Связь стрессоустойчивости крупного рогатого скота с терморегуляцией при низких температурах внешней среды тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.13, кандидат биологических наук Терлецкий, Александр Витальевич

• Терлецкий, Александр Витальевич
• кандидат биологических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Терлецкий, Александр Витальевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Физиологические основы стрессоустойчивости ко- 12 ров

1.1.1. Механизм стресс-реакции у животных

1.1.2. Роль высшей нервной деятельности (ВНД) в 15 стрессоустойчивости коров

1.1.3. Определение стрессоустойчивости по лактацион- 16 ной функции

1.1.4. Физиология и механизм торможения молоковыде- 19 лительной функции

1.2. Физиологические и функциональные характеристи- 22 ки коров с разными типами стрессоустойчивости

1.2.1. Стрессоустойчивость и гормональный статус

1.2.2. Стрессоустойчивость и функция молочной желе- 23 зы

1.2.3. Типы конституции и стрессоустойчивость коров

1.2.4. Поведение коров разных типов стрессоустойчиво- 29 сти

1.2.5. Репродуктивная функция коров разной стрессо- 30 устойчивости

1.2.6. Стрессоустойчивость и естественная резистент- 33 ность организма

1.2.7. Влияние технологии доения на стрессоустойчи- 35 вость животных

3

1.3. Наследуемость стрессоустойчивости

ГЛАВА II 2.1. 2.2.

2.3.

2.4.

2.5.

2.6. 2.7.

1.4. Физиологические реакции у крупного рогатого ско- 39 та на холодовые воздействия

1.4.1. Терморегуляция сельскохозяйственных животных 39 при низких температурах окружающей среды

1.4.2. Изменчивость реакций при низких температурах 41 у крупного рогатого скота

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Зоотехническая характеристика хозяйства

Определение стрессоустойчивости у лактирующих 43 коров

Исследование газоэнергетического обмена и оп- 46 ределение типов терморегуляции

Подсчет частоты сердечных сокращений

Изучение кожно-сосудистой реакции и термомет- 49 рия тела (кутанеальная и ректальная) Определение индекса холодоустойчивости

Статистическая обработка результатов

ГЛАВА III 3.1.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ Структура стада черно-пестрого скота по типам 52 стрессоустойчивости

3.1.1. Структура стада по типам стрессоустойчивости в 53 динамике лактационных периодов

3.2. Функциональные показатели молокоотдачи и 55 молочная продуктивность

3.3. Исследование газоэнергетического обмена

3.3.1. Стрессоустойчивость животных и типы терморе- 60 гуляции

3.3.2. Стрессоустойчивость коров и энергетический об- 60 мен при разных температурах среды

3.3.3. Энергетический обмен при разных температурах 64 внешней среды у коров четырех типов стрессо-устойчивости с "физическим" и "химическим" типами терморегуляции

3.3.4. Сравнительный анализ показателей внешнего ды- 75 хания и энергетического обмена у коров четырех типов стрессоустойчивости "физического" и "химического" типов терморегуляции

3.3.5. Связь теплопродукции с минутным объемом ды- 78 хания и экспираторным дыхательным объёмом

3.4. Топография кожных температур

3.4.1. Топография кожных температур у коров четырех 83 типов стрессоустойчивости

3.4.2. Топография кожных температур у коров четырех 97 типов стрессоустойчивости "физического" типа

терморегуляции

3.4.3. Топография кожных температур у коров четырех 109 типов стрессоустойчивости "химического" типа терморегуляции

ГЛАВА IV ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ВЫВОДЫ

РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

дыхательный объем (экспираторный) индекс холодоустойчивости минутный объем дыхания потребление кислорода теплопродукция

температура волосяного покрова температура кожи ректальная температура частота дыхания частота сердечных сокращений

