Белобороденко А.М., Белобороденко М.А., Белобороденко Т.А.
ФГБОУ ВПО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья", г. Тюмень
Родин И.А ФГБОУ ВПО "Кубанский государственный аграрный университет", г. Краснодар
Введение. Анализ работы молочных комплексов Тюменской области, проведенный кафедрой акушерства и незаразных г болезней сельскохозяйственных животных ФГБОУ ВПО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья", показал, что при примении принципиально новых технологий и завозе скот с высоким генетическим потенциалом проблема рентабельного функционирования комплексов и ферм является насущной [1, 2, 3]. При низких показателях воспроизводства и значительном распространении у коров репродуктивных расстройств и воспалительных заболеваний органов репродукции, длительном бесплодии и преждевременной выбраковке высокоценных коров, невозможно добиться рентабельности, тем более, обеспечить население области доступными экологическими безопасными продуктами питания [4]. 23
Целью исследований стало изучение физиологических особенностей адаптации коров в условиях круглогодового стойлового содержания (гиподинамии) и разработка системы корректирующих мероприятий.
Материалы и методы исследований. Исследования проводили в хозяйствах, находящихся в различных природно-климатических зонах Северного Зауралья, в период с 2005 по 2013 годы на высокопродуктивных и среднепродуктивных коровах.
Необходимые клинические, физиологические, акушерские, гинекологические, гистерографические и лабораторные исследования проводили непосредственно в хозяйствах, а также на кафедре акушерства и незаразных болезней сельскохозяйственных животных ФГБОУ ВПО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья". В начале, середине и конце опыта в одно и тоже время суток у животных по общепринятым методикам определяли температуру тела, частоту пульса, дыхания, сокращения рубца и их силу. Регулярно вели наблюдение за состоянием здоровья животных, течением жвачного процесса. При исследовании крови использовали гематологический автоматический анализатор в комплекте с набором реактивов Abacus (JuniorVet. 18 параметров) и биохимический анализатор StatFax 4500.
Полученный материал был подвергнут математической обработке на персональном компьютере с использованием стандартных программ.
Результаты исследований. Природно-климатические факторы Тюменской области, Ханты-Мансийского автономного округа, ЯмалоНенецкого автономного округа отличаются значительной экстремальностью и резко-континентальным климатом. Эти резкие перепады температуры окружающей среды влияют на организм коров не только в течение года, но и в течение суток. Пронизывающий ветер, сухость и влажность холодного воздуха, зимняя и весенняя пурга, низкое качество кормов, клещи и гнус в весенне-летний период, высокие температуры (в июле) и ряд других факторов, приводят не только к репродуктивным расстройствам, но и к длительному бесплодию коров. В этих условиях важная роль во взаимосвязи организма стельной коровы с внешними условиями среды и адаптивными реакциями организма принадлежит вегетативной нервной системе, симпатическому и парасимпатическому отделам, которые постоянно взаимодействуют и осуществляют адаптацию организма экстремальным условиям внешней среды. Симпатический отдел обеспечивает экстренную мобилизацию энергетических и пластических резервов при резких перепадах температур и других климатических факторов, путем активизации нервных и гуморальных механизмов. Активация приводит к усилению сердечной деятельности, увеличению обмена веществ иповышению мышечного тонуса. В то же время, парасимпатическое влияние обеспечивает состояние покоя, стимулирует анаболизм, депонирование веществ и сохранение энергии, ослабление сердечной деятельности [2].
Ритм сердца чутко реагирует на любые изменения внутренней среды организма и сигналы извне, отражает состояние регуляторных систем в организме, баланс между симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы [3].
В оптимальных условиях среды между тонусами этих двух отделов имеет место "относительное равновесие". При преобладании тонуса одного из них, тонус другого снижается. Несмотря на кажущийся антагонизм этих двух отделов, их взаимодействие позволяет организму эффективно регулировать деятельность внутренних органов и систем. В то же время, активация отделов может свидетельствовать о дисрегуляции функций и снижении адаптивных возможностей организма [1].
Задачей наших исследований являлось изучение параметров внешнего дыхания, теплопродукции, температурного гомеостаза и сердечного ритма как одного из показателей состояния вегетативного гомеостаза у стельной коровы в годовом цикле их функциональной деятельности при воздействии экстремальных факторов резко-континентального климата.
В условиях Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов часто бывают значительные перепады температур окружающей среды, когда сильные морозы (-40 и -50°С) сменяются резкими оттепелями (0°С), поэтому животным необходимо иметь довольно лабильную систему терморегуляции, способную эффективно поддерживать температурный гомеостаз, большую роль в регуляции, которого играет вегетативная нервная система.
Наши исследования показали, что при понижении температуры окружающей среды у коровы происходит активация физиологических механизмов консервации тепла за счет: снижения легочной вентиляции, понижения температуры кожи, увеличения глубины волосяного покрова. Парасимпатический отдел обеспечивает сосудистые реакции, асимпатический — расслабление мускулатуры мелких бронхов, что улучшает поступление вдыхаемого воздуха в альвеолы, и на фоне урежения дыхания это сопровождается возрастанием коэффициента использования кислорода в легких. При понижении температуры среды до -20°С, поддержание температурного гомеостаза у коров осуществляется без использования терморегуляторной теплопродукции, что свидетельствует о высокой эффективности физических механизмов терморегуляции.
Как показали наши исследования, при понижении температуры среды до -20°С, у коровы интегральные показатели вегетативной нервной системы (индекс вегетативного равновесия и индекс напряжения регуляторных систем) практически не меняются. Это свидетельствует о том, что при понижении температуры среды до -20°С, относительный баланс между двумя отделами вегетативной нервной системы сохраняется, поэтому можно говорить об адекватности реагирования различных звеньев вегетативной нервной системы на воздействие низких температур воздуха в данном температурном диапазоне в условиях резко-континентального климата Северного Зауралья.
У коров поведенческие реакции имеют большое значение в адаптации организма к экстремальным условиям Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов. Сложная система иерархии коров типов ВНД в условиях резко-континентального климата является действенным механизмом, позволяющим упорядочить взаимоотношения особей при использовании кормов. При беспривязном содержании коровы более сильного типа получают определенные выгоды и, в то же время, возрастает у них конкуренция за корм.
Наши исследования показали, что при беспривязной системе содержания большое влияние на сердечный ритм и интегральные показатели вегетативной нервной системы коровы оказывают доминантные взаимоотношения, складывающиеся между коровами. Установлено, что при раздельном содержании доминантных и особей в состоянии покоя, средняя длина интервалов сердца составляет 1,60-1,64 с, что соответствует частоте сердечных сокращений 50,0-57,0 уд /мин. Достоверных различий по этим показателям между коровами сильного типа ВНД и коровами слабого типа ВНД (субдоминантные особи) не выявлено, несмотря на различия в живой массе.
Нахождение коров (субдоминантов) на привязи вблизи коров (доминантов) сопровождается изменениями параметров сердечного ритма, свидетельствующими о возникновении социального стресса. У коров слабого типа, при этом, резко снижается средняя длина кардиоинтервалов, возрастает амплитуда. Снижение кардиоинтервалов. увеличение их амплитуды свидетельствуют о преобладающем влиянии центра управления на автономные и гуморальные механизмы регуляции сердечного ритма. Все это свидетельствует об усилении симпатической регуляции физиологических функций и напряжения регуляторных систем у коров слабого типа, что является одной из причин снижения адаптивных возможностей организма.
Исследование газообмена в этой ситуации показало, что при социальном стрессе у коров слабого типа частота дыхания возрастает на 70%, а общее потребление кислорода и энергетический обмен увеличиваются на 20 и 25 %. Из этого следует, что при социальном стрессе у коров слабого типа происходит снижение эффективности внешнего дыхания и увеличение общих энергозатрат организма.
При нахождении коров в условиях комплекса и беспривязном содержании, животные образуют небольшие группы, состоящие из особей со сходным иерархическим рангом. Подобная ситуация наблюдалась при нахождении экспериментальной группы коров. Во время подкормки и на отдыхе, коровы объединяются в группы по 2-3 особи со сходным иерархическим рангом. Оказалось, что в этой ситуации, средняя длина кардиоинтервалов у коров слабого типа восстанавливалась до исходного уровня. Увеличение ее свидетельствовало об отсутствии производственного стресса. У коров этой группы наблюдалось достоверное увеличение амплитуды и снижение вариационного размаха, по сравнению с условием их разделения с группой коров сильного типа ВНД. При этом, индекс вегетативного равновесия и показатель ритма, свидетельствует о незначительном напряжении функциональных систем организма и некотором смещении вегетативного баланса в сторону симпатического отдела. Во время кормления и отдыха у коров слабого типа ВНД больше времени затрачивается на ориентировочные реакции. Однако, социальный ранг в стаде коров меняется не только с возрастом животных, но и с изменением состава группы.
Нахождение животных в одной группе разных по рангу, приводит к усилению симпатической регуляции физиологических процессов, напряжению регуляторных систем организм, стресс у коров слабого типа это приводит к снижению адаптационных возможностей организма, снижению массы животных. Подобные ситуации в стаде коров возникают, особенно, при резких перепадах температур внутри помещения. В такие критические периоды страдают особенно низкоранговые коровы.
В весенний период в ряде хозяйств у коров при благоприятных природно-климатических условиях проявляются половые циклы, в крови повышается уровень гормонов. Коровы становятся более активными, у них возрастает общая двигательная активность.
В этот период, по сравнению с зимне-стойловым периодом, в организме коров происходит усиление активности симпатического отдела вегетативной нервной системы. Так, сердечный ритм увеличивается в 1,2 раза, амплитуда - в 2,3 раза, индекс вегетативного равновесия увеличивается в 3 раза. В этот период происходит перестройка функциональных систем организма, особенно репродуктивной. У коровы резко усиливаются обменные процессы, возрастает суточный метаболизм энергии, что обусловлено активизацией репродуктивной функции. Потребление зеленых кормов в летний период, по сравнению с зимним, увеличивается в 1,5-2 раза. В крови увеличивается содержание тиреоидных гормонов, особенно трийодтиронина, которые регулируют энергетические процессы в организме. Наши исследования показали, что у коров в летний период, по сравнению с зимним, происходит значительное усиление сердечной деятельности. Длина кардиоинтервалов снижается на 30%, частота сердечных сокращений увеличивается. Амплитуда симпатического отдела нервной системы, возрастает в 2 раза.
Возрастание тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы в летний период прямо коррелирует с возрастанием концентрации в крови тиреоидных гормонов. Катехоламины и гормоны щитовидной железы повышают общий тонус организма, усиливают энергетические процессы, увеличивая живую массу. При этом, происходит усиление сердечной деятельности, увеличение минутного и систолического объема крови, что необходимо для снабжения тканей организма и, особенно, репродуктивной системы кровью и кислородом [3].
Повышение тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы в летний период поддерживает более высокую двигательную активность коров, особенно при приеме свежескошенного корма.
В осенний период, по сравнению с весенним, активность симпатического отдела понижается и возрастает активность парасимпатического. У коров в крови происходит снижение тиреоидных гормонов и повышение концентрации инсулина, обладающего широким спектром анаболического действия.
Выполненные нами научно-производственные исследования показали, что при повышении температуры среды в помещении, у коров происходит возрастание среднего значения кардиоинтервалов и их величины. Амплитуда отражает стабилизирующий эффект централизации управления ритмом сердца, и, в основном, этот эффект обусловлен влиянием симпатического отдела вегетативной нервной системы. При повышении температуры среды, у коровы наблюдается уравнивание сердечного ритма при одновременном усилении активности симпатического отдела вегетативной нервной системы.
Таким образом, в условиях резко-континентального климата Северного Зауралья и перепада температур воздуха, у коровы наблюдается незначительная тахикардия с одновременным увеличением амплитуды и увеличением вариационного размаха. При этом, в вегетативном балансе значительно преобладает симпатический отдел вегетативной нервной системы, что сопровождается напряжением регуляторных систем организма, ответственных за поддержание температурного гомеостаза. Это свидетельствует о том, что резко-континентальный климат и низкие температуры в зимнее время являются для коров сильным стрессовым фактором, отрицательно сказывающимся на функционировании репродуктивной и других физиологических систем, а также резистентности и продуктивности животных.
Перечисленный комплекс морфофизиологических адаптаций позволяет коровам в условиях резко-континентального климата Северного Зауралья, особенно Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов, в состоянии покоя поддерживать температурный гомеостаз без использования терморегуляторной теплопродукции зимой в определенных пределах до-40°0.
Список литературы:
Резюме. Анализ работы молочных комплексов Тюменской области, проведенный кафедрой акушерства и незаразных болезней сельскохозяйственных животных, показал, что при использовании новых технологий и завозя скот с высоким генетическим потенциалом, проблема рентабельного функционирования комплексов и ферм является насущной. При низких показателях воспроизводства и значительном распространении у коров репродуктивных расстройств и воспалительных заболеваний органов репродукции, длительном бесплодии и преждевременной выбраковке высокоценных коров, невозможно добиться рентабельности, тем более обеспечить население области доступными экологическими безопасными продуктами питания.
В условиях резко-континентального климата Северного Зауралья и перепада температур воздуха у коров наблюдается незначительная тахикардия с одновременным увеличением амплитуды и увеличением вариационного размаха. При этом, в вегетативном балансе значительно преобладает симпатический отдел вегетативной нервной системы, что сопровождается напряжением регуляторных систем организма, ответственных за поддержание температурного гомеостаза. Это свидетельствует о том, что резко-континентальный климат и низкие температуры в зимнее время являются для коров сильным стрессовым фактором, отрицательно сказывающимся на функционировании репродуктивной и других физиологических систем, а также резистентностии продуктивности животных.
