^оС (+0,4 ^оС), несмотря на значительные колебания температуры воздуха. Исключение составляет птица, температура тела у которой в пределах 42 ⁰С.

Теплопродукция и выделение тепла. Теплокровные животные отличаются значительным постоянством температуры тела, которая поддерживается благодаря теплорегуляции. Регуляция тепла заключается в повышении или ослаблении обмена веществ и, как следствие этого, в повышении или уменьшении тепла в организме, с одной стороны, и в усилении или уменьшении отдачи тепла в окружающую среду с другой. Первую часть, зависящую от изменений энергетического обмена, называют химической терморегуляцией, вторую, связанную с рассеиванием тепла из организма – физической.

Теплорегуляция осуществляется центральной нервной системой главным образом через кожу, а также в результате многочисленных регуляторных приспособлений. Теплорегуляция выявляется у животных и в сезонных приспособлениях, или физиологических явлениях, например, в виде накопления подкожного жирового слоя в качестве запаса для теплообразования, появление более густого и длинного волоса (зимой), выпадения волоса и замены его более редким и коротким (весной). Теплообразование происходит постоянно во всех клетках организма в результате окислительных процессов. Так, в процессе расщепления 1 г белков выделяется 4,1 ккал, 1 г жиров – 9,3 ккал, и 1 г углеводов – 4,1 ккал тепла Больше всего тепла образуется в мышцах, а также в печени, почках, различных железах, легких и ретикуло-эндотелиальной системах. На долю мышц приходится до 70% продуцируемого тепла, лишь 30% теплопродукции падает на другие органы. Значительно повышают теплопродукцию низкие температуры воздуха, мышечная работа, беременность и другие факторы. Хорошее физиологическое состояние и высокая продуктивность домашних животных возможны только при условии содержания теплового равновесия организма (соответствия образования тепла их потерям).

Пути потери тепла организмом: Теплоотдача из организма во внешнюю среду происходит посредством 1) теплоизлучения (радиации). 2) испарения, 3) теплопроведения, и конвекции.

Теплоотдача теплоизлучением (радиацией) происходит путем излучения длинноволновых невидимых инфракрасных лучей с поверхности кожи и из глубины тела.

Теплоизлучение из организма увеличивается при низкой температуре и высокой влажности воздуха, при этом излучаемое тепло поглощается холодными поверхностями стен, пола, потолка, перегородок и т.д. Если температура воздуха и окружающих предметов выше температуры кожи, организм, наоборот, нагревается. Для уменьшения потерь тепла излучением необходимо хорошо утеплять стены, потолок, пол, двери и окна, а в осенне-зимний период принимать меры к снижению влажности воздуха. Об этом всегда нужно помнить, так как потеря организмом большого количества тепла в холодное время года приводит в конечном итоге к потере питательных веществ и снижению продуктивности животных.

Теплопроведение и конвекция осуществляются путем потери тепла тканями как хорошими его проводниками. Теплоотдача путем теплопроведения происходит при соприкосновении тела животных с холодным полом и землей, а также при купании и обмывании. В таких случаях может наступить переохлаждение организма, что приводит к возникновению простудных заболеваний – бронхопневмании. Сырой бетонный пол поглощает много тепла, вследствие чего, происходят неоправданные потери энергии корма на поддержание теплового равновесия организма. Вот почему следует обращать внимание на выбор строительного материала для полов, а также качество подстилочных материалов. Так, известно, что при содержании животных на полах с недостаточным количеством или плохого качества подстилочных материалов также приводит к повышенным потерям тепла и возникновению простудных заболеваний (бронхит и бронхопневмония и некоторые др.)

Конвекция представляет собой путь передачи тепла окружающему слою воздуха, который образует вокруг тела животного постоянно сменяющуюся нагретую воздушную оболочку. Теплоотдача путем конвекции тем больше, чем значительнее разница между температурой кожи и воздуха, а также чем выше влажность и скорость движения воздуха. В закрытых помещениях теплоотдача из организма в основном происходит за счет конвекции.

Теплоотдача путём испарения происходит с поверхности кожи за счет испарения пота и влаги, а также через слизистые оболочки дыхательных путей. Путем испарения теряется 20…30% всего выделяемого организмом тепла. Теплоотдача испарением с поверхности кожи животных происходит в основном за счет потоотделения, при условии, что три из перечисленных способов теплоотдачи не обеспечивают постоянство тепла в организме.

Интенсивность теплоотдачи испарением зависит от температуры, влажности и скорости движения воздуха. При высокой температуре и повышенной влажности воздуха испарение с поверхности кожи уменьшается, а при увеличении скорости движения воздуха – увеличивается. При температуре воздуха, превышающей температуру кожи животного, прекращается теплоотдача из организма, и излишки тепла накапливаются в организме, приводя к перегреванию, следствием чего может быть тепловой удар.

У свиней теплоотдача испарением с поверхности кожи значительно слабее, чем у крупного рогатого скота. Количество отделяемого пота у них, по данным К.Г. Сухомлина, не превышает 60 –80 мл/ч на 1 м² поверхности кожи. С поверхности тела коров за час может испаряться до 2л воды в расчете на 1 кг массы животного. Следовательно, за счет испарения такого количества влаги в течение суток корова может отдавать в окружающую среду до 50-54 тыс. кДж. Животным различных пород присуща неодинаковая интенсивность потоотделения. Потовых желез больше у скота южных пород, чем у животных северных и центральных, поэтому и потоотделение у них более выражено. Кроме того, в теплоотдаче также участвуют и рога.

Значительная роль в механизме теплоотдачи испарением принадлежит дыхательной системе, способность животных резко повышать частоту дыхания при одновременном уменьшении его глубины во много раз увеличивает испарение влаги а, следовательно, и отдачу тепла с поверхности дыхательных путей. По данным А.Т. Семенюта, при температуре воздуха в коровнике 15–16 ^оС частота дыхания у коров зимой увеличивается до 35…55 в минуту. У откармливаемого молодняка свиней при температуре воздуха в свинарнике в пределах 26 ^оС частота дыхания в минуту у животных достигает 85-90, при температуре 29 ^оС – 90-100 и при 32 ^оС – 130-140.

У собак и птиц, лишенных потовых желез, влага испаряется в результате учащенного дыхания с поверхности высунутого языка. У птиц в теплоотдаче активно участвует также гребень и сережки.

Таким образом, теплообмен организма с окружающей средой за счет рассмотренных выше механизмов происходит непрерывно. При сбалансированном теплообмене образование и отдача тепла равны между собой. Тогда как, при неблагоприятных условиях внешней среды, когда температура воздуха в помещении для животных выходит за пределы зоны теплового безразличия, особенно в сочетании с повышенной или пониженной влажностью или наблюдаются сквозняки, малая подвижность воздуха и т.п. В этом случае происходит нарушение теплового равновесия, наступает переохлаждение или перегревание организма, отрицательно влияющее на здоровье и продуктивность животных.

Некоторые особенности терморегуляции имеются у новорожденных животных. У них хорошо развита регуляция теплообразования, но несовершенна регуляция теплоотдачи. Новорожденные не имеют внутренних механизмов для регулирования постоянства температуры тела. Поэтому в первые дни после рождения температура тела у них в значительной степени обусловливается температурой окружающей среды. Так, например, кожа у новорожденных пропитана плодными водами и на теле находится около 2,5-3 л воды у телят и 0,27-0,3 л у ягнят, а на испарение 1 г влаги организм новорожденных расходует значительное количество энергии корма – 2500 Дж. Более совершенная регуляция теплоотдачи (физическая теплорегуляция) у новорожденных поросят устанавливается в период с 15-го по 30-й день жизни. По сравнению с ягнятами, телятами, поросята рождаются на более ранней стадии индивидуального развития, с более высоким содержанием воды в теле. Так, при рождении температура тела поросенка бывает в пределах 38-39^о, а затем резко падает, вследствие увеличения потерь тепла на обсушивание организма. Это снижение находится в прямой связи с температурой воздуха. Так, при температуре +15-20 ^оС температура тела новорожденных поросят падает на 1,6-6 ^о, а при температуре 5-10 ^оС – на 4-10 ^оС. Физическая терморегуляция у новорожденных животных устанавливается в следующие сроки: у ягнят – с 6-го по 15-й день, у телят – с 9-го по 27-й день.

3. Понятие гипер- и гипотермия и их профилактика. Несмотря на значительные возможности терморегуляции механизма терморегуляции, организм сельскохозяйственных животных может сохранять состояние теплового равновесия только в известных пределах. Так, повышение температуры до 27…35 ^оС и выше отрицательно сказывается на жизнедеятельности организма. У животных развивается тепловое перенапряжение или гипертермия. Гипертермия или перегревание животных практически встречается в виде теплового удара или хронического застоя тепла. Перегревание животных сопровождается пониженным аппетитом, вялыми процессами пищеварения и недостаточным использованием питательных веществ, замедлением слюноотделения, угнетением секреторной деятельности желудка и кишечника, снижением уровня газообмена и теплопродукции, а также потреблением кислорода, изменением морфологического и биохимического состава крови, учащением дыхания и работы сердца. Вследствие обильного потоотделения организм теряет много хлоридов и других солей, а также витаминов, особенно С и группы В. Длительное пребывание животных в условиях высокой температуры и влажности может привести к тепловому удару, нередко оканчивающемуся смертью.