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Связь стрессоустойчивости крупного рогатого скота с терморегуляцией при низких температурах внешней среды»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы; Проблема стресса и связанные с ним отрицательные последствия особенно важны для животноводства и занимают центральное место в отечественной и зарубежной научной литературе в последние десятилетия. Это связано с переводом большинства отраслей животноводства на промышленную систему содержания с вводом на фермы и комплексы пород животных неприспособленных к новым условиям. У животных заметно снижается продуктивность по сравнению с традиционной системой содержания, что является признаком стрессового состояния. Стресс у животных - следствие ошибок и погрешностей при проектировании промышленных комплексов, и множества других сопутствующих факторов (Д.А. Устинов, 1976; Т.К. Городецкая, 1979; И. Маджаров, 1980; И. Маджаров с соавт. 1980; С.И. Плященко с соавт., 1983, 1984, 1987; И.Н. Тэрыцэ, 1984; В.Т. Климик, 1989; Е. Porzig, 1980; В.Р. Purwanto et al., 1990). Для крупного рогатого скота на комплексах установлены двадцать два элемента промышленной технологии, являющиеся стресс-факторами (М.М. Носков, 1976). Стрессы снижают иммунобиологическую реактивность, (Г.В. Бурксер, 1974; Ф.И. Фурдуй с соавт., 1982; Е.В. Баева с соавт., 1987; М.З.Е. Восилене, 1987; K.W. Kelley, 1980; H.J. Westly et al., 1984; J.A. Roth, 1985; J.E. Minton et al., 1990), вызывают нарушение обмена веществ (В.П. Гирина, 1985; М.Б. Сафаров, 1989; M.L. Riley et al., 1981), прирост и качество мяса, воспроизводительную способность в свиноводстве (Д.А. Устинов, 1976; М. Ковальчикова с соавт., 1978; В.Н. Якушик, 1984; A.M. Уголев с соавт., 1984; В.Х. Федоров, 1986; A.A. Бабаев с соавт., 1987; В.А. Вершинин с соавт., 1991; В.В. Горин с соавт., 1992; В.В. Гарт с соавт., 1992); молочную и мясную продуктивность, воспроизводительную способность в скотоводстве (H.A. Миронов, 1977; С. И. Плященко с соавт., 1983, 1984, 1987; Г.В. Зверева с

соавт., 1984; Г.А. Микиртичев с соавт., 1986; B.C. Антонюк с соавт., 1987; И.Н. Никитченко с соавт., 1988; Е.П. Кравчук с соавт., 1988; Г.А. Послов, 1989; G.P. Moberg, 1976; L. Zoldag, 1983; В.Р. Purwanto et al., 1990); мясную продуктивность и воспроизводительную способность (яйценоскость, оплодотворяемость и выводимость) в птицеводстве (М.П. Кутепова с соавт.,1981; П.Ф. Щербина, 1986; З.А. Алескеров с соавт., 1990); работоспособность и выносливость спортивных лошадей (Н.М. Кононова, 1985; М.Ю. Алексеев с соавт., 1987). Экономические потери в животноводстве велики из-за воздействия технологических и климатических стресс-факторов. Наблюдаемые метеорологические стрессы в животноводстве связаны с воздействием на организм высоких и низких температур (В. Пабат, 1977; А.И. Алиев с соавт., 1991; R.G.A. Stepherson et al., 1980; С. Tomas et al., 1981; D. Wolfenson et al., 1988). В зимний период резкое снижение надоя молока наблюдается при низких температурах воздуха (ниже зоны температурного комфорта), показателях барометрического давления и солнечной радиации и высоких показателях относительной влажности и скорости воздуха (М.В. Добрякова, 1954; В. Пабат, 1977; А.И. Алиев с соавт., 1991; М.А. MacDonald et al., 1958; E.G. Bruns et al., 1965; J.D. Miligan et al., 1974; D.R. Ames et al., 1975, 1989; B.P. Purwanto et al., 1990).

Ряд исследователей считает, что температура за пределами зоны комфорта является стрессирующим фактором, влияющим на снижение продуктивности животного (М.А. MacDonald, 1958; A.J.F. Webster, 1970; G.E. Thompson, 1973; В.A. Young, 1975, 1981; D.R. Ames et al., 1975, 1989; H.D. Johnson et al., 1976; J.R. Thompson et al., 1978, 1982; P.A. Phillips et al., 1983; G.L. Hahn, 1989; J. Broucek, 1991). Исследования физиологических показателей при низких температурах на крупном рогатом скоте у пород разного экогенеза позволили выявить

наличие полиморфизма терморегуляции (типов) (Ю.О. Раушенбах, 1966, 1976,1985; Ю.О. Раушенбах с соавт., 1967, 1973; Ю.А. Киселев, 1976), установить связь типа терморегуляции при низких температурах среды с типологическими особенностями высшей нервной деятельности. Показано, что большинство животных, обладающих сильным типом высшей нервной деятельности, относится к "физическому" типу терморегуляции, и наоборот, животные слабого типа высшей нервной деятельности в большинстве относятся к "химическому" типу терморегуляции (A.B. Кушнир, 1967, 1971, 1998; Ю.О. Раушенбах с соавт., 1976; Ю.О. Раушенбах, 1985).

В доступной научной литературе мы не нашли сообщений об исследованиях по определению связи типов стрессоустойчивости с типами терморегуляции при низких температурах среды на сельскохозяйственных животных. Существование таких связей позволило бы отобрать животных по типам стрессоустойчивости (экспресс-методике), одновременно формировать и по типам терморегуляции. Это позволит формировать в хозяйствах, расположенных в климатогеографи-ческих зонах с продолжительным зимним периодом, высокопродуктивные стада (популяции) крупного рогатого скота, устойчивые к низким температурам среды.

Цель работы: Определить у животных разной стрессоустойчивости функциональное состояние молочной железы и молочную продуктивность в динамике лактаций. При холодовой пробе у коров разных типов стрессоустойчивости определить типы терморегуляции и индивидуальный показатель холодоустойчивости (ИХУ). Определить роль терморегуляторных механизмов, обуславливающих тип терморегуляции при низких температурах среды. Изучить связь типов стрессоустойчивости с типами терморегуляции у коров в условиях Сибири.

Задачи исследования:

1. Определить структуру стада черно-пестрого скота по типам стрессоустойчивости и соотношение в породе животных с высокой и низкой стрессоустойчивостью;

2. Изучить функциональную изменчивость показателей молоко-отдачи и молочной продуктивности у животных разных типов стрессоустойчивости;

3. Исследовать наличие возможной связи типов стрессоустойчивости с типами терморегуляции при низких температурах среды;

4. Исследовать и сравнить функциональные показатели терморе-гуляторных механизмов у коров разных типов стрессоустойчивости;

5. Изучить наличие связи между типами стрессоустойчивости и физиологическими механизмами терморегуляции у крупного рогатого скота при низких температурах (внешнее дыхание, энергетический обмен, показатель холодоустойчивости);

6. Определить соотношение животных с "физическим" и "химическим" типами терморегуляции у коров разных типов стрессоустойчивости;

7. Оценить влияние низких температур на физиологический статус животных разных типов стрессоустойчивости "физического" и "химического" типов терморегуляции (ЧСС, Тр, ТКОЖи).

Научная новизна: Впервые у крупного рогатого скота установлена связь показателя стрессоустойчивости с типом терморегуляции при низких температурах внешней среды. Определено соотношение животных с "физическим" и "химическим" типами терморегуляции у коров четырех типов стрессоустойчивости. Установлена роль терморе-гуляторных механизмов, определяющих тип терморегуляции при низ-

ких температурах среды, показана внутрипородная изменчивость физиологических механизмов, определяющих энергетический гомеостаз у животных разных типов стрессоустойчивости

Работа значительно расширяет и углубляет теоретические и практические выводы о функциональных особенностях молокоотдачи и молочной продуктивности черно-пестрого скота разной стрессоустойчивости в условиях Сибири.

Практическая ценность: Результаты исследований дают право в перспективе на проведение комплексного отбора животных по устойчивости к стрессирующим факторам (технологическим и климатическим) по экспресс-методике для зоотехников и селекционеров. Выявленная в работе связь стрессоустойчивости животных с типами терморегуляции при низких температурах имеет практическое значение для товарных животноводческих хозяйств в климатогеографических зонах с продолжительным зимним периодом низких температур. Селекционная работа с маточным и ремонтным стадом, направленная на отбор животных с высокой стрессоустойчивостью, даст возможность сформировать стадо с хорошо развитыми терморегуляторными механизмами, что позволит животным в экстремальных температурных (погодных) условиях поддерживать энергетический гомеостаз без дополнительных затрат кормов. Практики животноводы смогут с учетом статуса терморе-гуляторных механизмов регулировать продолжительность моциона в зимний период времени на свежем воздухе и планировать индивидуальную потребность в кормах животным разной стрессоустойчивости.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Роль стрессоустойчивости в функциональных процессах молочной железы в динамике лактационных периодов и сезонов отела у коров сибирского экогенеза.

2. Терморегуляция при низких температурах среды у крупного рогатого скота разных типов стрессоустойчивости (связь типов стрессоустойчивости с типами терморегуляции).

3. Связь стрессоустойчивости с морфофизиологическими механизмами, обуславливающими тип терморегуляции при низких температурах среды.

4. Физиологический статус животных разных типов стрессоустойчивости "физического" и "химического" типов терморегуляции при низких температурах.

Апробация работы:

Материалы диссертации были представлены и доложены на симпозиуме "Селекция сельскохозяйственных животных на устойчивость к болезням, повышение резистентности и продуктивного долголетия" (Сумы, 1992), на II и III Съездах физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995, 1997), на 2-м европейском конгрессе по млекопитающим (2"nd European Congress of Mammalogy, Southampton, England, 1995), на международной конференции по ДНК-технологиям (Украина, Киев, 1997), на 18-м международном конгрессе по генетике (18"th International Congress of Genetics, Beijing, China, August 10-15, 1998), на международной конференции "Адаптация организма к природным и экосоциальным условиям среды" (International Conference "Adaptation of an organism to natural and ecosocial environments", Bishkek, Kirgizstan, 1998).

Публикации: По теме работы опубликовано 8 печатных работ.

Внедрение: Материалы исследований используются при чтении курса лекций по физиологии сельскохозяйственных животных в Аграрных университетах.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 122 стр. машинописного текста, содержит 32 таблицы, 9 рисунков. Список литературы включает 266 источников, в том числе 43 иностранных. Номер госрегистрации 01.9.70.000142

Заключение диссертации по теме «Физиология», Терлецкий, Александр Витальевич

5. Результаты исследования позволяют сделать заключение о высокой предрасположенности к ряду заболеваний коров с низкой стрессоустойчивостью, в связи с чем необходимо проводить их отбор в первый лактационный период с последующим переводом на фермы с традиционной системой содержания молокопровод с целью уменьшения них стресс-факторов и более полной тивности. и линейной системой доения в количества воздействующих на реализации их молочной продук

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Терлецкий, Александр Витальевич, 1998 год

а) Переводная литература

224. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. — М.: Медгиз, 1960. — 250 с.

225. Селье Г. На уровне целого организма. — М.: Наука, 1972. — 122 с.

226. Ковальчикова М., Ковальчик К. (Kovalcikova М, Kovalcik К, 1974). Адаптация и стресс при содержании и разведении сельскохозяйственных животных. — М.: Колос, 1978. — 270 с.

227. Шмидт Р., Тевс Г (Shmidt R.F., Thews G.) Физиология человека (Human Physiology). В 3-х томах. Т. 3. Пер. с англ. — М.: Мир, 1996. — 198 с.

б) На языке оригинала

228. Ames D.R., Brink D.R., Schalles R.R. Relationship of ambient temperature and ADG. //J. Anim. Sci. — 1975. — 41. — № 1. — p. 262-263

229. Ames D.R., Christison G.I. Acclimatization, chronic and acut exposure and reaction. //Tech. Note /WHO. — 1989. —191. — p. 24-26

230. Biro I., Csomos Z. Holstein-friz Vilagkonferencia Mexikoban. //Szarvasmarhaes sertestenyesztes. — 1984. — 4. — № 3. — p. 310

231. Broucek J., Letkovicova M., Kovalcik K. Estimation of cold stress effect on dairy cows. //Int. J. Biometeorol. — 1991. — 35 (1) — p. 29-32

232. Bruns E.G., Brevik T.J., Barth C.L. Dairy production (In Cold Climates). //Agr. Engineering. — 1965. — № 2. — p. 79-80

233. Christopherson, R.J. Effects of prolonged cold and the outdoor winter environment on apparent digestibility in sheep and cattle. //Can. J. Anim. Sci. — 1976. — 56. — p. 201-212

234. Christopherson, R.J., Gonyou, H.W. and Thompson, J.R. Effects of temperature and feed intake on plasma concentration of thyroid hormones in beef cattle. //Can. J. Anim. Sci. — 1979. — 59. — p. 655-661

235. Curtis S.E., Kingdon D.A., Simon J., Drummond, J.G. Effects of age and cold on pulmonary bacterial clearance in the young pig. //Am. J.Vet. Res. — 1976. — 37. — p. 299-301

236. Echternkamp S.E. Relationship between LH and Cortisol in acutely stressed beef cows. //Theriogenology. — 1984. — 22. — № 3. — p. 305-311

237. Hahn G.L. Cattle. Cold stress. //Tech. Note /WHO. —1989. — 191. — p. 18-20

238. Johnson, H.D., Vanjonck, W.J. Effects on environment al and other stressors on blood hormone patterns in lactating animals. //J. Dairy Sei. — 1976. — 59. — p. 1603-1617

239. Kelley K.W. Stress and immune function: a bibliographic review. //J. Ann. Vet. Res. — 1980. — 11. — № 4. — p. 445-478

240. MacDonald M.A., Bell J.M. Effects of low fluctuating temperatures on farm animals. IV. Influence of temperature on milk yield and milk composition. //Can. J. Anim. Sei. — 1958. — 38. — p. 160170

241. Milligan J.D., Christison G.I. Effects of severe winter conditions on performance of feedlot steers. //Can. J. Anim. Sei. — 1974. — 54.

— p. 605-610

242. Minton J.E., Blecha F. Effect of acute stressors on endocrinological and immunological functions in lambs. //J. Anim. Sei. — 1990. — 68. — p. 3145-3151

243. Moberg G.P. Effect of Environment and Managment Stress on Reproduction in the Dairy Cow. //J. Dairy Sei. — 1976. — 59. — № 9. —p. 1618-1624

244. Phillips P.A., MacHardy F.V. Predicting Heat Production in Young Calves Housed at Low Temperature. //Transactions of the ASAE. — 1983. — 26. — № 1. — p. 175-178

245. Porzig E. Ursachen und Auswirkungen von Verhaltensstörungen auf die Leistungsausschoptung bei Rindern. //Mh. Veter.- Med. — 1980.

— 35. — № 2. — p. 44-47

246. Purwanto B.P., Abo Y., Sakamoto R., Furumoto F., Yamomoto S. Diurnal patterns of heat production and heat rate under thermoneutral conditions in Holstein Friesian cows differing in milk production. //J. Agricul. Sei. — 1990. — 114. — p. 139-142

247. Raheja K.L., Burnside E.B., Schaeffer L.R. Relasionship between fertility and production in Holstein dairy cattle in different lactations. //J. Dairy Sei. — 1989. — 72. — № 10. — p. 26702678.

248. Riley M.L., Botkin M.P., Field R.A., Radioff H.A., Wieland D.A. Effect of physical form of the diet and stress on carcass characteristics of lamb. //J. Anim. Sei. — 1981. — 53. — № 6. — p. 1489-1495

249. Jlathore A. Order of cow entry at milking and its relationship with milk yield and consistency of the order. //Appl. Anim. Ethol. — 1982. — 8. — 1/2. — p. 45-52

250. Schwark H. Die Beziehungen zwischen Korpermaben und Milchleistungsmerkmalen beim SMR. //Tierzuch. — 1982. — 36. — №5. — p. 222-224

251. Sorensen B.L., Weniger LH. Zuchtunglunde. — 1987. — B. — 59 (5). — p. 307-315

252. Stewart, R.E., Bailey, E.M. Hypothalamic temperature regulation in cattle. //Trans. ASAE. —1973. — 16. — p. 334-339

253. Stepherson R. G. A., Hooley R.D., Findlay J.K., Hopkins P.S. Effects of heat stress on the lactation performance of ewes accustomed to tropical conditions and the total fluid intake of their lambs. //Austral. J. Biol. Sei. — 1980. — 33. — № 4. —p. 449-456

254. Thomas C., Acharya R. Note on the effect of physical environment on milk production in Bos indicus x Bos taurus crosses. //Indian J. Anim. Sei. — 1981. — 5. — №3. — p. 351-356

255. Thompson G. E. Review of the progress of dairy science: Climatic physiology of cattle. //J. Dairy Res. — 1973. — 40. — p. 441-473

256. Thompson J. R., Christopherson R.J., Hammond V.A., Hills G.A. Effects of acute cold exposure on plasma concentrations of noradrenaline and adrenaline in sheep. //Can. J. Anim. Sci. — 1978. — 58. — p. 23-28

257. Thompson J. R., Freeman A.E., Berger P.J. Day-open adjusted, annualised, and fat-corrected yields as alternatives to mature-equivalent records. //J. Dairy Sci. — 1982. — 65. — № 2. — p. 1562-1577

258. Webster A.J. F. Direct effects of cold weather on the energetic efficiency of beef production in different regions of Canada. //Can. J. Anim. Sci. — 1970. — 50. — p. 563-573.

259. Webster A.J. F., Heitman, J.H., Hays, F.L., Olynyk, G.P. Catecholamines and cold thermogenesis in sheep. //Can. J. Physiol. Pharmacol. — 1969. — 47. — p. 719-724

260. Westly H.J., Kelley K.W. Physiologic concentration of Cortisol suppress cell-mediated immune events in the domestic pig. //Proc. Soc. Exp. Biol. Med. — 1984. — 177. — p. 156.

261. Wiltbank J.N., Bowden W.W., Ingalls J.E., Gregory K.E., Koch R.M. Effect of energy on reproductive phenomena of mature Hereford cows. //J. Anim. Sci. — 1962. — 21. — p. 219

262. Wolfenson D., Flamenbaum I., Berman A. Dry period heat stress relief effects on prepartum progesterone, calf birth weight, and milk production. //J. Dairy Sci. — 1988. — 71. — p. 809-818

263. Young B.A. Cold stress as it affects animal production. //J. Anim. Sci. — 1981. — 52. — № 1. — p.154-163

264. Young B.A. Effects of winter acclimatisation on resting metabolism of beef cows. //Can. J. Anim. Sci. — 1975. — 55. — p. 619-625

265. Young B.A. Temperature-induced changes in metabolism and body weight of cattle (Bos Taurus). //Can. J. Physiology and Pharmacolog. — 1975. — 53. — № 5. — p. 947-953

266. Zoldag L. Streb und FortpflanzungsStörungen beim Ring. 2. Mitteilung: Einflub von Stressoren auf die Trachtigkeit. //Dtsch. tierarztl. Wschr. — 1983. — 90. — p. 184-187.