动物的体热平衡与体热调节

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1、 第一章 空气环境卫生 l 一 气象因素与畜禽健康和生产力的关系 l 二 畜舍 空气中的有害气体 l 三 畜舍空气中的微粒 微生物和噪声 气象 指对流层所发生的冷 热 干 湿 风 云气象 指对流层所发生的冷 热 干 湿 风 云 雨 雷 霜 雾 雪 电等各种物理现象 雨 雷 霜 雾 雪 电等各种物理现象 气象因素 决定对流层中各种物理现象的因素 包气象因素 决定对流层中各种物理现象的因素 包 括太阳辐射 气温 气湿 气流 气压 云量和降括太阳辐射 气温 气湿 气流 气压 云量和降 水等 水等 天气 一个地方在短时期内由大气中所发生的各种天气 一个地方在短时期内由大气中所发生的各种 物理过程和物理

2、现象所构成的大气综合状态 如阴物理过程和物理现象所构成的大气综合状态 如阴 晴 风 雨等 晴 风 雨等 气候 是指一个地区多年所特有的天气情况 如昆气候 是指一个地区多年所特有的天气情况 如昆 明四季如春 广东一年四季水汽丰富 温暖多雨等明四季如春 广东一年四季水汽丰富 温暖多雨等 气候特点 气候特点 相关知识 一 气象因素与畜禽健康和生产 力的关系 一 气象因素与畜禽健康和生产力的关系 l 温热环境 l 指炎热 寒冷或温暖 凉爽的空气环境 包括气 温 气湿 气流 气压 太阳辐射因素 l 温热环境是家畜很重要的环境因素 l 直接影响 温热环境主要通过热调节对家畜发生 直接影响 l 间接影响 自

3、然界的温热条件还可通过饲料植物 的生长 化学组成和季节性供应 以及寄生虫和 其它疾病的发生和传播 间接对动物的健康和生产 力发生作用 第一节 动物的体热平衡与体热调节 l 维持动物生命活动的一个重要基础是保持一定的 体温 为此必须使体内产生的热量与散发的热量 达到平衡 就机体本身而言 这样不是十分困难 但是外界环境复杂多变 所以重要的是在一定 的环境中如何使其产热和散热平衡 l 低等动物 l 采取变温的方式即随环境温度变化而改变体温 的方式来调节平衡 l 恒温动物 l 它有调节产热和散热的生理机能 有维持恒定 体温的保证 被毛或羽毛 可以不因环境温 度的改变而改变体温 l 一 体温的概念 l

4、体温是指身体深部 体核 的温度 l 是衡量恒温动物热平衡的唯一可靠的指标 l 躯体体内部位不同 温度也不完全相同 l 一般以直肠温度作为内部体温的代表 一 动物体温 l 各种动物的直肠温度 2 皮温 l 皮肤表面的温度称为 皮温 l 皮温受身体本身和外界温热条件的影响 常随外界条 件的变化而变化 l 动物身体部位不同 其皮温也不相同 l 凡距离身体内部较远 被毛保温性能较差 散热面积 较大 血管分布较少和皮下脂肪较厚的部位 皮温较 低 l 四肢下部 耳部和尾部低温时皮温显著下降 l 牛皮肤各部位温度测定位置示意图 l 3 平均体温 l 平均体温是指整个动物体各部位温度之加权平均 值 可以用公式

5、计算 l 平均体温 0 7 Tr 0 3 T s l 式中Tr 为直肠温度 l T s为平均皮温 饲 料 体内储备 的养分 产 热 体 热 外界热 基础代谢 热增耗 随意活动 生产过程 辐射 蒸发 传导 对流 体表面积 身体被毛 饮水和排泄 组织和外周 血流的传导 环境温度 湿 度及空气流动 散 热 动物的产热和散热示意图 热平衡 一 动物产热的主要形式 l 1 基础代谢产热 l 2 体增热 l 3 活动产热 l 4 生产代谢产热 饥饿代谢 维持生命的基本生活动 如血液循环 呼吸 泌尿 神经和内分泌等的正常运行 的最 低限度的代谢 是指健康正常的动物在温度适宜 20 时 处于空腹 休息 静卧清

6、醒 放松时消化 道没有养分可吸收 清醒 安静状态下的产 热量 因不好测定 故常以绝食代谢产热来代替 热增耗 旧称特殊动力作用或食后增热 当动物休息于舒适的环境中 产热量取决于采食 量 饥饿动物因采食而增加的产热量被称为体增 热 以热的形式散失 采食量愈大 热增耗愈多 采食粗料的热增耗比采食精料的热增耗多 蛋白质的体增热最大 约占总代谢能的30 脂肪最少 约占代谢能的5 10 碳水化合物居中 约占代谢能的10 15 体增热对于低温环境中动物御寒具有重要作用 但在高温环境中则会增加动物的热负荷 1 随意活动 起卧 站立 步行 自由运动 觅 食 饮水 争斗 等 2 消化系统生理活动如咀嚼 吞咽 胃肠