Клинически тепловой удар проявляется в виде следующих признаков: повышением ректальной температуры до 42 ^оС, повышением температуры кожи, обильным потоотделением, гиперемией видимых слизистых оболочек, одышкой и учащением частоты сердечных сокращений и слабостью. Вначале у животных отмечают беспокойство и возбуждение, дрожание, а затем наступает коматозное состояние с угнетением важнейших жизненных функций, появляется шаткость ног и пенистые истечения изо рта. Смерть наступает при явлениях клонических судорог на почве паралича дыхательного центра и сердца. Выздоровление отмечается очень редко и происходит очень медленно.

Перегреванию животных способствует транспортировка в закрытых вагонах, работа или быстрое движение, перегоны в жаркие дни без водопоя, скученное содержание. Повышение температуры в помещении отрицательно влияет на продуктивность животных. При температуре в помещении 27 ^оС молочная продуктивность коров снижается на 10%, при 32 ^оС – на одну треть.

Большая чувствительность свиней к высоким температурам объясняется наличием у них толстого подкожного жирового слоя, что препятствует выделению тепла потоотделением. По этой причине у свиней в условиях повышенной температуры регуляция осуществляется путем дыхания, что часто в жаркие дни, особенно во время транспортировки, приводит к приступам сердечной деятельности. При содержании хряков в условиях высокой температуры у них уменьшается объем эякулята, концентрация сперматозоидов и количество подвижных сперматозоидов в эякуляте, а у самок тормозится приход в охоту, снижается оплодотворяемость, количество родившихся в помете поросят меньше, процент рассасывания эмбрионов в начальный период супоросности больше, увеличивается число мертворожденных поросят, жизнеспособность приплода ниже, чем в более холодные месяцы года. Свиноматки наиболее чувствительны к повышенной температуре на 8…10-й день после случки, когда происходит прикрепление оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) к слизистой матки. Из всех сельскохозяйственных животных наиболее устойчивы к высоким температурам овцы. Они долго выдерживают наружную температура при высокой относительной влажности. Густой шерстный покров овец отражает значительную часть длинноволновых лучей и тем самым препятствует проникновению тепла к коже.

Хронический застой тепла наблюдается в основном летом у откармливаемых животных (свиней и крупного рогатого скота) при содержании их в закрытых, плохо вентилируемых помещениях и обильном кормлении. Такое состояние может быть также и у молодняка сельскохозяйственных животных при содержании его в чрезмерно теплых и сырых помещениях. Клинические признаки застоя тепла: повышенная температура тела на 0,5-1 ^оС, учащение дыхания, пульса и водопотребления, вялость, снижение аппетита и продуктивности животных. Кроме того, отмечается понижение обмена веществ и окислительных процессов, а также снижение устойчивости животных к инфекционным и другим заболеваниям.

Перегревание животных или гипертермию предупреждают путем создания условий, способствующих повышению теплоотдачи и уменьшению теплообразования. Для чего в помещениях необходимо: снизить влажность, повысить скорость движения воздуха – это достигается применением вентиляции, открыванием дверей, окон. Также следует избегать скученности животных путем соблюдения гигиенических норм при их размещении.

Гипотермия или переохлаждение организма – это расстройство терморегуляции возникающие при усиленной теплоотдачи вследствие длительного воздействия холодного и сырого воздуха на мокрое тело или недостаточной теплопродукции (скудное кормление, патология желудочно-кишечного тракта и др.) с последующим возникновением ряда общих и местных реакций: снижение температуры тела и резистентности организма, простуда, отморожения. В зависимости от снижения температуры тела различают три степени гипотермии: слабая – когда температура тела в пределах 30-35 ^оС, промежуточная – температура тела –25-28 ^оС и глубокая 15-20 ^оС.

При действии крайне низких температур различают две стадии ответной реакции организма: стадию защитных приспособлений и стадию угнетения, характеризующуюся замедлением всех физиологических функций организма, падением ректальной температуры, кровяного давления, развитием параличей и смертельным исходом. Стремясь снизить теплоотдачу, животное горбится, съеживается, одновременно замедляется пульс, углубляется дыхание. При недостаточности компенсаторных механизмов по ограничению теплоотдачи в действие вступает регуляция теплопроизводства с целью повышения его. В связи с этим усиливаются обмен веществ и окислительные процессы, выделение углекислоты и потребление кислорода, повышается мышечный тонус, сопровождающийся дрожью. Эти явления приводят к лучшей поедаемости корма, активизации функций желудочно-кишечного тракта, эндокринной системы, биотонуса организма и повышению резистентности. В условиях полноценного обильного кормления снижение температуры воздуха в определенном диапазоне тренирует организм, приспосабливает его к неблагоприятным воздействиям внешней среды.

При чрезмерном и длительном снижении температуры отдача тепла может настолько превысить образование его, что организм не в состоянии поддерживать температуру тела на нормальном уровне и тогда наступает его переохлаждение – гипотермия, в результате снижения кровотока в коже температура падает и даже наступает омертвение отдельных участков (хвост, уши, особенно у свиней). Общая поверхность тела животного уменьшается, появляется озноб, пульс замедляется, дыхание становится поверхностным, отмечается гиперемия внутренних органов, нарушается кровообращение, усиливается мочеотделение. В легких развиваются экссудативные явления, повреждается эпителий, что способствует беспрепятственному проникновению микробов и появлению простудных заболеваний. Снижается выработка антител, фагоцитарная активность лейкоцитов, регистрируются ревматические воспаления суставов, мышц, вымени, желудочно-кишечные и легочные заболевания молодняка.

Простудные заболевания наблюдаются чаще при плохой упитанности животных (голодании), длительной неподвижности (без моциона), а также при наличии сквозняков и недостаточной закалке организма к переменным метеорологическим условиям. Диапазон благоприятных и неблагоприятных температур воздуха окружающей среды для сельскохозяйственных животных зависит от вида, возраста, породы, продуктивности, состояния адаптации и других условий. Для здоровья животных опасны не столько низкая температура, приближающаяся к нулю, сколько резкие ее колебания, быстрые переходы от высокой температуры к более низкой, в результате чего возникает простуда с последующим развитием того или иного заболевания, особенно у молодняка.

Свиньи довольно чувствительны к изменениям температуры окружающей среды и в практических условиях следует контролировать в помещениях температурный режим с учетом возраста животных. Установлено, что температура воздуха оказывает значительное влияние на изменение температуры кожи у свиней. Если новорожденных поросят поместить в условия с температурой воздуха 18…22 ^оС , то температура их кожи снижается на 1,5…3 ^оС , а при 12 ^оС – на 5…6 ^оС и восстанавливается до нормы только через 8…10 дней. Изменения, происходящие при этом в организме, приводят к значительному снижению защитных сил молодняка, что создает предпосылки для возникновения различных заболеваний.

По мнению многочисленных авторов оптимальная температура для поросят в первую неделю жизни – 30-32 ⁰С. В дальнейшем через каждую неделю жизни температуру снижают на 2 ⁰С.

На обмен веществ у свиней температура воздуха оказывает значительно большее влияние, чем другие факторы окружающей среды. Адаптация животных к изменению температурного режима различна и зависит от условий их содержания.

В свинарниках-откормочниках, при снижении температуры воздуха до 3…6 ^оС и одновременном повышении его влажности расход кормов увеличивается на 0,86…1,12 к.ед. на 1 кг прироста массы, или на 13,6…30,7%. Среднесуточный прирост массы при этом уменьшается с 607…642 до 491…534г, или на 13,1…22,3% (С.И. Плященко, 1971). По данным полученным за рубежом, например, в Дании содержание свиней в неотапливаемых помещениях привело к увеличению расхода кормов на 10%, в США – на 25, в Канаде, где более суровый климат, - на 44%.

Крупный рогатый скот менее чувствителен к низким температурам, чем свиньи. Однако и у этого вида животных снижение температуры ниже критической ведет к повышению обмена веществ на 2…3% на каждый градус понижения, непроизводительной затрате кормов на 15…50% и больше, снижению молочной продуктивности и приросту массы на 15…30%, что экономически нецелесообразно. В последнее время в ряде хозяйств с целью профилактики заболеваний новорожденных телят применяют выращивание в индивидуальных домиках–профилакториях на отрытом воздухе. Этот метод при правильном применении и соблюдении технологии позволяет выращивать конституционально крепкий молодняк и снизить его заболеваемость особенно респираторными заболеваниями.

Вредное влияние низких температур на организм животного может быть ослаблено обильной дачей кормов, а также путём закаливания животных. Самый распространенный и легко применяемый прием закаливания в зимний период – прогулки на свежем воздухе.

Таким образом, для животных нежелательны ни слишком низкие, ни слишком высокие температуры, так как они вызывают значительные физиологические и морфологические изменения в организме, снижают продуктивность животных и эффективность использования кормов, способствуют повышению заболеваемости и отхода. Поэтому необходимо содержать животных в помещениях с температурой воздуха, при которой обмен веществ в организме протекает наиболее экономно, что благоприятно способствует на течение основных физиологических процессов в организме.