(1.9)6.1 Теоретические основы моделирования влияния погодных условий на продуктивность овец.
6.2 Моделирование влияния погодных условий летнего периода на продуктивность овец
Основная
1. Полевой А.М. Сельскохозяйственная метеорология: учебник. - Одесса: ТЭС, 2012. - 632 с.
Дополнительная
2. Айзенштат Б.А. Метод расчета радиационного и теплового баланса животных // Труды САРНИГМЫ. 1974. Вып. 20 (101). С. 27-48.
3. Ярошевский В.А. Погода и тонкорунное овцеводство. Л .: Гидрометеоиздат, 1968. 203 с.
4. Чекерес А.И. Погода, климат и отгонно-пастбищное животноводство / Под ред. И.Г. Грингофа. Л .: Гидрометеоиздат, 1973. 175 с.
5. Бройдо А. Некоторые результаты исследования интегрального коэффициента турбулентного перемешивания // Метеорология и гидрология. 1957. № 9.
6. Гермогенов М.Т., Полевой А.Н., Грингоф И.Г. Моделирование влияния факторов внешней среды на продуктивность северных оленей. Депонировано во ВНИИГМИ-МЦД, № 623, 11.03.1987 г. Обнинск. 21 с.
В исследованиях А.П. Федосеева, А. С. Утешева, Н.А. Конюхова, А.И. Чекереса, Е К. Балакирева и др., в 60 ... 70 гг. прошлого века были созданы научные основы качественной зоометеорологичнои оценки состояния выпаса сельскохозяйственных животных. Методы таких оценок были ориентированы относительно различных пород и возрастных категориях овец для основных регионов овцеводства в стране. Путем проведения связанных наблюдений за поведением и состоянием выпаса животных и погодными условиями были обнаружены критерии, характеризующие степень благоприятности погодных условий для выпаса животных в разные сезоны года, для проведения хозяйственных мероприятий, таких, как перегон скота на новые пастбищные массивы, профилактическое купания животных, проведение весенней и осенней стрижки и др.
В ряде отечественных и зарубежных работ приведены результаты изучения составляющих теплового и радиационного баланса сельскохозяйственных животных, в том числе и овец, а также изучены их энергетические потребности в онтогенезе и предприняты попытки моделирования процессов их роста (Bond TE, Kelly CF, 1960, Ярошевский В. А., 1968; Айзенштат Б.А., 1974; Ханин М.А., 1982 и др.).
Опираясь на синтез основных результатов этих исследований и достижений современной агрометеорологии в области моделирования продукционного процесса растений, была создана одна из версий динамико-статистической модели «погода - сельскохозяйственное животное» при активном участии проф. А.Н. Полевого (Грингоф И.Г., Даниэль С.А., 1988; Даниэль С.А., Грингоф И.Г., 1990).
В основу динамико-статистической модели овцы было положено уравнение энергетического баланса биологической особи (М.А. Ханин, 1982), выражающий процесс динамики суммарных энергетических потребностей животного в течение его индивидуального развития за счет еды.
В процессе роста и развития животных присущи и другие виды энергетических затрат (например рост шерсти, роговых образований и т.п.), однако по сравнению с основными, перечисленными выше затратами, они небольшие и поэтому в расчет не включены.
Затраты мощности, связанные с ростом особи, определяются согласно данных Ханина М.А. (1982)
Принимается, что средняя удельная калорийность тела особи не зависит от возраста (C = const).
В работах Айзенштат Б.А. (1974) и Ярошевского В.А. (1968) предложены методы оценки влияния метеорологических условий на тепловой обмен животных на основе использования уравнений радиационного и теплового баланса.
Поток тепла в шерстного покрова является основным видом теплообмена для поверхности тела овцы, покрытой шерстью. Он является интегральной характеристикой, учитывающий общим объединения влияния эффективного излучения, турбулентного теплообмена и солнечной радиации. Расчет интенсивности тепловых потоков в шерстного покрова проводится по Ярошевскому В.А. (1968)
В формировании теплового состояния овцы важнейшими факторами является турбулентный теплообмен и радиационный баланс поверхности тела, не покрытый шерстью. Роль этих факторов особенно велика в ночные часы суток, когда температура деятельной поверхности значительно отличается от температуры нижнего слоя воздуха (Ярошевский В.А., 1968).
Расчет температур действующих поверхностей осуществляется на основании общей формулы уравнения теплового баланса (Будыко М.И., 1971).
Помимо обеспечения основного обмена и тепловой мощности, необходимой для сохранения постоянства температуры тела, животное не тратит энергию на передвижение и добывание пищи.