7、蠕动 消化酶的分泌 消化 吸收等所增加的热量均属 于活动产热 3 当热环境发生变化时动物进行热调节如外周血 管的收缩 竖毛肌收缩 汗腺分泌和肌肉紧张度 的改变等所产生的热量也属于活动产热 二 影响动物产热的因素 1 年龄 2 性别 3 营养状况 4 生产水平 5 采食量 6 活动量 7 个体大小 三 散热 l 1 辐射散热 l 2 蒸发散热 l 3 传导散热 l 4 对流散热 l 空气 是指物体表面以电磁波形式 主要是红外线 在物体间传递 能量的过程 这种能量可以不 通过中间介质而传递 温度大于绝对零度的 0 K或 273 任何物体都能放出辐射 能 两物体温差越大 由高温物体 传递给低温物体的

8、辐射量越多 水从液态变为气态 伴随着热量的散失 动物体表蒸发散热的部位主要为皮肤表面和呼吸道 1 皮肤蒸发 一为渗透蒸发 隐汗蒸发 即皮肤组织水分通过上 皮向外渗透 水分在皮肤表面蒸发 因为渗透蒸发不 见水滴 在一般天气条件下 人每天的隐汗蒸发量为600 800ml 为呼吸蒸发的二倍 二为出汗蒸发 显汗蒸发 即通过汗腺分泌 使汗 液在皮肤表面蒸发 出汗多时 常见皮肤表面有水滴 残留 马属动物汗腺较发达 牛次之 绵羊有汗腺 但较小 且为突发性汗腺 猪无活动汗腺 鸡 兔 狗等均无 汗腺 2 呼吸道蒸发 主要部位是上呼吸道 通过肺泡表面水分蒸发和吸入冷空气变热而进行的 当气温较低时 动物呼吸次数减少

9、而深度增大 当气 温升高时 动物呼吸变得短而急促 热性喘息 在高温环境中 动物出现的增加呼吸频率 减少呼吸深度的现象 猪 鸡 狗 热性喘息在排出大量的水蒸气的同时 将体内大量 CO2排出体外 导致呼吸性碱中毒 传导散热是指直接接触的两物体将热量从高温处向低温 处传递的过程 动物体呼吸道和皮肤都具有传导散热的作用 呼吸道是将热传给较冷的吸入空气 皮肤主要是通过直 接与较冷物体如地面 冷水等接触而进行传导散热 动物传导散热取决于与其接触物体的温度 当动物体表 温度高于物体表面温度时 动物散失热量 传导散热量 为正值 当动物体表温度低于物体表面温度时 动物获得热量 传导散热量为负值 在炎热的夏季 对

10、猪和牛进行冷水浴 可以增加传导散 热 l 辐射散热 传导散热和对流散热 l 合称为 非蒸发散热 可感散热 或显热发散 l 非蒸发散热量的大小主要受环境温度的影响 非蒸发 散热的结果是导致空气温度变化 l 蒸发散热亦称 潜热发散 主要包括皮肤蒸发散热和呼 吸道蒸发散热 蒸发散热量主要受空气湿度的影响 不导致空气温度变化 l 此外 通过胃肠道加热饲料和饮水可消耗部分体 热 同时粪 尿排泄也带走少量热 但这种散热 不属于正常的生理热调节范围 二 影响散热的因素 l 1 空气的温度 湿度和气流 l 2 动物体表面积 l 3 动物的姿态 l 4 动物的被毛状态 l 5 皮下脂肪层 四 畜体热平衡与调节

11、1 物理性调节 动物通过调整姿势 增减体表面积 扩张或收缩体 表血管 改变被毛或羽毛覆盖情况等来调节体热散失程 度的方式 2 化学性调节 指动物通过提高体内养分代谢速度和肌肉节律性收 缩 寒颤 来提高产热量或增加呼吸次数 如热性喘息 来提高散热量的方式 l l l 当物理和化学调节同时进行还不能维持热平衡时 表现为体温的升高或下降 说明热平衡破坏 这时往往引起生理机能失常 l 严重威胁家畜的健康和生产力 l 甚至危及生命 五 温热环境 1 温热环境的概念 温度 相对湿度 空气流动 辐射及热传递 等因素 动物的感觉 冷 热 舒适与否 评定指标 有效环境温度 Effective Ambient T

