ПИЩЕВАРЕНИЕ КОРОВ
ВВЕДЕНИЕ
Настоящее методическое издание было написано с целью ознакомления и правильного понимания кормления и процесса обмена веществ у жвачных. Такая цель была выбрана не случайно. Все дело в том, что у производителей молока с каждым годом ограничиваются возможности для получения прибыльного продукта. Этому способствуют жесткие требования к молоку принятые через ГОСТ, федеральный закон (технический регламент), условия кадрового голода в сельской местности, но главным образом закупочная цена на предприятиях переработки. Поэтому производители используют все доступные методы – дорогие и дешевые, направленные на сохранение стада, получение сиюминутной выгоды, в том числе и истребляющие способы эксплуатации коров. Распространенным условием составления рационов является запредельная экономия на кормление животных. Используются несбалансированные корма с низкой питательностью и сомнительного качества. Часто наблюдается и другая картина: коров закармливают высоко концентратными кормами с целью получения высокой продуктивности, что приводит к дисбалансу обмена веществ в организме животного и заболеванию, даже если продуктивность повышается такое животное в последствии заболевает и выбраковывается. Для получения оптимально высокой продуктивности и сохранения здоровья дойного стада необходимо нормированное и стабильно регулярное кормление.
Поэтому знание анатомии и физиологии системы пищеварения, принципов нормированного кормления – залог высокой продуктивности и здоровья животных.
Питание животного организма — важнейший фактор функционального и морфологической его изменчивости. Это предположение Ч. Дарвина в дальнейшем было развито в физиологии и зоотехнии.
Различное влияние разной пищи на функциональную (секреторную) деятельность пищеварительного тракта, на изменение активности пищеварительных ферментов было доказано классическими исследованиями школы академика И. П. Павлова.
Заметные морфологические изменения в строении органов пищеварения под влиянием кормления постоянно наблюдаются и у сельскохозяйственных животных.
Под влиянием кормления изменяются функции кровообращения и дыхания, телосложение животных; бычки, выращенные на объемистых кормах, имели по сравнению с получавшими менее объемистые корма большие глубину и обхват груди, брюха, длину туловища и ширину в маклоках.
Кормление оказывает решающее влияние на течение обменных процессов в организме и на здоровье животных и качество получаемой от них продукции. Незаразные болезни, возникающие из-за недостаточности питания,— гиповитаминозы, костные заболевания и другие — резко снижают продуктивность животных и сроки их хозяйственного использования.
Кормление определяет скорость развития, рост и массу тела животных, то есть их продуктивность
При скудном кормлении малопитательными кормами животные медленно растут, позднее становятся половозрелыми, имеют плоское тело, высокие ноги, неправильную линию спины, отвислое брюхо, сильно развитую среднюю треть туловища.
Обмен веществ между организмом и внешней средой начинается с поглощения из этой среды веществ, соответствующих его природным потребностям,— пищи, воды и кислорода воздуха.
Принятые из внешней среды в виде корма питательные вещества подвергаются в организме физическим и биохимическим превращениям; часть из них усваивается и ассимилируется организмом, неиспользованная часть удаляется из организма с калом, кишечными газами, мочой и углекислым газом выдыхаемого воздуха.
Питательные вещества необходимы организму как источник энергии для поддержания температуры тела, выполнения работы, как структурный материал для образования органов и тканей, для формирования молока, плода и для отложения в теле резервных веществ, как источник веществ, участвующих в регуляции обмена в клетках и жидкостях тела. Чем полнее корм удовлетворяет эти потребности, тем он питательнее для организма. Поэтому под питательностью следует понимать свойство корма удовлетворять разносторонние естественные потребности животных в пище. В зависимости от того, какие стороны потребности животного организма и в какой степени удовлетворяет корм, его питательность подразделяют на общую, или энергетическую, белковую, или протеиновую, минеральную и витаминную.
Поскольку потребность в питательных веществах у животных разных видов, возраста и направления продуктивности в силу функциональных и морфологических особенностей различны, то питательность кормов не может для них быть одинаковой и постоянной; поэтому питательность корма может быть определена лишь в процессе взаимодействия корма и организма по изменению физиологического состояния животного и его продуктивности.
Для суждения о питательности корма и понимания причин ее изменчивости необходимо знать химический состав кормов и основные процессы превращения корма в продукты животноводства — переваримость кормов животными и использование ими питательных веществ.
ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ ПИЩЕВАРЕНИЯ
Пищеварение состоит из серии взаимосвязанных реакций, происходящих в пищеварительном тракте, в результате которых пища расщепляется до простых веществ. Через клетки, выстилающие стенки пищеварительного тракта, эти вещества поступают в кровь и разносятся по всем тканям организма, обеспечивающего нормальное функционирование, рост и образование молока. Коровы, овцы и козы являются жвачными животными, желудок которых состоит из четырех отделов – камер (полигастричные животные). Для сравнения, желудок человека, свиньи, крысы, лошади состоит только из одного отдела (моногастричные животные).
Многие травоядные, в том числе коровы являются жвачными животными, которые несут в своем желудке популяции микроорганизмов. Такое сосуществование называется симбиозом, оно полезно как для жвачного животного, так и для микроорганизмов. Условия, создаваемые коровой, являются благоприятными для питания, роста и размножения микроорганизмов. Микробы, в свою очередь, обеспечивают жвачному животному способность усваивать сложные углеводы, такие как целлюлозу (основной компонент растительной ткани) и небелковые азотосодержащие вещества (аммиак, мочевина). У животных с однокамерным желудком такое усвоение ограничено. После бактериальной ферментации в преджелудках дальнейшие пищеварительные процессы, равно как и последующие органы пищеварения, немногим отличаются от процессов и органов однокамерных животных. Только благодаря микробам, находящимся в сетчатом желудке, жвачные животные обладают уникальной способностью переваривать не только кормовые растения, но также зерновые остатки и побочные отходы пищевой индустрии, производя взамен высокопитательные продукты, молоко и мясо.
Губы, язык и зубы.
Язык является главным захватывающим органом у коровы. С помощью языка корова захватывает траву и другие травянистые корма, а также перемешивает пищевой ком во рту и проталкивает его в пищевод. На слизистой оболочке языка имеются сосочки. Сосочки бывают четырех типов: нитевидные (осязательные) и вкусовые грибовидные, валиковидные и листочковидные. Жвачные животные не имеют резцов и клыков, вместо этого на верхней челюсти расположена жесткая зубная пластинка, которая находится напротив нижних резцов. Такое расположение зубов позволяет животному эффективно щипать траву. Верхняя челюсть является шире нижней, что позволяет животному жевать то на одной, то на другой стороне. Коренные зубы образуют долотообразную поверхность перетирания и благодаря латеральному (боковому) движению челюстей значительно увеличивают эффективность процесса жевания по ходу жвачки.
Слюнные железы и пищевод
В ротовой полости коровы расположено множество слюнных желез. Они выделяют слюну слегка различного химического состава серозные, слизистые и смешанные. Пища перемешивается со слюной во рту и через пищевод поступает в рубец и сетку. Длина пищевода у коровы составляет чуть более метра. Затем в процессе жевания жвачки содержимое сетчатого желудка через пищевод вновь срыгивается в полость рта для дополнительного дожевывания.
Строение многокамерного желудка.
Преджелудки
Преджелудки – рубец, сетка, книжка, безжелезистые камеры многокамерного желудка.
Рубец - Rumen
Самая крупная камера – рубец. Разделенный желобами на дорсальный и вентральный мешки. На границе входа пищевода в рубец располагается расширенное преддверие рубца, а вентрально – пищеводный желоб в виде двух складок, по которому жидкость, минуя рубец и сетку, попадает в книжку. Изнутри рубец покрыт выростами до 1 смвысотой – сосочками рубца.
Сетка - Reticulum
Небольшой округлый мешок, который представляет собой продолжение преддверия рубца.
Отсутствие четкой границы между 1-ым отделом (рубец) и 2-ым отделом (сетка), а также свободное смешивание их содержимого позволяет объединить их в один отдел и назвать сетчатым желудком. Сетчатый желудок занимает основную часть брюшной полости и является самым тяжелым внутренним органом. Это мускулистый орган, который вмещает в себя 2/3 всего содержимого желудочно-кишечного тракта коровы. Около половины времени, необходимого для процесса переваривания, пища находится в сетчатом желудке (20-48 часов из общего количества 40-72 часа). Рубец разделяется сильными мышечными перегородками на краниальный, дорсальный и вентральный мешки. Эти мышцы сокращаются и расслабляются с периодичностью в 50-60 секунд. Внутренние стенки сетчатого желудка выстланы огромным количеством пальцевидных сосочков, которые значительно увеличивают поверхность всасывания конечного продукта желудочной ферментации (летучие жирные кислоты и аммиак).
Строение сетчатого желудка обеспечивает задерживание волокнистой части пищи на время, необходимое для ее ферментации микроорганизмами. Второй отдел желудка коровы, сетка, представляет собой мешок, находящийся впереди рубца. Сетка отделена от дорсальной части рубца входом пищевода, а от вентральной перегородкой, называемой сетчато-рубцовой складкой. Сетка внутренней поверхностью похожа на соты пчел.
