Факультет

Студентам

Посетителям

Теплообмен между организмом и внешней средой и его регуляция

Многообразие метеорологических факторов и их непрерывная изменчивость во времени и пространстве требуют совершенной приспособляемости организма животных. Для соответствующих ответных реакций на изменения во внешней среде в организме животных имеются специальные приспособления (механизмы), ведущая роль в которых принадлежит центральной нервной системе.

По температуре тела животных делят на холоднокровных, или пойкилотермных, и теплокровных, или гомойотермных. К холоднокровным относятся животные с переменной температурой тела, а к теплокровным — с постоянной температурой тела от 36 до 42° домашние и дикие млекопитающие, птицы, а также человек. У гомойотермных сельскохозяйственных животных (птиц) температура тела колеблется в весьма узких пределах, что необходимо для поддержания нормальных физиологических процессов. Наибольшее постоянство температуры присуще крови, мозгу, сердцу и печени, тогда как температура других органов и кожи может колебаться более значительно под влиянием метеорологических факторов внешней среды и физиологических функций организма.

Постоянство температуры тела объясняется наличием относительного теплового равновесия организма, то есть полным соответствием между образованием тепла и его отдачей во внешнюю среду, или следствием сбалансированного прихода и расхода тепла. В организме животных постоянно совершаются процессы теплообразования и теплоотдачи благодаря свойственной им способности теплорегуляции. Под теплорегуляцией следует понимать способность животных поддерживать температуру тела па относительно постоянной высоте. Регуляции тепла заключаются в повышении или ослаблении обмена веществ и, как следствие этого, в повышении или уменьшении образования тепла в организме, с. одной стороны, в усилении или уменьшении отдачи тепла в окружающую среду — с другой.

Теплорегуляция осуществляется центральной нервной системой главным образом через кожу, органы дыхания, а также через многочисленные регуляторные приспособления. В гипотальмической области промежуточного мозга находится центр теплорегуляции, который получает импульсы со стороны кожи и крови (нагретой или охлажденной) вследствие раздражения экстеро- и интерорецепторов, воспринимающих тепло и холод. Эта регуляция происходит через вегетативную нервную систему в результате рефлекторного изменения интенсивности окислительных процессов и гуморально благодаря деятельности желез внутренней секреции (главным образом мозговой части надпочечников, гипофиза, паращитовидной, поджелудочной и щитовидной желез). Наступает также рефлекторное изменение мышечной и сердечной деятельности, дыхания, расширение или сужение периферических сосудов, секреции потовых желез, изменение поверхности тела (перемена его положения) и т. д. В поддержании постоянной температуры тела огромная роль принадлежит коре больших полушарий головного мозга. Теплорегуляция может иметь условно-рефлекторный характер под влиянием условных рефлексов, которые легко вырабатываются на температурные факторы (К. М. Быков, Д. М. Слон им, Р. П. Ольнянская и др.). Теплорегуляция выявляется у животных и в сезонных приспособлениях, или физиологических явлениях, например в виде повышения основного обмена, накопления подкожного жирового слоя, появления подшерстка, более густого и длинного волоса (зимой), выпадение волоса и замены его более редким и коротким (весной).

Тепло является результатом аэробного и анаэробного распада белков, жиров и углеводов. Так, в процессе расщепления 1 г белков выделяется 4,1 ккал, I г жиров — 9,3 ккал и 1 г углеводов — 4,1 г ккал тепла. Теплообразование происходит постоянно во всех клетках организма в результате окислительных процессов. Больше всего образуется тепла в мышцах, а также в печени, почках, железах, легких, нервной и гистоцитарной системах. Значительно повышают теплопродукцию низкие температуры воздуха, мышечная работа, беременность, лактация и другие факторы. Высокая окружающая температура, состояние покоя, кастрация животных, подкожный жировой слой и густой волосяной покров понижают образование тепла.

В настоящее время изучены величины теплопродукции различных животных, различного возраста, веса, при различных условиях кормления, продуктивности работы и пр. Среднее количество образуемого тепла в ккал за один час на 1 кг веса составляет: у лошади в покое — 1,13, при умеренной работе — 10,46, а при тяжелой работе — 19,5; у коров в состоянии покоя при разных условиях кормления и молочной продуктивности — от 1 до 3 ккал; у овец — 1,6—2,10; у свиней — 2,15— 2,90; у кроликов — до 5,6; у птиц в состоянии покоя до 7,5 ккал. Эти данные показывают, что чем меньше животное, тем больше у него теплопродукция на 1 кг веса. Значительная часть тепла выделяется из организма в окружающую среду. Так, например, корова весом 400 кг при суточном удое в 10 л выделяет В один час 765 ккал, весом 600 кг при том же удое — 906 ккал, при удое 30 л — 1342 ккал, а при удое 50 л — 2013 ккал тепла.

Большая часть всего тепла из организма выделяется через кожу. Теплоотдача с поверхности кожи происходит путем теплоизлучения (радиации), теплопроведения и конвекции, испарения.