12、emperature 简称EAT 2 温热环境的划分 二 温热环境 1 温度适中区 下限 最低 临界温度 LCT 上限临界温度 UCT 等热区 动物体温保持相对恒定 动物的代谢强度和产热 量正常 动物主要借物理调节和行为调节即可维持体温正 常的外界环境温度范围 当气温下降散热增加时 物理 和行为调节无法使动物保持体 温正常 必须提高代谢率 增 加产热量 以维持体温恒定 这开始提高代谢率的外界温度 称为 临界温度 或 下限临界 温度 如果气温升高 机体散热受阻 物 理调节不能维持体温恒定 体内蓄 热 体温升高 体温每升高1摄氏 度 代谢率可提高10 20 这因高 温引起代谢率升高的环境温度也可

13、称为 临界温度 但为别于下限临 界温度 特称为 过高温度 或 上限 临界温度 下限临界温度与上限临界温度之间的环境温度即为等热区 最适生产区 在等热区的下半部偏上尚有一舒适区 在舒适区内畜体代谢产热刚好等于散热 不需要 物理调节 而能维持体温正常 家畜最为舒适 在等热区中最适合动物生产和健康 动物的代谢强 度和产热量保持生理最低水平 l 舒适区以上开始受热应激 表现为皮肤血管扩张 皮温升高 呼 吸加快和出汗等热调节过程 舒适区以下开始受冷应激 表现为 皮肤血管收缩 竖毛和肢体体蜷缩等 l 体温升高引起代谢率 产热量增加的现象是暂时的 家畜在高温 时所进行的物理和化学调节 一般能避免体温的无限制

14、升高而危 及生命 2 热应激区 指高于上限临界温度的温度区域 3 冷应激区 指低于下限临界温度的温度区域 图15 2 动物在不同温热区域产热 散热及体温变化 A 冻死点 B 代谢顶峰与降温点 C LCT D UCT E 升温点 F 热死点 注 总产热的虚线段表示饥饿时产热 引自NRC 1981 3 影响等热区和临界温度的因素 1 动物种类 2 年龄和体重 3 皮毛状态 4 饲养水平 5 生产力 6 对气候的适应性 7 管理制度 8 环境状况 一般体型较大 每单位体重体表面积 较小的动物 较耐低温而不耐热 其等 热区较宽 下限临界温度较低 在完全饥饿状态下测定的部分动物下限临界温度 小白鼠为29

15、 30 大白鼠为28 兔子为27 28 猪为21 阉牛为18 鸡为28 裸体人 为29 雏鸡为34 羔羊为29 犊牛为12 在饥饿下状态下 部分动物的等热区 鸡为28 32 鹅为18 25 火鸡为20 28 鸽为31 36 山羊为20 28 绵羊为21 25 犬为20 26 下限临界温度随年龄和体重的增大而下 降 幼年家畜由于体热调节机能差 故等热区较狭 临界温度较高 如 体重1 2KG的哺乳仔猪的下限临界温度 为29摄氏度 体重6 8KG下降为25摄氏度 自由采 食 体重20KG为21摄氏度 被毛绵密或皮下脂肪较厚的动物 较耐寒 临界温度 低 等热区宽 如未剪毛的犬 临界温度为13 6 15

16、 1摄氏度 剪毛 后为23 8 26 5摄氏度 家畜在采食过程中 由于咀嚼 消化器官的活动 产 生体增热 饲养水平愈高 体增热愈多 临界温度愈 低 如被毛正常的阉牛 维持饲养时临界温度为7摄氏 度 饥饿时升高到18摄氏度 泌乳 产蛋 劳役 妊娠 生长 肥育等生产家畜 不 但须给较多的饲料 而且在生产过程中代谢率亦提高 因而 临界温度较低 如日产乳为9 5KG的乳牛 临界温度为 6摄氏度 产乳19KG则下降到 18摄氏度 寒冷地区动物的临界温度较低 炎热地区则相反之 一般热带动物的临界温度在20 30摄氏度 寒带动物则很低 等热区很宽 如白狐和北极鸥等热区在 30 30摄氏度之间 这 主要与被毛的高度保温效力有关 临界温度是在无风 没有太阳辐射 湿度适宜的条件下测定的 所得的 结果不一定适用于自然条件 风 太阳辐射 湿度不宜等都 会影响临界温度和等热区 如 乳牛在无风环境里的临界温 度为 7摄氏度 当风速增大到 3 58M S时 则上升到9摄氏度 六 等热区理论的应用 l 1 为畜牧生产的科学管理提供依据 l 在等热区范围内 尤其是在舒适区内 动物饲养 最为适宜 经济上最为有利 l 等热