Перечисленный комплекс морфофизиологических адаптаций позволяет коровам в условиях резко-континентального климата Северного Зауралья, поддерживать в состоянии покоя температурный гомеостаз без использования терморегуляторной теплопродукции зимой в определенных пределах до-40°С
Ключевые слова: физиология адаптации, гомеостаз, резко-континентальный климат, гиподинамия, корректирующие мероприятия, репродуктивная система, резистентность животных.
Сведения об авторах:
Белобороденко Анатолий Михайлович, доктор ветеринарных наук, профессор, заведующий кафедрой акушерства и незаразных болезней ФГБОУ ВПО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья"; 625003, Тюмень ул. Республики, 7; тел.: 89526783449, 89044945179; e-mail: ambeloborodenko@mail.ru.
Белобороденко Михаил Анатольевич, доктор ветеринарных наук, доцент, доцент кафедры акушерства и незаразных болезней ФГБОУ ВПО "Государствен-ный аграрный университет Северного Зауралья"; 625003, Тюмень ул. Республики, 7; тел.: 89526783449, 89044945179; e-mail: ambeloborodenko@mail.ru.
Белобороденко Татьяна Анатольевна, доктор ветеринарных наук, доцент кафедры акушерства и незаразных болезней ФГБОУ ВПО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья"; 625003, Тюмень ул. Республики, 7; тел.: 89526783449, 89044945179; e-mail: ambeloborodenko@mail.ru.
Ответственный за переписку с редакцией: Родин Игорь Алексеевич, доктор ветеринарных наук, профессор, кафедра анатомии, ветеринарного акушерства и хирургии ФГБОУ ВПО "Кубанский государственный аграрный университет"; 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13; тел.: 8(861) 221-58-20, 89184350549; e-mail: d22003807@mail.ru.
UDС 619:618. 14-002-085:636. 22/28
PHYSIOLOGY OF ADAPTATION AND HOMEOSTASIS OF COWS IN CONDITIONS OF SHARP-CONTINENTAL CLIMATE Beloborodenko A.M., Rodin I.A., Beloborodenko M.A.,
Beloborodenko T.A.
Summary. Researches were conducted in farms in various climatic zones of Northern Transurals during the period from 2005 to 2013, on highly productive cows and cows with an average productivity. Necessary clinical, physiological, obstetric, gynecologic, hysterographic and laboratory studies were conducted directly in farms, and also at the department of obstetrics and noncontagious diseases of animals of the State agrarian university of Northern Transurals. Scientific-production researches showed that indoor temperature increases the average value of cardiointervals and their magnitude. Amplitude reflects stabilizing effect of centralization of heart rhythm control, and generally this effect is caused by influence of sympathetic vegetative nervous system. Equation of cardiorhythm is observed in cows at temperature increase at simultaneous strengthening of activity of sympathetic vegetative nervous system. Thus, insignificant tachycardia with simultaneous increase in amplitude and scope variation is observed in cows in the conditions of sharp and continental climate of Northern Transurals and differences of air temperatures, while sympathetic branch of vegetative nervous system greatly predominate in vegetative balance that is accompanied by tension of regulatory systems of the organism responsible for maintenance of the temperature homeostasis. All this testifies that sharply continental climate and low temperatures in winter are the strong stressful factor having an adverse effect on functioning of reproductive and other physiological systems, and also resistance and productivity of animals.
Key words: physiology of adaptation, homeostasis, sharply continental climate, hypodynamy, corrective activities, reproductive system, resistance.
References:
Author affiliation:
Beloborodenko Anatoly M., D.Sc. in Veterinary Medicine, professor, Head of the department of obstetrics and noncontagious diseases of the State Agrarian University of Northern Transurals; 7, Respubliki st., Tyumen, 625003; ph.: 89526783449, 89044945179; e-mail: ambeloborodenko@mail.ru.
Beloborodenko Mikhail A., D.Sc. in Veterinary Medicine, docent, docent of obstetrics and noncontagious diseases of the State Agrarian University of Northern Transurals; 7, Respubliki st., Tyumen, 625003; ph.: 89526783449, 89044945179; e-mail: ambeloborodenko@mail.ru.
Beloborodenko Tatyana A., D.Sc. in Veterinary Medicine, docent, docent of obstetrics and noncontagious diseases of the State Agrarian University of Northern Transurals; 7, Respubliki st., Tyumen, 625003; ph.: 89526783449, 89044945179; e-mail: ambeloborodenko@mail.ru.
Responsible for the correspondence with the editors: Rodin Igor A., D.Sc. in 25 Veterinary Medicine, professor, professor of the chair of anatomy, veterinary obstetrics and surgery of the Kuban state agrarian university; 13, Kalinina st., Krasnodar, 350044; 8(861) 221-58-20, 89184350549, е-mail: d22003807@mail.ru.
http://vetkuban.com/num5_201407.html