Теплоизлучение (радиация) выражается в излучении с поверхности кожи (имеющей температуру 30—36°) и из глубоких частей тела организма длинноволновых невидимых инфракрасных лучей. Излучаемое тепло поглощается окружающими предметами (стены, пол, потолок и перегородки), если температура их меньше температуры кожи, а также влажным воздухом при низких температурах. При одинаковой температуре кожи и окружающих предметов излучение с кожи прекращается; если температура окружающих поверхностей выше температуры кожи, происходит обратное явление — нагревание кожи. Чтобы уменьшить потери тепла излучением, необходимо утеплять стены, потолки, полы, двери и окна и принимать меры к уменьшению влажности воздуха в зимний стойловый период.

Теплопроведение и конвекция осуществляются путем потери тепла тканями как хорошими его проводниками. Конвекция представляет путь передачи тепла окружающему слою воздуха, который образует вокруг тела животного постоянно сменяющуюся нагретую воздушную оболочку. Чем значительнее разница между температурами кожи и воздуха, а также чем больше скорость движения и влажность его, тем больше тепла теряется конвекцией. Воздушная передача тепла проведением наблюдается в неподвижном воздухе, температура которого ниже температуры кожи животного. Ввиду того, что воздух в помещениях для животных находится в движении, основное значение в теплоотдаче через воздух имеет конвекция. Теплопроведение происходит в больших размерах при соприкосновении тела животных с холодным полом, землей, снегом, а также при купании и обмывании животных. Теплопередача проведением и конвекцией (нагревание токов воздуха) может прекратиться, если кожа и окружающий ее воздух имеют одинаковую температуру, а при температуре воздуха, превышающей температуру кожи, конвекция способствует нагреванию кожи.

У животных, в том числе и птиц, поверхность тела которых покрыта шерстью или перьями, теплоотдача имеет некоторые особенности. Шерсть и перья защищают их от температурных воздействий воздуха благодаря кератину, содержащемуся в шерсти и пере, и воздушной оболочке вокруг них, являющихся плохими проводниками тепла. Воздух, находящийся между шерстью и перьями, представляет собой как бы свой микроклимат животного. Это позволяет им в известной мере сохранять температуру тела и при низких, и при высоких температурах окружающего воздуха. Роль шерстного покрова в теплоотдаче выявляется, например, при стрижке животных, которая приводит в первые дни к увеличению потери тепла на 30% и более (И. А. Троицкий).

Испарение влаги с поверхности кожи животных, имеющих потовые железы, происходит в результате потоотделения; на испарение одного грамма влаги затрачивается около 0,6 ккал тепла. Такая теплоотдача с поверхности кожи тем значительнее, чем больше потоотделение, чем выше температура и скорость движения воздуха. Тормозит испарение с кожи высокая влажность воздуха при высокой температуре его. При температурах окружающей среды, равных температуре кожи или превышающих ее, испарение является главным способом теплоотдачи (до 95% всей теплоотдачи). Однако длительное пребывание животных во внешней среде с высокой температурой возможно лишь при низкой влажности воздуха, способствующей потере тепла испарением.

Отдача тепла дыхательными путями происходит преимущественно путем испарения влаги и частично в результате нагревания вдыхаемого воздуха. Размеры теплоотдачи в этом случае зависят от температуры и влажности вдыхаемого воздуха и объема вентиляции легких. У животных с потоотделением на ограниченных участках тела (свинья, собака, кошка (Moi-Kotenok.ru)) такой вид теплоотдачи выступает на первый план. Например, у собаки и птиц, лишенных потовых желез, влага испаряется в результате учащенного дыхания с поверхности высунутого языка. У птиц активное участие в процессе теплоотдачи принимают также гребень и сережки.

В зависимости от условий содержания, размещения животных и микроклимата пути теплоотдачи изменяются, и соотношение их между собой бывает весьма непостоянно, динамично.

Некоторые особенности теплорегуляции наблюдаются у новорожденных животных. У них максимально развита регуляция теплообразования и недостаточно совершенна регуляция теплоотдачи, то есть новорожденные не имеют установившихся условных связей или внутренних механизмов, поддерживающих постоянство температуры тела. В первые дни после рождения животные имеют изменчивую температуру тела, которая в большой степени зависит от температуры внешней среды; постоянство температуры тела достигается усилением или ослаблением обмена веществ, что бывает связано с глубокими сдвигами в организме. В этот период жизни температура воздуха, особенно с повышенной влажностью, резко сказывается на организме животных.

Физиологические исследования показали, что жеребята, телята, ягнята и поросята рождаются с врожденными рефлексами защиты от охлаждения и что процессы физической и особенно химической теплорегуляции выражены с первых дней жизни. Однако более совершенная регуляция теплоотдачи (физическая теплорегуляция) у новорожденных телят разных пород и помесен вступает а действие с 9-го по 27-й день жизни (К. С. Ермолаева, О. Л. Бедрата, Л. В. Совенко), у ягнят с 6-го по 15-й день (И. А. Троицкий), у поросят с 15-го по 25-й день (А. П. Онегов).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: