План:

4.1 Влияние климата на географическое распространение и морфологические особенности сельскохозяйственных животных.

4.2 Влияние метеорологических факторов на терморегуляцию у сельскохозяйственных животных

4.3 Влияние метеорологических факторов на поведение и продуктивность сельскохозяйственных животных

4.4 Влияние метеорологических факторов на размножение сельскохозяйственных животных

Литература

Основная:

1. Ярошевский В.А. Погода и тонкорунное овцеводство. Ленинград, 1968. - 203 с.

2. Полевой А.М. Сельскохозяйственная метеорология: учебник. - Одесса: ТЭС, 2012. - 632 с.

Дополнительная:

3. Bergman A Cottingen Studien, I. - 1847

4. Allen J. A. Radical Rev. - 1877

5. Wilson J. M. The Rural Cyclopedia. - 1854

6. Баскин Л.М. Изучение экологии поведения млекопитающих в природе на примере копытных. - М., 1974. - С. 42-51.

7. Морфо-физиологические и биохимические механизмы адаптации животных к факторам среды // Материалы к V Всесоюз. конференции по экол. Физиологии. - Краснодар, 1972. - 334 с.

8. Степура В.Д. Влияние низких температур на поведение и продуктивность крупного рогатого скота // Вестн. С.-х. науки Казахстана. - 1975. - № 5. - С. 112-114.

4.1 Влияние климата на географическое распространение и МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ.

Из огромного числа видов животного мира только 30 прирученных человеком и имеют экономическое значение. Из числа одомашненных животных 
- девять видов составляют птицы (куры, индейки, утки, гуси, лебеди, цесарки, павлины, голуби и страусы),

- два - насекомые (пчелы и шелкопряды)

- три - мелкие млекопитающие, имеют ограниченное значение (собака, кошка, кролик).

Остальные шестнадцать видов млекопитающих входят в следующие наиболее важные группы сельскохозяйственных животных:

Equidae - лошадь, осел

Camelidae - одногорбый и двугорбый верблюд, лама, альпака;

Bovidae - европейская крупный рогатый скот и горбатый скот (зебу), буйвол, каяк, гаял, бантенг, овцы и козы;

Cervidae-северный олень;

Suidae - свинья.

Указанные виды домашних животных составляют незначительную часть класса млекопитающих, включающий в себя более трёх тысячи видов. Причина заключается в том, что показатели, необходимые для приручения животных, встречаются редко. Из них наиболее важными являются:

1) способность жить в среде обитания человека на отходах продуктов земледелия (по этой причине большинство домашних животных травоядные)

2) высокую степень приспособляемости к широким изменениям в окружающей среде, в первую очередь к климату;

3) способность к специализированному функциональному развитию, например к развитию молочности, шерстности, скороспелости, способности быстро передвигаться или перевозить грузы.

Таблица 3. - Поголовье с-х. животных и его географическое распределение, % от общего поголовья (по данным В.А. Ярошевского)

Из таблицы 3 хорошо видно, что поголовье сельскохозяйственных животных на отдельных континентах распределено очень неравномерно. Это возникает вследствие различных причин: экономических, социальных и природно-исторических. Среди последних можно выделить:

а) условия или факторы климатические;

б) условия эдафические или экотипические (почва, рельеф, характер ландшафта и т. д.);

в) условия биотические (взаимосвязь с другими организмами). Важны все факторы, но уже давно, а в последнее время особенно обращает на себя внимание группа факторов климатических. Всё чётче выясняется роль погоды и климата в проявлениях жизненного процесса. Климат - не единственный, но в большинстве случаев ведущий фактор, так как он определяет и характер других факторов среды.

Современные данные представлены : http://www.fao.org/docrep/012/a1250r/a1250r02.pdf

Скачать  
Ю.А. Столповский ПОПУЛЯЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОХРАНЕНИЯ ГЕНОФОНДОВ ДОМЕСТИЦИРОВАННЫХ ВИДОВ ЖИВОТНЫХ,

Если взять для примера распространение самого многочисленного вида сельскохозяйственных животных - овец, то в мире можно выделить восемь центров развития овцеводства с последующей численностью поголовья овец в процентном отношении (табл. 4)

Таблиця 4. - Численность овец в процентах к мировому поголовью (по В.А. Ярошевскому)

В указанных восьми центрах овцеводства сосредоточено 79% мирового поголовья овец, а на долю первых четырех центров приходится более половины мирового поголовья этих животных.

Доказательством большой роли климата в географическом распределении домашних животных служит анализ численности их в различных климатических зонах (табл. 2).

Современные данные для сравнения представлены по ссылкам:

Рис. 38. Поголовье овец по странам мира (карта, таблица) 2007 г., тыс. голов

http://geo.1september.ru/view_article.php?ID=200902108

Таблица 5. – Распределение с.-х. животных по климатическим зонам (в % к мировому поголовью, по данным В.А. Ярошевского)

Для этой цели сгруппировали поголовья животных по отдельным климатическими зонами, имея ввиду классификацию климатов, предложенную Л. С. Бергом, построенную на географическом принципе.

В таблице обращает на себя внимание наибольшая концентрация сельскохозяйственных животных в климатических зонах степей и саванн, можно объяснить огромной протяженностью этих зон, а также наибольшим распространением в них пастбищных угодий. Последнее, несомненно, связано с климатом.

Рассматривая отдельные виды сельскохозяйственных животных установлено, что наиболее локально размещены в соответствующих климатических зонах северные олени (100% в зонах тундры и тайги), верблюды (81% в зонах степей и тропических пустынь), буйволы (77% в зонах муссонного климата умеренных широт и тропических влажных лесов), мулы (75% в зонах степей и саванн). Это можно объяснить максимальной адаптацией этих видов в соответствии зональным особенностям климата, а также сравнительно ограниченным количеством экологических типов у этих животных.

