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 расщепления1 гбелков выделяется 4,1 ккал,1 гжиров – 9,3 ккал, и1 гуглеводов – 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 на1 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 15–16оС 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.