Содержание к диссертации
Введение
I Обзор литературы 6
1.1 Адаптация животных к гипотермии 6
1.2 Климатические условия содержания якутских лошадей 11
1.3 Механизм центральной теплорегуляции 17
1.4 Тепловая изоляция животных 23
II Собственные исследования 42
2.1 Материалы и методы исследования 42
2.2 Распределение температур на поверхности кожи лошадей 52
2.3 Распределение температур на поверхности шерстного покрова лошадей 65
2.4 Теплопотери лошадей при отрицательных температурах окружающей среды 88
2.5 Тепловая изоляция различных участков тела лошадей 99
Выводы 112
Предложения производству 114
Список литературы 1
- Климатические условия содержания якутских лошадей
- Тепловая изоляция животных
- Распределение температур на поверхности шерстного покрова лошадей
- Тепловая изоляция различных участков тела лошадей
Климатические условия содержания якутских лошадей
Тебеневка лошадей в России применяется в Якутии, на Алтае, Зауралье, в пойме средней Оби. Исторически сложившийся метод ведения табунного коневодства в Якутии, круглогодичного пастбищного содержания, основан на исключительно высокой выносливости и неприхотливости якутской лошади. Высокая приспособленность к крайне низким температурам, нетребовательность к кормовым условиям, выносливость, способность к быстрой нажировке и накоплению запасов питательных веществ обеспечивают выживание при изнурительной тебеневке в течение 7-8 месяцев при самых неблагоприятных факторах среды.
Распространены якутские лошади не на всей территории Якутии, а в определенных зонах с более или менее подходящими природно-климатическими условиями. Порода якутских лошадей состоит из нескольких внутрипородных типов, групп, отродий (экологических типов), сформировавшихся под влиянием специфических условий отдельных зон республики: колымский - по долине р. Колыма; верхоянский - по рекам Яна и Индигирка; центральный - по среднему течению р. Лена, междуречьям р. Лена и Алдан; вилюйский - по р. Вилюй и ее притокам; таежный - в глубинных районах Центральной Якутии.
В условиях Якутии зимний период содержания лошадей является самым трудным периодом, что связано с низкими температурами, большой продолжительностью и самостоятельной трудной добычей корма из под снега. В отдельные годы неблагоприятные сочетания мощного и плотного снежного покрова, нередко с ледяными корками, и морозов могут создавать длительные периоды пастбищной бескормицы и необходимости подкормки лошадей.
Климатические особенности условий разведения якутских лошадей характеризуются продолжительной холодной и относительно малоснежной зимой. Так в Оймяконской впадине минимальная температура может достигать -71 градуса, при малых скоростях ветра. На большей части обитания якутской лошади происходит быстрое среднесуточное снижение температур осенью и быстрое их нарастание весной. Установлено (В.Н. Андреев и др. 1974), что основные районы разведения якутских лошадей ограничиваются теми зонами, где количество безморозных дней составляет свыше 80 дней, скорость ежегодно встречаемых постоянных ветров не превышает 15 м/сек, сумма температур за период со значением выше 10 градусов составляет выше 800-1000 градусов, годовые осадки до 450 мм, снежный покров - до 40-50 см, плотность снега не более 0.15 г/см. Продолжительность холодного времени со среднесуточной температурой ниже 0 градусов, в ареале обитания якутской лошади (на побережье Ледовитого океана) составляет 255-260 дней. Истощение и случаи падежа тебенюющих зимой лошадей происходит, в основном, от низких температур, от недостатка и низкого качества добываемого корма. Недостаток зимнего питания лошадей зависит от урожайности пастбищ и погодных условий данной зимы. Якутские лошади могут добывать корм из под снега толщиной до 40-50 см. Снежный покров толщиной более 50 см. значительно затрудняет тебеневку, уменьшая количество добываемого корма.
В годы, когда первый снег выпадает после устойчивых заморозков на мерзлую землю, не происходит прокисания травы и она уходит под снег в хорошем состоянии. В условиях Якутии особенную опасность для подножного тебеневочного корма лошадей представляет выпадение позднеосенних дождей или мокрого снега в октябре, начале ноября. При этом травянистые растения покрываются ледяной коркой, и их поедание связано с большими затратами тепла.
В якутском табунном коневодстве, исходя из учета климатических условий и метеорологических особенностей года, а также из опыта использования пастбищ по сезонам года, выделяют отдельные пастбищные сезоны, каждый из которых характеризуется определенными условиями погоды и выпаса, а также особенностями производственных процессов.
Сотрудники Якутского НИИ сельского хозяйства (В.Н. Андреев и др. 1974) дают следующую краткую характеристику пастбищных сезонов применительно ко всей Якутии.
Лошади с конца апреля пасутся по косогорам и возвышенным местам аласных лугов и пастбищ, по не заполненным участкам речных долин, а также по водораздельным пастбищам, питаясь в начале сезона остатками прошлогодних растений, а позднее - молодой зеленью. К концу периода закрываются сенокосы и лошадей переводят на таежные речные мелкодолинные и другие пастбища.
Сезон продолжительностью два месяца (с середины июня до середины августа). Температура воздуха колеблется в районах Центральной Якутии в пределах +12-19, а в дневные часы достигает +25-35, а на Северо-Востоке Якутии +10-16, +25-30 градусов. Осадков в районах Центральной Якутии выпадает 80-115 мм, то есть 30-40% годового количества, а на Северо-Востоке - 50-70 мм или 50% годовой нормы.
Для пастьбы лошадей используются более открытые места мелкодолинных пастбищ, суходолов, аласов, продолжается выжеребка и случка кобыл, но с меньшей активностью, чем в весенние месяцы.
При правильном использовании пастбищ лошади полностью обеспечиваются высокопитательным зеленым кормом. Но изнурительная жара, многочисленные кровососущие насекомые способны нарушить это и при отсутствии дымокуров приводят к снижению упитанности лошадей.
ОСЕННИЙ. Период времени с середины августа по сентябрь месяц, когда спадает летняя жара, температура воздуха колеблется в Центральной Якутии днем от +14 до +5, в ночные часы в конце периода опускается ниже +3, а на Севере-Востоке от +10-+5 до 0 градуса; исчезают кровососущие насекомые. Все это благоприятствует хорошему использованию пастбищ. Это самый наилучший сезон для нагула и нажировки лошадей. На хороших пастбищах, по данным сотрудников лаборатории мясного коневодства Якутского НИИСХ, в это время у лошадей увеличиваются привесы на 30-40% по сравнению с летними.
Тепловая изоляция животных
Тепловизоры снабжены устройством для вычисления на экране изотермических поверхностей и измерения выходного сигнала, значения которых функционально связаны с измеряемой температурой поверхности.
Документирование результатов контроля объектов обеспечивается функциями захвата и записи изображений на сменную PC карту. Вместе с изображением можно записывать также речевой комментарий, включая, в частности, данные для идентификации объекта, полевые условия и пр.
Изображения можно анализировать, как в полевых условиях, пользуясь собственными функциями камеры для измерений в реальном времени, так и на персональном компьютере при помощи пакета программ IRwin 5.0 для распечатки снимков, анализа данных и составления отчетов.
Снимки термограмм с разрешающей способностью 340 точек по вертикали и 460 точек по горизонтали дают возможность фиксировать температуру для отдельных выбранных точек с пометкой SPOI...n, температуру произвольно выбранных профилей с пометкой LY01...n, при этом температуру выбранных профилей можно вывести отдельно. А также среднюю максимальную и минимальную температуру определенных выбранных площадей с индикацией AROiavg, AROimax, AROimin соответственно.
Тепловизионные измерения производили при режиме теплопередачи близком к стационарному, а также при отсутствии атмосферных осадков, тумана, задымленности. Обследуемые поверхности не находились в зоне прямого и отраженного солнечного облучения.
Измерение величины теплоизоляции (термического сопротивления) шерстного покрова и ее зависимости от скорости ветра проводилось на специально изготовленной экспериментальной установке. Установка представляет собой металлическую емкость (1) обьемом 4 литра, наполненную водой, все стороны которой, кроме "рабочей", теплоизолированы толстым слоем полистирола (2) (рис2). Рис.2. Установка для измерения теплоизоляции шкур: 1- емкость с водой, 2-теплоизолируюший корпус, 3-термистр, 4-эл/дв. с мешалкой, 5 крышка корпуса, 6-слив. К "рабочей" поверхности емкости размерами 180- 240 мм со стороны мездры прикрепляется свежая шкура. Величину теплоотдачи определяли по времени остывания воды, налитой в емкость. Измерение температуры воды проводили термистором ТНМ-4 с точностью до 0,1 градуса (3). В качестве регистрирующего прибора использовали вольтметр В7-22А. Для перемешивания воды применяли мешалку, приводимую в движение электродвигателем ДМС 315-П-220-6 (4).
Термистр и мешалка с электродвигателем расположены на теплоизолированной крышке, которая плотно прилегает к емкости и ее теплоизоляции. В нижней части рабочей емкости имеется трубка для слива воды (6).
Сущность измерения теплопроводности шерсти заключается в следующем: в емкость заливается вода, нагретая до температуры 36 градусов. Начало регистрации производится с запозданием от времени заполнения сосуда для установления постоянного потока тепла, независящего от тепловой инерции установки. Величину теплоизоляции определяли по времени остывания воды от 34 до 32 градусов при непрерывном перемешивании.
Для измерения теплоизоляции (термического сопротивления) шкуры при разной скорости ветра использовали воздуходувку, располагаемую на различном расстоянии от установки, предварительно замерив скорость ветра при помощи ручного чашечного анимометра МС-13 по ГОСТ 6376-74.
За основу имитационной модели теплоизоляции лошади принята упрощенная система цилиндрических блоков. Как известно, количество теплоты, проходящее через цилиндрическую стенку, определяется заданными граничными условиями. Деление на блоки проведено в соответствии с их функциональной ролью в процессах переноса тепла в организме и взаимодействия его с окружающей средой: 1 - голова; 2 - шея; 3 - туловище; 4 - предплечье; 5 - пясть; 6 - голень; 7 - плюсна.
Система геометрических промеров (рисЗ) отличалась от общепризнанной в зоотехнии в связи с тем, что имела целью анализ теплофизических свойств тела лошади. Анализ теплофизических свойств тела проводился путем аппроксимации 7 отдельных цилиндрических блоков (рис4). При помощи измерительной ленты оценивали среднюю длину и максимальную и минимальную длину окружности соответствующих блоков.
Теплопотери через цилиндрические стенки с учетом процессов теплопроводности и конвективных потерь с поверхности определяются соотношением: Q_ я {Тк -Те) (2.2) 1, Rn 1 -In—- + Я R] - ocRn где: X - коэффициент теплопроводности волосяного покрова, 0,047 ( вт/ (м град), L - длина цилиндра (м), Rn ,R к - наружный и внутренний радиус цилиндрической стенки (м),
Распределение температур на поверхности шерстного покрова лошадей
Наряду с общими закономерностями распределения температур на поверхности кожи лошадей обеих пород, ярко выражены и межпородные различия. Во-первых: у лошадей орловской рысистой породы при понижении температуры окружающей среды температура поверхности кожи на всех участках тела уменьшается гораздо быстрее, чем у якутских лошадей .Во-вторых: у орловских лошадей резкое снижение температуры кожи на большинстве участков тела начинается с температуры воздуха, равной -10С, кроме проксимальных отделов конечностей, где скачок происходит при температуре -20С, и головы, где перегибов нет. У лошадей якутской породы, во всем диапазоне измеренных внешних температур, температура кожи на всех участках тело снижается без заметных скачков. В-третьих: градиент температур поверхности кожи между различными участками тела при отрицательных температурах окружающей среды у лошадей орловской рысистой породы гораздо больше, чем у лошадей якутской породы и он увеличивается с понижением внешней температуры. Небольшие разности температур кожи туловища и конечностей якутских лошадей свидетельствуют об интенсивном кровообращении в конечностях. Для северных оленей снижение температуры окружающей среды с -20 С до -40С сопровождалось изменениями температуры кожи конечностей на 12"С, а температура кожи туловища практически не изменялась (Соколов, Кушнир, 1986). Аналогичные сведения приводит А.Н. Сегаль (1980,1983): по его данным перепад внешних температур на 40С сопровождался понижением средней температуры тела всего на 2 Одним из перспективных методов, дающих наглядное представление о распределении температур на поверхности шерстного покрова тела животного, является метод тепловизионной диагностики температурного поля, основанный на дистанционном измерении этого показателя
Метод тепловизионной диагностики дает возможность характеризовать некоторые физиологические параметры животных, особенно этот метод удобен и перспективен в плане сравнения теплофизических параметров различных животных.
Температура поверхности шерстного покрова животного зависит от таких факторов окружающей среды, как температура воздуха, скорость ветра, солнечная радиация. Также на нее непосредственно влияют физиологические параметры животного. К ним относятся температура кожи, теплоизолирующие свойства шерстного покрова, коэффициент конвективной теплоотдачи с поверхности шерсти.
Как показывают данные о распределении средних температур на поверхности шерстного покрова отдельных частей тела при различных температурах окружающей среды, полученные на основе термограмм (таблицы 3,4), у якутских лошадей относительно высокой усреднённой температурой обладают голова, шея, туловище, низкой - предплечье, пясть, голень, плюсна. У лошадей орловской рысистой породы на всем измеренном диапазоне температур воздуха наибольшей средней температурой поверхности шерсти (в порядке убывания) обладают голень, предплечье, голова, шея, туловище, наименьшей - пясть, плюсна. Колебания температур на поверхности шерсти при температуре воздуха - 6 были незначительные: у якутских лошадей составили 4,5С, у орловских- 5,6С. Таблица. _ 3. Распределение средних температур на поверхности шерсти отдельных участков тела якутских лошадей при различных температурах окружающей среды.
При понижении температуры окружающей среды от - 6 до -13 С понизилась и температура поверхности шерсти. Так, у якутских лошадей температура поверхности шерсти на всех участках тела понизилась на те же 6 - 7 С, что свидетельствует о высоких теплоизоляционных свойствах шерстного покрова якутских лошадей. У орловских лошадей температура поверхности шерсти изменилась меньше: максимальное уменьшение (на шее) составило 3,5С ( с 9,8±1,8С до 6,3±1,0С), минимальное- на голени 1С ( с 11,2±1,9 С до 10,2+1,7С). Как видно из таблицы 3, произошло дальнейшее увеличение различия температур поверхности шерсти лошадей якутской и орловской пород.. Максимальный градиент температур поверхности шерсти различных участков тела выражен сильнее: у якутских лошадей он составил 6,8 С (голова -1,6±2,1С, предплечье - -4,2±0,3С), у орловских лошадей этот показатель равен 4,3С (голова- 8,6±3,6С, пясть-4,3±1,0С). При температуре воздуха -28 С для якутских лошадей прибор зафиксировал температуру шерсти головы -16,3С и туловища -20,6С (термограмма №1), средняя температура ног -18,1 С (термограмма №2). Как видно из таблицы 3, при понижении температуры воздуха с -13С до -28С средняя температура поверхности шерсти орловских лошадей на большинстве участков тела уменьшилась на 12 - 14С, а на пясти и плюсне изменилась на 21,8С (с 4,3±1,0 до -17,4±1,0С) и 21,4С (с 6,2+2,2С до -15,2+2,0С соответственно). При температуре окружающей среды -28С максимальный градиент средних температур поверхности шерстного покрова различных участков тела достиг 16,2 градусов (пясть -17,4±1,0С, голень -1,2±1,6С).
Тепловая изоляция различных участков тела лошадей
При последующем понижении температуры до -30С увеличение тканевой теплоизоляции для якутской лошади происходит несколько быстрее, для орловской - чуть медленнее и достигает значения 0,099 ± 0,025 С м/вт для якутских лошадей и 0,123 ±0,021С м/вт. для орловских. В целом, характер изменения величин тканевой теплоизоляции шеи для лошадей обеих пород одинаков: сначала идет снижение, затем резкое увеличение. Величина тканевой теплоизоляции при этом для якутских лошадей изменилась в 1,5 раза, для лошадей орловской породы - в 3 раза.