Вопросы режима выпаса овец, распределения времени между отдыхом и поеданием корма при выпасе, влияния метеорологических факторов на поведение животных рассматриваются во многих специальных исследованиях (Минервин В.Н., 1955; Конюхов Н.А., 1965; Конюхов Н.А. и Чекерес А.И., 1967; Johnson HD, Ragsdale AC еt al., 1963; Hahn GL, 1985 и др.). В основу расчета мощности W, развивается овцой при передвижении возложена модифицированная формула механической работы животные (Гермогенов М.Т., Полевой А.Н., Грингоф И.Г., 1987).
Расстояние, которое проходит овца в сутки, является функцией состояния и производительности пидножного корма и погодных (зоометеорологичних) факторов (Грингоф И.Г., 1967; Чекерес А.И., 1973)
В монографии Чекереса А.И. (1973) разработана методика оценки зоометеорологичних условий - благоприятных и неблагоприятных в отношении овцеводства; предложены критерии жарких погод для овец, характеризующие условия внешней среды, с которыми связано нарушение пастбищного режима и, как следствие, снижение производительности (уровня нагула) животных.
В условиях наблюдается потепление климата происходят изменения в закономерностях формирования урожайности различных типов растительности (сдвиг в сроках развития растений, рост повторяемости и интенсивности неблагоприятных и опасных явлений для сельскохозяйственных животных и т.д.). Разработанное учеными в 50...80-х гг. XX века зооклиматичне районирования пород скота и зоометеорологични методы оценок и прогнозов состояния и продуктивности сельскохозяйственных животных устаревают, требуют уточнений и привязки к реальному функционирования животноводческой отрасли. Особенно стоят проблемы развития селекционных работ по выведению новых пород животных, более адаптированных к постоянному изменению климатических условий. Все эти причины сказываются на уровне эффективности современного оперативного зоометеорологичного обеспечения животноводства.
Комплекс законодательных, социальных, научных и организационных проблем, связанных с восстановлением пастбищной системы ведения овцеводства сформулирован в работе Байшоланова С.С., Кожахметова П.Ж. (2008). Отметим основные предложения авторов в области совершенствования всей системы ведения овцеводства развития зоометеорологии:
- проведение исследовательских работ по выявлению более устойчивых и адаптированных пород овец к стрессовым (неблагоприятных) условий погоды во всех почвенно-климатических регионах;
- проведение уточненного зооклиматичного районирования пород овец с учетом изменения климата;
- внедрение системы регулируемого выпаса животных с учетом реальной емкости пастбищ и климатических условий;
- проведение масштабных фитомелиоративные работ на пастбищах с целью коренного повышения их производительности;
- восстановление пастбищной системы;
- совершенствование системы гидрометеорологического обеспечения животноводства;
- эффективная реализация государственных и общественных программ по развитию села и животноводства.
Рассмотрим моделирование влияния погодных условий летнего периода на продуктивность овец. В основу динамической модели производительности овцы (И.Г. Грингоф, С.А. Данислов, 1988) положен уравнения энергетического баланса биологической особи, выражает процесс динамики суммарных энергетических потребностей животного в течение его индивидуального развития за счет потребляемой пищи
(1.9)
где П - масса потребляемой пищи;
Cn - средняя удельная калорийность пищи;
φп - коэффициент усвоения пищи;
W0 - основной обмен лица;
W1 - энергетические затраты на поддержание постоянной температуры тела
W2 - затраты мощности, которая развивается особью при передвижении и
выполнении механической работы при добывании пищи;
W3- энергетические затраты на калоригеничний эффект;
W4 - затраты мощности, связанные с процессом роста особи.
В процессе роста и развития животному присущи и другие виды энергетических затрат (например, рост шерсти), однако по сравнению с вышеперечисленным они небольшие и в первом приближении в расчет не принимаются. Затраты мощности, связанные с ростом особи рассчитываются по формуле
(1.10)
где dP / dτ - изменения массы лица Р за время τ;
Co - средняя удельная калорийность тела особи;
η - энергетический КПД в процессе роста.
Принимается, что средняя удельная калорийность тела особи не зависит от возраста (Co = const). Величина η выражает долю энергетических потерь в процессе роста тканей животного. В общем виде она является функцией скорости роста и должна определяться с помощью экспериментальных данных.
Представим уравнение (4.1) с учетом (4.2) в виде
(1.11)
Поделив обе части уравнения наC0 η получим
(1.12)
Уравнение (4.4) позволяет на основе расчета его составляющих (отдельных энергетических затрат) определить динамику изменения массы тела животного (овцы) в процессе его жизнедеятельности.
Определим составляющие (4.4). Основной обмен W0 представляет собой расходы энергии овцы, находится в состоянии полного покоя за единицу времени, отнесены к массе тела животного. Итак, основным обменом овцы является тепловая мощность, вырабатываемая животным в состоянии покоя в условиях, когда отсутствуют калоригеничний влияние пищи и внешние (экзогенные) перегрузки. Он описывается уравнением
(1.13)
где χ - константа, характерная вида животного;
Р - масса животного.
Размер W1виражае количество энергии, которую расходует животное на терморегуляцию. Механизмы терморегуляции направленные на поддержание постоянной температуры тела и обеспечивают выделение тепла из организма путем испарения через органы дыхания и потоотделения с поверхности тела, проведение тепла в шерстного покрова, эффективного излучения, турбулентного теплообмена между кожей, шерстного покровом и воздухом.
В работах В.А. Ярошевского предложены методы оценки влияния метеорологических условий на тепловой обмен животных на основе использования уравнений радиационного и теплового баланса.
Помимо обеспечения основного обмена и тепловой мощности, необходимой для сохранения постоянства температуры тела, животное тратит энергию на передвижение и добывание пищи.
В основу расчета мощности, развиваемой овцой при передвижении и кормления W2, положенная модифицированная формула расчета механической работы животные (М.Т. Гермогенов, A.M. Полевой, Й.Г. Грингоф, 1987)
(1.14)
где d_v - величина вертикального смещения центра тяжести тела при одном шаге;
ψ_w - параметр, характеризующий сопротивляемость среды передвижению;
I-расстояние, которое проходит овца за сутки
Кр - коэффициент, характеризующий рельеф местности;
I_н - длина шага;
η - коэффициент полезного действия мышц, учитывающий неизбежные потери.
Расстояние, которое проходит овца в сутки, является функцией состояния кормовой базы и погодных факторов. Обозначим через (V_max) максимальную скорость передвижения овцы при благоприятных погодных условиях при средней плотности кормов. Тогда в любой i-й день средняя скорость передвижения Vi будет определяться как
(1.15)
где k_1 - коэффициент, характеризующий влияние погодных условий на скорость передвижения.
Поскольку скорость передвижения овцы каждый час при максимальной продолжительности выпаса будет отличаться от средней скорости в день с меньшей продолжительностью выпаса, определим k как некоторую функцию от tвип,
где tвип - продолжительность дневного выпаса.
В свою очередь tвип является некоторой характеристикой погоды данного дня, поскольку под воздействием жарких условиях животные днем пасутся более короткий период времени или переводятся на ночной выпас. Величина (V_max) может быть выражена как
(1.16)
где (V_max) ~ максимальная скорость передвижения овцы при благоприятных погодных условиях и достаточном количестве корма;
к2 - коэффициент, зависящий от плотности корма.
Функции k_1 (tвип) и k_2 (γ) определяются экспериментально. Предполагая, что k_1 * k_2 = k_v запишем (4.7) в виде
(1.17)
При сделанных предположениях количество потребляемой пищи в сутки будет составлять
(1.18)
где v'- коэффициент использования кормовой базы;
y - плотность кормов.
Рассматривая энергетические затраты животных калоригеничний эффект, принимаем
(1.19)
где Kw - параметр, характеризующий долю основного обмена, приходится на калоригеничну деятельность.
Прямое влияние погоды и климата на сельскохозяйственных животных вполне закономерно изучается с позиции двух наук - метеорологии и физиологии животных. В процессе синтеза этих наук создается самостоятельная отрасль сельскохозяйственной метеорологии - зоометеорология. При этом возникают новые задачи, решение которых во многом зависит от использования и правильного объединения теоретических и практических достижений каждой из них. Не случайно отправным пунктом зооометеорологичних исследований является расширенное понятие о тепловой режим организма и среды, дает объяснение многих особенностей гомеостаза в сельскохозяйственных животных и позволяет выявить причины нарушения устойчивости физиологических функций и регуляций.
Расширенное понятие теплового режима организма и среды, кроме температурных показателей, включает целый комплекс биохимических и физико-термических характеристик. В этот комплекс входит теплопродукция организма как результат биохимических процессов, происходящих в нем, и теплоотдача, которая состоит из тепловых потоков проведением, эффективного излучения, турбулентного обмена, затрат тепла на испарение и нагрев выдыхаемого воздуха. Экспериментальный и теоретический анализ составляющих этого комплекса с широким применением методов биометрии дает необходимые для практических целей количественные характеристики биологически значимых факторов среды и позволяет с новых позиций подойти к решению проблемы оценки влияния факторов окружающей среды на функционирование организма сельскохозяйственных животных.
тест лекции 6 пункт 2
| Термины и понятия | Главные мысли лекции (5-6) | Вопросы, возникшие по теме | Что непонятно? |
|
|
|
|
|