Что касается овец, то наличие в них достаточно различных экологических типов делает процветание этого вида в самых разных климатических зонах: степей (41%), лесов умеренного пояса (21%), в зоне средиземноморского климата (18%), саванн (10%) а также в зонах вне тропических и тропических пустынь (10%).

Экологические различия между отдельными породами овец очень большие. Среди них можно выделить четыре основных экологических типа:

1) мясные и мясо-шерстяные;

2) камвольные и мериносовые;

3) курдючные и жирнохвостые;

4) северные короткохвостые овцы.

Мясные и мясо-шерстяные овцы хорошо приспособлены к климату лесов умеренного пояса. Они распространены на Британских островах, на Юго-востоке Австралии и на южном острове Новой Зеландии, в Уругвае, Аргентине, Чили, на южном побережье Африки и на Фолклендских островах. Климат этих стран ровный, с малой годовой амплитудой температуры (8-16°) и с большим количеством осадков, выпадающих круглый год (600-1000 мм). Большое количество осадков при умеренной температуре создает хорошие условия увлажнения, характеризующиеся гидротермическим коэффициентом 1,2-1,6.

Камвольные и мериносовые овцы являются жителями степи и районов с умеренно сухим средиземноморским климатом. Они составляют основное поголовье овец степных районов Австралии, Южной Африки, степных районов стран СНГ и Аргентины, а также территорий, имеющих средиземноморский климат - восточной части Испании, южной части Франции, Италии, Греции, Малой Азии, Марокко и Туниса.

Характерной чертой климатической зоны наибольшего распространения шерстных пород овец является значительная годовая амплитуда температуры (18-28 ° С), годовое количество осадков в пределах 250-500 мм и значительная сухость климата - гидротермический коэффициент составляет 0,5-1,0.

Курдючные и жирнохвостые овцы хорошо приспособлены к особо засушливому климату вне тропических и тропических пустынь. Область распространения этих овец приходится прежде всего на Среднюю Азию, Индию (на плато), далее Афганистан, Иран, Юго-восток Европейской территории СНГ, Тунис, Аравию, Эфиопию, а также пустынные районы Южной Африки. Годовая амплитуда температуры в этих районах достигает 30- 35°, годовое количество осадков около 100 мм, а гидротермический коэффициент 0,2.

Северные короткохвостые овцы распространены по всему северу Европы: на Скандинавском полуострове, в Исландии на Шотландских и Гебридских островах, в северной части Германии, Польши, Финляндии и в северной части России. Распространение короткохвостых овец далеко на север и северо-восток, где зимой условия достаточно суровые, становится возможным благодаря тому, что в холодное время года животные содержатся в помещениях.

Сравнивая плотность поголовья и распределение мясных и шерстных пород овец в основных мировых центрах овцеводства с годовыми суммами осадков, легко заметить, что наибольшее количество овец сосредоточено в районах, получающих в год 250-500 и 500-1000 мм. При этом в менее увлажненных районах преобладают тонкорунные овцы, а в более влажных - мясные и мясо-шерстяные.

Прекрасную иллюстрацию зависимости распространения овец от климата представляют Австралия и Новая Зеландия. На рис. 39 видно, что область наиболее развитого тонкорунного овцеводства расположена в Австралии в форме дуги на западных склонах Австралийских Альп и Голубых гор.

Рис. 39. Область развитого тонкорунного овцеводства в Австралии

При этом плотность поголовья овец уменьшается на север (до тропиков) и к западу, в направлении пустынных центральных районов Австралии. Виктория, Новый Южный Уэльс, юго-западная часть Квинсленда - мест наибольшего числа тонкорунных овец в Австралии. Очень немного овец в южной, западной и центральной частях Австралии.

При сравнении распределения овец по территории с картой распределения осадков видно, что область наиболее развитого тонкорунного овцеводства совпадает с зоной выпадения осадков от 250 до 500 мм в год. Однако не вся зона с такими осадками занята овцеводством. На севере страны его развитию препятствует высокая температура.

Мериносовые овцы, завезенные первыми поселенцами в юго-восточную береговую зону с количеством осадков более 1000 мм в год, не нашли здесь благоприятных для себя условий. Только при распространении колонизаторов на запад, через горы, тонкорунное овцеводство стало процветать в относительно сухих западных предгорьях, несмотря на периоды и годы сильной засухи. В более холодных юго-восточных районах страны с годовым количеством осадков достигает 1000 мм, возникли достаточно большие массивы мясного и мясо-шерстного овцеводства (рис. 3).

Остров Тасмания - развито овцеводство только в восточной, сухой части, защищенной от влажных западных ветров горами.

Новая Зеландия имеет климат, который можно сравнить с климатом Великобритании, но еще более ровный и мягкий. Однако климат Северного и Южного островов, а также западной и восточной частей Южного острова существенно различен. При сравнении рисунков 4 и 5 видно, что в восточной части Новой Зеландии, где осадков выпадает сравнительно мало, расположены районы наиболее развитого овцеводства. В более влажных районах Северного острова развито овцеводство мясного направления. На Южном острове в условиях более сухого климата наряду с мясным некоторое значение имеет также шерстное овцеводство (зона с осадками менее 500 мм).

Рис. 40. - Среднее годовое количество осадков в Австралии

1 - менее 250 мм, 2 - 250-500 мм, 3 - 500-1000 мм, 4 более 1000 мм.

Следующим мировым центром овцеводства является Южная Америка. Здесь основная масса овец мясо-шерстных пород приходится на Уругвай и Аргентину, причем главным центром мясо-шерстного овцеводства в последней является Буэнос-Айрес, который получает в год 962 мм осадков. Другой мощный центр мясо-шерстного овцеводства в Южной Америке - Огненная Земля. В Патагонии, где в год выпадает менее 300 мм осадков, овцеводство развито слабее. Здесь преобладают овцы шерстного направления. При сравнении карты распределения овцеводства в Южной Америке (рис. 1.16) с картой распределения осадков (рис. 7) выясняется, что уменьшение осадков, а следовательно, и ухудшение пастбищных условий на Юг и Юго Запад не позволяет разводить здесь настолько большое количество овец , как в районе Буэнос-Айреса.