Снижение температуры окружающей среды от 0 до -10С не влияет на усредненные величины тканевой изоляции туловища, они остаются постоянными, для якутской лошади равны 0,053 ± 0,011С м/вт., для орловской - 0,042 ± 0,012 С м7вт (рис.10). Дальнейшее снижение температуры воздуха до -30С вызывает резкое равномерное увеличение величины теплоизоляции до 0,184 ± 0,046С м7вт. для лошадей орловской породы. У якутских лошадей также происходит равномерное, но более слабое увеличение теплоизоляции до величины 0,099 ± 0,019С м /вт. Тканевая изоляция туловища якутских лошадей при этом изменилась в 2 раза, орловских - в 4,4 раза. Здесь приведены усредненные величины тканевой теплоизоляции туловища. О распределении величины тканевой теплоизоляции различных участков туловища можно судить по температурам поверхности кожи. Как показывают измерения топографии температур поверхности кожного покрова туловища, на поверхности кожи имеются большие градиенты температур. Особенно большие градиенты зарегистрированы у лошадей орловской породы при низких (-30С) температурах: 24,8±1,1С на крупе и 18,3+1,4С на боку (таблица 2). Для якутской лошади эти градиенты выражены слабее (28,8+1,3С - спина, 30,7±1,3С - паховая область). Подобные результаты наблюдаются и при регистрации температуры поверхности шерстного покрова (термограммы 1,3,4,5,6,7). Из анализа этих термограмм видно, что температура поверхности шерсти туловища якутских лошадей отличается незначительно, тогда как для лошадей орловской породы имеются большие различия. Таким образом, приведенные расчеты усредненной тканевой теплоизоляции будут справедливы для якутских лошадей. Относительные значения тканевой теплоизоляции различных участков туловища можно оценить по температурам поверхности кожи и шерсти.
Увеличение тканевой теплоизоляции проксимальных отделов конечностей (предплечье, голень) якутских лошадей при понижении температур окружающей среды до -30С (рис. 11) происходит равномерно, для предплечья увеличение произошло от 0,047 ± 0,012С м2/вт до 0,124 ±0,019 С м2/вт, (в 2,7 раза), для голени - от 0,063 ± 0,027С м2/вт до 0,122 ±0,036С м /вт (в 2 раза). Для орловских лошадей эти увеличения протекают от 0 до -20С равномерно, для предплечья от 0,027 ± 0,008С м2/вт до 0,059 ± 0,010С м2/вт., для голени от 0,023 ±0,005 до 0,061 ± 16С м2/вт. Последующее снижение температуры воздуха до -30С вызывает резкое увеличение тканевой теплоизоляции ( для предплечья до 0,136 ± 0,035С м7вт, для голени до 0,185 ± 0,045С м /вт ). В целом, изменение тканевой теплоизоляции при уменьшении температуры окружающей среды от 0С до -30С составило для предплечья - в 5 раз, для голени - более чем в 8 раз.
Скорость ветра значительно уменьшает теплоизоляционные свойства шерстного покрова за счет увеличения конвективных потерь с поверхности и внутренней части шерстного покрова. На рис.13 представлены зависимости теплоизоляции шерстного покрова и кожи различных участков туловища лошадей якутской и орловской рысистой пород в зависимости от скорости ветра. При увеличении скорости ветра от 0 до 8 м/сек теплоизоляция шерстного покрова якутской лошади уменьшалась на боку (хаз) от 0,81 С м /вт до 0,12С м /вт ,на поле от 0,37С м /вт до 0,11 С м /вт . В среднем в указанном диапазоне скоростей ветра теплоизоляция шерстного покрова уменьшилась в 3 раза. Основное уменьшение (на 30%) величины теплоизоляции происходит при изменении скорости ветра от 0 до 2 м/сек.
Самой большой тканевой теплоизоляцией у якутских лошадей обладает шея и голень (0,064 ±0,024С м2/вт. и 0,063 ± 0,027С м2/вт.), самой слабой - голова и плюсна ( 0,036 ± 0,015С м2/вт. и 0,034 ± 0,010С м2/вт.). У орловских лошадей максимальная величина теплоизоляции зарегистрирована на шее (0,050 ± 0,009С м /вт.), минимальная - на голове, пясти, голени (0,023 ±0,005С м /вт.). Таким образом, при 0С отличие теплоизоляции различных участков тела как для якутской, так и для орловской пород лошадей достигает 2-х раз.