Рис. 41. - распространение овец в Новой Зеландии           Рис.42. - Среднее годовое количество осадков в Новой Зеландии

1 - менее 500 мм, 2 - 500-1000 мм,

3 - 1000-1750 мм, 4 - 1750-2500 мм,

5 - более 2500 мм.

Итак, указанные центры овцеводства и породного районирования складывались стихийно, под влиянием экономических и природно-исторических факторов, среди которых климат занимает основную роль.

Рис. 43 - Распространение овец в Уругвае, Чили и Аргентине         Рис. 44 - Среднее годовое количество осадков в Уругвае, Чили и Аргентине

1 - менее 300 мм, 2 - 300-500 мм, 3 - 500-1000 мм, 4 - 1000-2000 мм, 5 - более 2000 мм.

Влияние климата определило не только особенности географического распределения сельскохозяйственных животных, но и вызвало у них целый ряд морфологических и физиологических изменений. На последних следует остановиться, так как они влияют как на внешнюю форму, так и характерные черты, в том числе на продуктивность сельскохозяйственных животных.

Современная информация по данной теме:

Овцеводство в Австралии и Новой Зеландии

https://studfiles.net/preview/6131031/page:151/

https://librolife.ru/g4432204

4.2. Влияние метеорологических факторов на терморегуляцию СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

Главной проблемой, которая привлекает внимание исследователей в этом направлении, является терморегуляция у сельскохозяйственных животных. Мысль о том, что между образованием тепла в организме животного и поступлением пищи является неразрывная связь, принадлежит М. В. Ломоносову (1748). Это положение, разработанное гениальным русским ученым в полном соответствии с его физическими и химическими исследованиями, определило физиологическую науку на целое столетие и до настоящего времени является основной темой всех исследований из общего обмена веществ и регуляции тепла в организме.

Теплопродукция организма изменяется путем усиления окисляемости процессов на холоде и ослабления их при высоких температурах (химическая терморегуляция).

Теплоотдача осуществляется путем проведения, излучения, турбулентного обмена, а главным образом путем испарения воды с поверхности кожи и дыхательных путей.

На сельскохозяйственное животное, которое находится на пастбище без искусственного укрытия влияют различные факторы окружающей среды: потоки солнечной радиации, температура воздуха и почвы, ветер, влажность воздуха, облачность и т.д. Общая схема влияния на животное разных потоков солнечной радиации показана на рис. 8.

                                                солнце

Рис. 45. - Энергообмен животных в естественной среде (C.V. Smith, 1970)

Необходимым условием для жизнедеятельности теплокровных (гомойотермных) животных является сохранение постоянства температуры тела. Существует термин - гомеостаз (от гр. Homoios- подобный и statis - стояние), то есть состояние внутреннего динамического равновесия организма животного с помощью совокупности сложных физиологических реакций, направленных на устранение или ограничение влияния факторов внешней среды, которые нарушают это равновесие. Поддержка термического гомеостаза в организме высших животных осуществляется деятельностью физиологического механизма, который регулирует теплопродукции и теплоотдачи. Отметим, что теплопродукция - процесс биохимический, а теплоотдача - биофизический.

Температурный диапазон, на фоне которого проходит жизнь теплокровного животного в естественных условиях существования, определенный физиологами и экологами примерно в 100° С: от -50 до +50° С (А.Д. Слоним, 1962)

Температурный интервал, совместимый с жизнью млекопитающих, в том числе и сельскохозяйственных животных, зависит от условий теплоотдачи (влажности и движения воздуха, радиационных теплопотерь), а также от физиологического состояния животного - возраста, уровня его теплопродукции, что в свою очередь определяется условиями питания организма , его подвижностью и т.д.

Обмен веществ организма, который лежит в основе всех жизненных процессов, сопровождается постоянным теплообменом с окружающей средой. Теплообмен направлен на поддержание температуры тела в биологических пределах, обеспечивающих стабильность биохимических реакций и физиологических процессов в организме.

Относительное постоянство температуры тела достигается физиологическими процессами теплообразования и теплоотдачи. Тепло, которое непрерывно производится во всех органах и тканях, выделяется в окружающую среду, и только часть его, оставаясь в организме, обеспечивает его жизнедеятельность. Процесс теплообмена в системе животное - окружающая среда зависит не только от интенсивности теплообразования и теплоотдачи организма, но и в значительной степени от теплового состояния среды обитания, то есть от метеорологических условий каждого конкретного дня и времени суток.

При нарушениях теплового равновесия организма - перегрев (гипертермия) и переохлаждение (гипотермия) - вступают в действие механизмы терморегуляции, приводящих к усилению или ослаблению обмена веществ, а, следовательно, - к изменению связанного с ним уровня тепловой продукции теплокровного животного. Последняя регулируется на уровне условных и безусловных рефлексов организма: сосудистый тонус, интенсивность дыхания, потоотделение, встряхивание телом для придания большей пушистости шерстного покрова, дрожание мышц и др. Эти процессы, согласно учению академика И.П. Павлова про центральную нервную деятельность, регулируются центром терморегуляции, который находится в гипоталамусний области головного мозга.

Теплообмен направлен на сохранение температуры тела в определенных, весьма ограниченных пределах, обеспечивающих нормальный ход биохимических реакций и физиологических процессов. Благодаря постоянству температуры тела физиологические процессы протекают с одинаковой активностью, позволяет животному жить и давать продукцию в самых разнообразных климатических условиях. Здесь следует иметь в виду, что у сельскохозяйственных животных температура тела остается почти неизменной, благодаря способности к терморегуляции. Особенности строения и формы тела сельскохозяйственных животных в значительной степени зависят от условий их существования. Важнейшим свойством является способность теплокровного организма сохранять относительно постоянную температуру тела, свойственную конкретному типу:

Животное Средняя Колебания

Конь 38 37,5-38,5

Корова 39 38,5-39,5

Олень 38 37,5-38,5

Овца 40 38,0-41,0

Коза 40 37,6-41,0

Свинья 39,5 38,0-40,0

Считается, что при снижении температуры тела до значений менее 24° С или повышения до уровня более 44 ° С наступает гибель животного.

Для составления уравнения теплового баланса организма необходимо знать количество тепла, вырабатываемого в нем, и суммировать (добавить) все потоки тепловой энергии между организмом и окружающей средой.

Обозначим величину физиологической теплопродукции через W, поток тепла проведеный в шерстный покров через tш, радиационные потери тепла (эффективное излучение) через турбулентный поток тепла между поверхностью организма и приземным слоем воздуха через Q, расход тепла на испарение с поверхности органов дыхания через LEp (L - скрытая теплота испарения, Эр, - испарение с поверхности органов дыхания), расход тепла и испарение с поверхности тела через LEd (Ed - испарение с поверхности тела) и расход тепла на нагрев выдыхаемого воздуха через С.

Так как все другие члены теплового баланса организма, конечно, значительно меньше перечисленных потоков тепла, то в первом приближении уравнение теплового баланса тела животного, температура которого поддерживается на нормальном уровне, можно записать в таком виде

W = tш + Eр + Q + LEp + LEd + C, (1.1)

- где величины без индексов характеризуют суммы тепла за рассматриваемый период времени. При этом величина W всегда положительная, а все остальные величины положительные при условии, если они характеризуют расход тепла.

Применительно к сельскохозяйственным животных, и в первую очередь к тонкорунным овцам, термин «деятельная поверхность» В.А. Ярошевский понимает, как «ту динамическую поверхность, которая оказывается активной в радиационном, транспирационном и теплообменном отношении». Первый вид деятельной поверхности - поверхность руна, то есть внешняя поверхность слоя шерстного покрова, которая имеет большое количество «буферного воздуха». Тепловое состояние поверхности руна зависит от количества солнечной энергии, поступающей на поверхность, величины эффективного излучения, интенсивности турбулентного обмена, затрат тепла на испарение, если поверхность руна влажная. Поверхность руна нагревается от потока суммарной солнечной радиации, поступающей на ее поверхность. Руно охлаждается в период, когда преобладающим становится излучение. При изменении положения тела по отношению к потоку солнечной радиации, к почве и окружающих предметов, направлению ветра происходит изменение теплового состояния поверхности руна. Собственно говоря, температура поверхности руна определяется сочетанием различных факторов: интенсивности солнечной радиации, уровнем температуры и влажности воздуха, скорости ветра, и атмосферных осадков (в случае их выпадения).

Другой вид действующей поверхности - это поверхность кожи, которая покрыта шерстью. Тепловое состояние поверхности кожи менее изменчив, по сравнению с поверхностью руна, так как кожа, с одной стороны, защищена от внешнего воздействия слоем шерстного покрова (руна), а с другой, подвергнется постоянному регулирующему тепловому воздействию сосудистых реакций живого теплокровного тела. Тепловой обмен между поверхностью кожи и поверхностью руна нестриженого животного происходит через густой слой шерсти, в основном путем проведения, поскольку шерстный покров является препятствием для лучистых потоков извне и турбулентного переноса тепла с поверхности кожи. Интенсивность и направление тепловых потоков в шерстном покрове (к телу животного и от него) определяются разницей температур поверхности руна и кожи, толщиной слоя шерсти (руна) и ее теплопроводностью.

Третий вид деятельной поверхности - это поверхность кожи, которая почти лишена шерсти (после стрижки), имеющей очень тонкий и относительно редкий волосяной покров. Температура такой поверхности очень изменчива, активная в отношении теплообмена, поскольку тонкий шерстяной покров почти не препятствует поступлению лучистой энергии Солнца, регулируется температурными реакциями сосудов и турбулентным переносом тепла с поверхности кожи животного. Этот вид деятельной поверхности постоянно присутствует на отдельных частях тела нестриженых тонкорунных овец: уши, передняя часть головы, и частично ноги. Эти участки поверхности тела овцы составляют в нестриженых животных обычно не более 5 - 10% их общей поверхности. Тем не менее значение их немаловажно в тепловом балансе теплокровного организма. Теплообмен этой поверхности тела с окружающей средой происходит путем излучения и турбулентным переносом тепла.

Тепловые потоки в шерстного покрове овец определяются градиентом температуры - поверхность руна и поверхность кожи животного и теплопроводностью шерсти в ее естественном состоянии. Чем больше разница температуры поверхности руна и поверхности кожи, чем тоньше слой шерстного покрова, тем большее количество тепла отдает или получает поверхность кожи.

Так, в летние ночи температура поверхности руна нестриженых овец почти не отличается от температуры воздуха, окружающего животное, при этом она всегда ниже температуры поверхности кожи. При таких условиях поток тепла в шерстного покрове направлен от поверхности кожи к поверхности руна, то есть происходит отдача тепла во внешнюю среду.

Летом в жаркую дневную погоду лучистая энергия, поглощенная деятельной поверхностью руна, превращается в тепловую энергию и повышает температуру этой поверхности до 60 - 85 ° С. В таких условиях поток тепла в шерстного покрове, направленный от нагретой поверхности руна к поверхности кожи и в сумме образует экзогенное (т.е. внешнее) тепловая нагрузка проведением.

Расчет интенсивности тепловых потоков в шерстного покрове определяется с помощью зависимости В.А. Ярошевского

Тш="λ" (Θрун-Θш)/h (1.2)

где "λ" - коэффициент теплопроводности шерсти;

Θрун и Θш - температура поверхности руна и кожи соответственно;

h - длина шерсти.

Данные о теплопроводности шерсти овец аскапийеькои тонкорунной породы в естественном состоянии приведены в таблице 1.4.

Упрощенная схема температурных градиентов на поверхности тела животного при температуре окружающей среды, превышающей температуру тела, приведена на рисунке 9.

Температура 0 С

Рис. 46. - Схема теплообмена на поверхности тела овцы (Schmidt, Nielsen, 1954)

Температурные градиенты, показанные сплошной линией ASB и пунктирной AS'B, соответственно, указывают, в каком направлении пойдет тепловой поток при различных условиях. Если пот испаряется с поверхности кожи S, а не смачивая шерсти, то температурные градиенты будут соответствовать сплошной линии BSA. Если пот испаряется с деятельной с поверхности шерсти S ', то градиент температуры будет отвечать пунктирной линии BS'A.

Эффективное излучение и турбулентный теплообмен имеют самостоятельное значение для определенной части поверхности тела овцы, на котором шерстного покров не создает препятствий для лучистых и турбулентных потоков с открытой поверхности кожи. Несмотря на ограниченности этой поверхности (уши, челюсти и частично конечности), она играет заметную роль в процессе теплового обмена организма с окружающей средой.

Эффективное излучение и турбулентный теплообмен являются важными факторами, которые участвуют в формировании теплового состояния деятельной поверхности.

Эффективное излучение с поверхности кожи, лишенной шерсти описывается формулой
Ее =                             

 где Е_е ^ о- величина эффективного излучения при безоблачном небе без учета разницы температуры деятельной поверхности и воздуха;

 k - коэффициент, характеризующий отклонение излучения данной поверхности от излучения черного тела

σ - постоянная Стефана-Больцмана;

Θ_ω ^ - температура поверхности;

Θ- температура воздуха.

Различие температуры деятельной поверхности тела овцы и окружающего воздуха очень значительное, особенно в ночное время. Это позволяет ожидать над такой поверхностью достаточно интенсивного потока тепла, который зависит от разницы температуры деятельной поверхности и воздуха и скорости ветра. Для расчета интенсивности этого потока используется уравнение М.И. Будыко, которое выражает известный закон Ньютона о связи теплообмена с разницей температуры поверхности нагретого или охлажденного тела и воздуха

Q = ρc_p D_ (0-200) (Θ_ω-Θ) (1.4)

где р плотность воздуха у земной поверхности;

ср - удельная теплоемкость воздуха;

D_ (0-200) - интегральная характеристика условий вертикального турбулентного переноса между деятельной поверхностью и атмосферой, названная коэффициентом внешней диффузии;

Θ_ω - температура деятельной поверхности.

Важными составляющими расходной части уравнения теплового баланса организма является затраты тепла на испарение с поверхности органов дыхания и кожи.

Количество воды, которое выделяется при дыхании (испарение с поверхности органов дыхания), можно рассчитать, умножив разницу удельного влажности выдыхаемого и вдыхаемого воздуха △ q на массу воздуха Vт, которое проходит через органы дыхания в единицу времени

Ep = △ qVm. (1.5)

Скорость испарения с поверхности кожи у овец можно выразить уравнением

Ed = pD "(qd -q0) (1.6)

где D'- коэффициент диффузии в шерстного покрова;

qd и q0- удельная влажность у поверхности кожи и в приземном слое воздуха соответственно.

Наряду с выносом из организма животного тепла, затраченного на испарение с поверхности органов дыхания, выдыхаемый воздух удаляет тепло, затраченное на ее нагрева. Количество этого тепла С будет пропорционально массе выдыхаемого воздуха Vm и разницы температуры наружного воздуха и воздуха, прошедшего через дыхательные пути животного △ Θ за единицу времени

С = ср △ Θ Vm (1.7)

В теплообмене между поверхностями руна и кожи ведущее значение принадлежит проведению тепла через шерстного покров. Вполне понятно, что направление теплового потока в рассматриваемом случае определяется величиной разницы градиента температур поверхности руна и кожи.

Температура поверхности кожи меняется в небольших пределах, летом она содержится около 39 ° С; температура поверхности шерстного покрова подвергается очень значительным колебаниям (например, в летний период ночью она незначительно отличается от температуры воздуха, а в ясные солнечные дни достигает 60-73 ° С и даже 78-85 ° С). В ночные часы и в дни с прохладной погодой идет расход тепла проведением через шерстный покров. При высокой тепловой напряжении окружающей среды потоки тепла направлены от поверхности руна к телу животного. В результате возникают экзогенные тепловые нагрузки, величина их находится в обратной зависимости от облачности и скорости ветра.

Теплоотдача с поверхности кожи, лишенной шерстного покрова, осуществляется в основном путем эффективного излучения и турбулентного переноса тепла. Отмечается, что на эффективное излучение приходится лишь 5-10% тепла, которое выделяется организмом, то есть в тепловом балансе большой роли оно не имеет. Турбулентный теплообмен в зависимости от температуры воздуха составляет от 2 до 17% общего расхода тепла при ветре 3 м / с. Интенсивность его и значимость в тепловом балансе возрастает с уменьшением температуры воздуха и увеличением скорости ветра.

Незначительное количество тепла (особенно в жаркие дни) расходуется на нагрев воздуха, выдыхаемого животным.

В тепловом балансе организма овец существенная роль принадлежит расходу тепла на испарение с поверхности тела. Считается, что этот путь теплоотдачи является ведущим в условиях значительной тепловой напряжения окружающей среды. Установлено, что при температуре воздуха 33,1 ° С испарения 1 мм воды несет 580 калорий. С учетом этих предпосылок и решалось уравнение теплового баланса организма в тонкорунных овец. Как видно из данных таблицы, составляющие баланса меняются в зависимости от погодных условий.

В.А. Ярошевский исследована изменение отдельных составляющих теплоотдачи в условиях растущего напряжения радиационной баланса и температуры.

Расчеты составляющих теплоотдачи выполнены для нелактуючих овец (живой вес 60 кг, средняя длина шерсти 8 см) и ягнят (возраст 2 месяца, живой вес

21 кг, середня довжина вовни 2 см) при наступних значеннях основних метеорологічних елементів:

Температура воздуха, °С                      15            20             25            30          35

Дефицит насыщености воздуха, мб      3,1           9,1           19,1        31,7        45,0

Радиаціонный баланс кал/см2 хв.        -0,07        0,40          0,70        0,85         0,65

Скорость ветра, м/сек.                              3            3               3               3                3

Для удобства все составляющие расходной части теплового баланса организма выражаются в процентах от суммарной теплоотдачи (табл. 6).

При температуре воздуха 15 ° С и отсутствии инсоляции наибольшее значение в тепловом балансе организма масс отдача тепла проведением (овцы 21%, ягнята 41%), а также испарением с поверхности кожи (овцы 33%, ягнята 32%). В этих условиях теплоотдача активным путем, то есть испарением с поверхности органов дыхания и нагреванием выдыхаемого воздуха, составляет у овец 20% и в ягнят 5%. Это различие хорошо согласуется с частотой дыхания: у овец 99, у ягнят 20 дыхательных движений в минуту.

Таблица 6. - Тепловой баланс организма тонкорунних овец в условиях обеспеченной терморегуляции (В.А. Ярошевський, 1968)

С повышением температуры воздуха и увеличением радиационного баланса происходит существенная перестройка теплообмена. Теплоотдача проведением резко сокращается и при температуре воздуха выше 25° С изменяется экзогенным тепловой нагрузкой, более интенсивным в ягнят. При этом затраты тепла на испарение с поверхности кожи у овец значительно увеличиваются, они приобретают роль главного фактора в тепловом балансе организма (до 64% ​​общей теплоотдачи). В ягнят при повышении температуры воздуха увеличение доли испарения с поверхности кожи в общем балансе тепла не происходит

Это можно объяснить меньшим содержанием водяного пара в оно в покрове у молодых животных. Такой вывод был сделан на основании визуальных наблюдений за влажностью руна, а также измерений парциального давления водяного пара в шерстного покрове у ягнят и овец. Средний парциальное давление водяного пара в пришкирному слое воздуха составляет, мб:

                  Утро             День

Овцы          38,0             40,2

Ягнята       31,0              26,0

Из формулы (2.6) следует, что скорость диффузии водяного пара в шерстного покрове зависит от разницы его концентрации у поверхности кожи и в окружающем воздухе. У овец эта разница с повышением температуры окружающей среды увеличивается, у ягнят же такого увеличения не происходит, руно у них как бы высыхает.

Более интенсивное экзогенное тепловая нагрузка и снижена теплоотдача испарением с поверхности кожи в ягнят в некоторой степени компенсируются более интенсивным испарением с поверхности органов дыхания, на долю которого в ягнят при высокой температуре воздуха приходится 57%, а в нестриженых овец только до 26% общей теплоотдачи. Однако эта компенсация достигается ценой крайнего напряжения всего организма, в том числе органов дыхания, приводит к ряду вредных последствий - возникновению и развитию заболеваний органов дыхания, потере солей со слюной и слизью, нарушением пищеварительного процесса, большой расходов и мышечной энергии и др. ( табл. 6).

Из других составляющих теплоотдачи более подробно стоит рассмотреть турбулентный теплообмен, роль которого в тепловом балансе организма заметно повышается с увеличением скорости ветра. При слабом ветре (случай, представленный в таблице 6) турбулентная теплоотдача изменяется от 13-17% ночью до 2-3% в жаркий полдень. С увеличением скорости ветра роль турбулентной теплоотдачи в общем балансе тепла заметно возрастает. Как видно из таблицы 6, с увеличением скорости ветра до 10 м / с роль турбулентной теплоотдачи возрастает в 3 раза, достигая 13-20% в жаркие дневные часы и 39-51% в прохладные ночи.

Если учесть, что с увеличением скорости ветра значительно возрастает турбулентный теплообмен, заметно усиливается испарение с поверхности кожи, немного снижается температура поверхности руна, заметно уменьшается частота дыхания животных и снижается температура их тела, то становится ясно, что ветер следует отнести к факторам, имеет большое влияние на процессы теплового обмена и на физиологическое состояние животных.

Теплоотдача эффективным излучением и расхода тепла на нагрев выдыхаемого воздуха, составляющие в сумме 12-17% тепла, рассеивается, играют заметную роль в тепловом балансе организма при температуре окружающей среды от 15 до 30 ° С.

Учебное пособие на данню тему: http://window.edu.ru/resource/061/48061/files/novsu096.pdf

4.3 Влияние метеорологических факторов на поведение и продуктивность сельскохозяйственных ЖИВОТНЫХ

В основе жизнедеятельности и продуктивности сельскохозяйственных животных лежит обмен веществ, который находится в тесной зависимости от условий внешней среды. Непосредственно влияние факторов погоды и климата приводит к существенным изменениям процессов ассимиляции и диссимиляции, процессов теплового обмена, отражается на поведении, активности, а в конечном итоге - на продуктивности сельскохозяйственных животных.

Снижение продуктивности крупного рогатого скота под действием неблагоприятных метеорологических факторов побудило многих исследователей к разработке мероприятий, направленных на устранение и смягчение вредного воздействия перегрева животных. Опытами, проведенными в США, доказано, что охлажденная питьевая вода положительно влияет на привесы крупного рогатого скота. Применение охлажденной воды в преисподнюю температуру тела животных, при этом улучшается поедание корма и повышается производительность. Американские авторы в опытах на откармливаемых бычка показали, что улучшение теплообмена путем искусственной вентиляции в отрядах увеличивает привесы животных почти вдвое;

За последние 10-15 лет были проведены интересные исследования поведения сельскохозяйственных животных во время выпаса. Результаты этих работ оказались полезными, с одной стороны, для определения степени устойчивости различных пород к перегреву, с другой - для выявления метеорологических факторов, имеющих животных неблагоприятное воздействие.

Таблица 7 – Сравнительное поведение крупного рогатого скота во время пастбищных по разных условиям погоды

Получены следующие результаты:

1) в условиях жаркого солнечного дня, без ветра время выпаса крупного рогатого скота существенно менялся в зависимости от содержания в нем крови тропических пород;

2) при высокой температуре и безветрия наличие солнечной радиации заметно сокращает время выпаса пород умеренного климата и гибридов;

3) ветер заметно облегчал тяжелое воздействие высокой температуры для всех животных.

Защита скота от вредного воздействия метеорологических факторов в жаркое время года приносит значительный экономический эффект. На это обращают внимание Уорстелл и Броуди (D. М. Worstell and S. Brody, 1953), которые считают, что такие меры имеют большее значение, чем защита скота от низких температур.

При наступлении экстремальных условий погоды у сельскохозяйственных животных наблюдаются изменения в их физиологическом состоянии (табл. 8).

Таблиця 8 - Критические температуры воздуха (°С), которые вызывают изменения физиологического состояния некоторых европейских пород крупного рогатого скота (по Уорстелл Д. і Броуд С., 1953; заимствованое у Ярошевського В.А., 1968)

В результате четырехлетних опытов с коровами и телятами породы герефорд и ангус было установлено, что животные, подвергавшиеся затенению, дали значительную прибавку в весе, особенно заметную в молодняка. У коров, содержание без затенения, по пастбищный период вес уменьшился.

В литературе имеются данные о том, что перегревание организма сопровождается резким учащением дыхания, является главной причиной легочных захворинь ягнят в степной зоне. Здесь на долю неинфекционных заболеваний органов дыхания приходится не менее 50% общего ухода ягнят легочные заболевания ягнят ежегодно наносят значительный ущерб тонкорунном овцеводства в южных и юго-восточных районах страны. Анализируя причины возникновения основных внутренних незаразных заболеваний у овец, приходят к выводу, что главной среди них является перегрев организма, приводит летом к более пагубным последствиям, чем простуда в зимние и весенние месяцы. Заболевания органов дыхания занимают первое место среди внутренних незаразных болезней и поражают чаще всего ягнят и овец до годовалого возраста. Появление «легочных» начинается с июня, а в июле и августе количество их резко увеличивается. Экономический ущерб от этих заболеваний заключается не только в гибели ягнят, но и в снижении шерстной и мясной продуктивности сохранившихся животных, а также в получении от них не жизнеспособного приплода.

Рекомендуя для защиты ягнят от перегревания несколько типов теневых навесов, К. Ф. Музафаров и М. Т. Терехина считают, что применение позволит резко сократить заболеваемость молодняка. Несмотря на очевидность экономической выгоды защиты животных от прямой солнечной радиации, данных о биологической эффективности этого мероприятия в литературе почти нет. Они ограничены констатацией существенного улучшения физиологического состояния животных (Г. И. Алексеева, 1960) и не раскрывают изменений, которые создаются искусственным затенением в тепловом балансе организма животных. Итак, теория этого вопроса остается еще не разработана.

Попытка систематизировать визуальные наблюдения за состоянием и поведением овец и ягнят при различных условиях погоды мы находим в работах Н. А. Конюхова и А. И. Чекерес. Эти авторы пытались установить конкретные градации метеорологических элементов, определяющих типы неблагоприятных погод в разные периоды пастбищного содержания овец. Для этой цели наряду с метеорологическими наблюдениями фиксировались такие виды реакций у овец:

1) реакции, направленные против снижения температуры тела, - поиски укрытий от ветра и дождя, сбора в группы, прижавшись друг к другу, увеличена подвижность и оживленная реакция, более длительное время активной пастьбы;

2) реакции, направленные против перегрева организма, - попытки найти затененные или продуваются ветром места, расслабленное положение тела, снижена подвижность и подавленное состояние, пассивный выпас и прекращение выпаса, тепловая одышка.

Упомянутые работы Н. А. Конюхова и А. И. Чекерес даже на первом этапе является шагом вперед, так как дают возможность в определенной степени конкретизировать представление о благоприятных и неблагоприятных типы погоды, найти климатическую обеспеченность их и на этой основе более подробно планировать проведение ряда мероприятий в пастбищном животноводстве с наименьшей вероятностью риска.

Аналогичные исследования:

https://cyberleninka.ru/article/v/vliyanie-faktorov-vneshney-sredy-na-sostoyanie-zdorovya-i-produktivnost-krupnogo-rogatogo-skota

https://cyberleninka.ru/article/v/vliyanie-ekzogennyh-faktorov-na-produktivnost-sohrannost-i-estestvennuyu-rezistentnost-zhivotnyh

https://studfiles.net/preview/5909717/page:2/

http://myzooplanet.ru/ekologiya-jivotnyih-knigi/pogoda-klimat-12184.html

4.4 Влияние метеорологических факторов на размножение СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

Влияние метеорологических условий охватывает не только внешние стороны жизнедеятельности организма, но и существенно отражается на такой интимной функции животных, как размножение. К сожалению, в отечественной литературе этот вопрос почти не освещены. Между тем в работах ряда зарубежных исследователей раскрываются физиологические причины многих осложнений, возникающих в период оплодотворения сельскохозяйственных животных, связанных в первую очередь с неучетом метеорологической обстановки в период, предшествующий оплодотворению. Следствием таких осложнений является яловость сельскохозяйственных животных, ликвидация которой является одной из важных проблем зоотехнической науки. В некоторых странах неблагоприятные метеорологические условия приводят к массовой яловости овец. Известны результаты исследований, проведенных в тропических районах Западной Австралии и в Квинсленде. Heвипадково именно в Австралии было проведено исследование влияния метеорологических условий на процессы овогенеза и сперматогенеза у овец. Из работ австралийских авторов (R. M. С. Gunn, R. N. Sanders and W. Granger, 1942) известно, что высокие температуры окружающей среды вызывают низкую фертильность у овец. Гораздо больше исследований посвящено влиянию метеорологических условий на процесс сперматогенеза. Заслуживает внимания тот факт, что температура семенников в гораздо большей степени зависит от температуры внешней среды, чем от температуры тела животных, особенно хорошо заметно в нестриженых баранов (W. С. Foote, AL Pope, R. Е. Nichols and L. е Casida, 1957). Выводы о вредном влиянии высокой температуры внешней среды на качество спермы у баранов в летние месяцы нашли подтверждение в работах ряда авторов (FF Mc Kenzie and V. Ber-liner, 1937; RE Comstock, WW Green, LM Winters and HV Nord Nordskog, 1943).

Филлипс и Мак-Кензи (R. W. Phillips and F. F. Mc Kenzie, 1934) показали, что нагрев семенников вызывает их расстройство. Влияние высокой температуры на все тело животных также влияет на симьянники. По данным этих авторов, лучшая оплодотворяемость овец наблюдается в тех случаях, когда бараны в летние месяцы содержались при температуре 7-9 °С.

Практическое значение всего изложенного очевидно. В зоне южного овцеводства температура воздуха в августе часто поднимается выше 30 °. Бараны в это время находятся в состоянии хронического перегрева, резко нарушаются процессы сперматогенеза. Восстановление нормального качества спермы проходит только через два месяца после неблагоприятного воздействия. Итак, если в августе наблюдался перегрев производителей, то во время оплодотворения овец в сентябре и октябре можно рассчитывать на высокую их фертильность. Для борьбы с этим крайне неблагоприятным воздействием погодных условий необходимые профилактические меры, предупреждающие возникновение перегрева организма у производителей.

Влияние метеорологических условий на процессы овогенеза хорошо известны практикам овцеводства. Учитывая особенности погоды и принимая меры, предотвращающие перегрев организма в маточного поголовья, передовые чабаны ликвидируют яловость овец и получают в намеченные сроки здоровый молодняк.

В числе мероприятий по уходу за маточным поголовьем и ягнятами передовики овцеводства применяют эффективные меры но устранения и смягчения вредного воздействия метеорологических. Так, известно, что летняя жара является главной причиной, тормозящей наступление охоты в овцематок. Для устранения этого препятствия в жаркие летние дни маточные стада загоняются в специальные помещения, стены которых охлаждаются дождеванием.

Подводя итоги изложенному в первой главе, необходимо отметить следующее.

1. Современные представления о влиянии метеорологических факторов на сельскохозяйственных животных сформировались в результате многочисленных исследований, проведенных представителями различных научных школ и направлений.

2. Теплопродукция организма изменяется путем усиления окислительных процессов на холоде и ослабление их при высокой температуре. Теплоотдача происходит путем проведения, излучения, турбулентного обмена, а главным образом путем испарения с поверхности тела и дыхательных путей. Каждый из этих процессов склонен в определенных пределах изменений под контролем центральной нервной системы, воспринимает непосредственные тепловые раздражения и координирующие обратные реакции организма, совокупность которых определяется общим термином - терморегуляция.

3. Организм сельскохозяйственных животных имеет в разной степени развитую способность терморегуляции. В ряде случаев этот процесс, будучи биологически рациональным, приводит к нежелательным для практики явлений, сказывающихся на снижении производительности или работоспособности животных. Интегральным показателем согласованного протекания процессов обмена веществ и энергии, уравновешивание теплопродукции и теплоотдачи нормальная температура тела животных. В естественных условиях обитания сельскохозяйственных животных, в частности овец, имеют место нарушения процесса терморегуляции, которые оказываются по изменению температуры тела животных.

4. Нарушение теплового баланса организма, связанные с интенсивностью солнечной радиации, температурой и влажностью окружающей среды, скоростью ветра, затрагивают важнейшие жизненные функции организма. К последним относятся: деятельность органов дыхания и кровообращения, пищеварения и эндокринной системы, водный и солевой обмен. Нарушение нормальной деятельности указанных органов и систем часто является основной причиной снижения продуктивности сельскохозяйственных животных, уменьшение фертильности (спосибнисть к оплодотворению) у обоих полов, возникновение и развитие заболеваний, нередко приводят к гибели животных.

5. Многочисленными исследованиями доказано, что показателями жизнедеятельности организма является обмен веществ и энергии, который определяется физиологическим состоянием животных и факторами внешней среды. Изучение обмена веществ и энергии и умение управлять обменом через влияние факторов внешней среды позволяют изменять организм животного в желаемом человеку направлении. Факторами, которые могут изменить обмен веществ и энергии в организме сельскохозяйственных животных, является прием пищи и ее состав, мышечная работа, режим воспитания и содержания животных, селекция, защита сельскохозяйственных животных от неблагоприятных внешних факторов, среди которых ведущая роль принадлежит солнечной радиации, теплового состояния окружающей среды, влажности и ветра, а корректирующая роль - облачности, осадков и других атмосферных явлений.

6. Совокупность тепловых явлений в организме сельскохозяйственных животных и в приземном слое воздуха, включая радиационные и тепловые характеристики организма и среды, тепловые потоки в верхних покровах организма, лучистый и турбулентный обмен поверхности тела животных с окружающей средой, в настоящее время изучены очень мало. Современные представления о роли и количественную характеристику испарения с поверхности тела у сельскохозяйственных животных носят общий характер и часто противоречивы. Количественные показатели связи отдельных физиологических функций, а также теплового баланса организма в целом с комплексом метеорологических факторов для большинства сельскохозяйственных животных еще не установлены. Вредные и опасные сочетания основных элементов погоды и климата известны только ориентировочно, применительно к ограниченному числу видов и пород сельскохозяйственных животных. Все это сильно затрудняет использование метеорологических и климатических данных при решении теоретических и практических вопросов животноводства и тормозит развитие зоометеорологичного обслуживания этой важнейшей отрасли сельского хозяйства.

Похожие исследовательские работы:

Влияние кормовых, гормональных и экологических факторов на воспроизводительную функцию коров

.Влияние погодных условий на динамику численности мелких млекопитающих отвалов угольных разрезов

Заполните таблицу по материалу лекции (пишите тезисно) 

Найдите ответы на возникшие вопросы и разберитесь с причинами непонятных мест в лекции

Презентация
Шаблон для самостоятельной работы
Тест для самопроверки