Рубец, позволяет корове переваривать стенки клеток растений. Для нежвачных животных энергия стенок клеток растений остается недоступной. При одновременном сокращении рубца и сетки происходит смещение сетчато-рубцовой складки и продукт пищеварения выталкивается, освобождая сетку. При этом маленькие, т.е. более плотные частицы, проходят через отверстие соединяющее сетку с книжкой, тогда как большие, но менее плотные частицы поступают снова в вентральную часть рубца. Таким образом, движение сетки играет важную роль в просеивании и сортировке частиц пищи перед тем, как они покидают сетчатый желудок. Вход пищевода в сетчатый желудок и отверстие, соединяющее сетку с книжкой выход из сетчатого желудка), расположены сравнительно близко друг к другу.
Эти отверстия соединены между собой желобом. В период, когда теленок питается молоком, этот желоб свертывается в трубку, по которой молоко поступает сразу же в сычуг, минуя сетчатый желудок, то есть пищеварение происходит по укороченному пути. Когда теленок вырастает из возраста молочного кормления, желоб открывается и перестает функционировать.
Книжка - Omasum
Третий отдел желудка коровы - книжка - представляет собой слой мышечных пластин, перекрывающих друг друга. Несмотря на то, что масса книжки довольно большая , она вмещает в себя только 5% от всего
перевариваемого продукта. У взрослой коровы размер книжки приближается кразмеру крупного арбуза. Точная роль этого отдела в процессе пищеварения до конца не изучена. Перевариваемая масса распределяется между мышечными пластинками и значительно обезвоживается. Отсюда следует, что пластинчатая структура книжки способствует всасыванию большого количества воды и минеральных веществ. Это предотвращает разбавление кислоты, выделяемой четвертым отделом желудка (сычугом), и обеспечивает повторное поступление минеральных веществ в слюну.
Сычуг – Abomasum
Сычуг является четвертым отделом желудка (собственно желудок) жвачных животных. Также, как и у животных с моногастритным желудком, сычуг выделяет ферменты и соляную кислоту. Внутренние стенки сычуга выстланны множеством складок, что значительно увеличивает площадь поверхности выделяющей ферменты и соляную кислоту. Сычуг условно разделяют на две области. Первая из них называется дном
и является основным местом, где происходит выделение соляной кислоты и ферментов, активных в кислой среде. Вторая область называется пилорической. Это место, где собирается перевариваемая масса. По мере накопления, через отверстие, соединяющее сычуг с двенадцатиперстной кишкой (привратник - pyllоrus), пищевая масса проталкивается дальше в двенадцатиперстную кишку в виде отдельных пилюлеобразных комков (болюсов).
Тонкая кишка
Следующий отдел пищеварительной системы - тонкая кишка. Она состоит из двенадцатиперстной, тощей и подвздошной кишок. Диаметр тонкой кишки у взрослой коровы 4,5 см, длина же достигает 46м. Вся внутренняя поверхность тонкой кишки покрыта микроскопическими сосочками, за счет которых образуется огромная (по отношению к ее массе) всасывающая поверхность, поэтому она является главным местом, где происходит всасывание питательных веществ. Клетки тонкой кишки являются одними из самых активных в организме. Исследования показали, что «период жизни» белка (протеина), образованного клетками тонкой кишки, составляет один день, тогда как «период жизни» белка, вырабатываемого клетками скелетных мышц составляет один месяц. Ферменты, выделяемые поджелудочной железой и стенками кишки, переваривают протеин, жиры и углеводы. Желчь печени попадает в двенадцатиперстную кишку через желчный проток. Желчь способствует усвоению жиров и подготавливает продукты пищеварения к всасыванию.
Толстая кишка
Слепая кишка (сесum) является первым отделом толстой кишки. Это еще один резервуар (как и сетчатый желудок), расположенный в стороне от основного желудочно-кишечного тракта. После того, как пища подвергается химическому расщеплению в сычуге и тонкой кишке, она дополнительно подвергается микробной ферментации в слепой кишке. У некоторых видов животных (лошадь, кролик) значение ферментации в слепой кишке имеет важное значение, но у взрослой коровы роль ферментации в слепой кишке, по сравнению с ферментацией в сетчатом желудке, незначительна. Ободочная кишка (2-ой отдел толстой кишки) разделена условно на проксимальную и спиральную части. Роль ободочной кишки в самом процессе переваривания и всасывания питательных веществ незначительна. Основная ее функция заключается в образовании экскрементов. Внутренние стенки толстой кишки не имеют приспособлений в виде сосочков для всасывания питательных веществ, однако всасывание воды и минеральных солей в толстой кишке происходит довольно успешно. Толстая кишка заканчивается заднепроходным отверстием.
ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Принятие пищи еще не означает, что питательные вещества, содержащиеся в кормах, поступают в организм животного. Питание органов и тканей организма осуществляется только через кровь, поэтому основная функция пищеварения заключается в превращении сложных веществ в простые химические вещества, способные всасываться стенками желудка или стенками кишечника. Например, целлюлоза является сложным углеводом, который не может усваиваться клетками организма, но под воздействием бактериальной ферментации в сетчатом желудке она превращается в летучие жирные кислоты, которые в свою очередь поступают в кровь. После этого летучие жирные кислоты используются клетками для образования молочного жира, молочного сахара (лактоза) или "сжигаются" для получения энергии.
Обычно корм не полностью переваривается организмом. Часть корма, которая не переварилась, выводится наружу в форме экскрементов. Однако в корме могут находиться простые вещества, способные усваиваться сразу же, например, простые сахара и аминокислоты. Они обычно хорошо растворяются в воде. У коров, такие простые вещества не усваиваются непосредственно, а используются популяциями бактерий сетчатого желудка.
Пищеварительный тракт
Во время поедания кормов пища после пережевывания проглатывается и в рубце популяция микроорганизмов подвергает ее активной ферментации. Крупные волокнистые частицы, не поддающиеся процессу переваривания, вновь срыгиваются в рот для добавочного дожевывания пережевывание жвачки) и после этого проглатываются обратно. Некоторые продукты ферментации (например летучие жирные кислоты) попадают в кровь сразу после прохождения через стенки рубца. Время, затрачиваемое на переваривание пищи в рубце, изменяется в зависимости от продукта. Жидкая часть перевариваемого продукта может находиться до 10-12 часов в рубце, тогда как волокнистые частицы пищи могут пребывать там до 20-48 часов. Перевариваемый продукт, выходящий из рубца, содержит в себе мелкие частицы пищи, подвергнутые интенсивной ферментации, а также большое количество белка, в виде размноженных в желудке бактерий.
Затем перевариваемый продукт проходит через сетчато-книжковый выход, через створчатую структуру третьего отдела желудка и попадает в четвертый отдел, который является собственно желудком и называется сычугом. Насыщенная кислая среда этого органа прекращает всю бактериальную активность и с помощью химического воздействия соляной кислоты расщепляет частицы пищи (кислотное пищеварение). После нескольких часов нахождения в сычуге перевариваемый продукт поступает через привратник (переход из сычуга в тонкую кишку) в первый отдел тонкой кишки. Поджелудочная железа, в свою очередь, выделяет пищеварительные ферменты, а печень выделяет желчь. Все это смешивается в тонкой кишке, где продукт подвергается воздействию ферментов (химическое пищеварение). В процессе движения перевариваемой массы через тонкую кишку, продукты ферментации впитываются стенками кишечника и поступают в кровь. На выходе тонкой кишки непереваренный продукт поступает в слепую кишку, которая заселена другой популяцией бактерий. На этойстадии происходящий процесс ферментациипохож на тот, что происходил в рубце, только в уменьшенноммасштабе. На конечном этапе не переваренный остаток попадает через слепую кишку в толстую кишку, где вода всасывается через стенки сосудов. Сформированные здесь экскременты через прямую кишку выделяются наружу.
Роль процесса жевания
Основными функциями жевания в процессе пищеварения являются:
1. Перемешивание корма со слюной.
2. Дробление пищи на мелкие частицы.
3. Увеличение растворимости веществ, служащих основой питания для бактерий желудка.
4. Формирование пищевых комков, удобных для проглатывания – в форме болюсов.
Свежая трава, зерновые культуры и гранулированные корма быстро пережевываются, тогда, как сухое не измельченное сено требует более длительного жевания. Челюсти коровы имеют строение, позволяющее эффективно дробить длинные стебли на мелкие частицы, но они мало приспособлены к кусанию. Это нужно учитывать при подаче в корм корнеплодов (турнепс, кормовая свекла, картофель). Чтобы корова не подавилась, их нужно разрезать или измельчать.
Роль слюновыделения
Слюновыделение имеет по меньшей мере пять функций:
- Оказывает сильное разбавляющее действие на кислоты, которые образуются в рубце в результате ферментации кормов микроорганизмами. Кроме того, слюновыделение способствует сильному увлажнению пищевых частиц, что значительно облегчает их свободное перемещение в рубец и обратно, для дополнительного дожевывания.
- Слюновыделение поддерживает здоровую среду в сетчатом желудке (из-за наличия в составе слюны бикарбоната натрия и фосфата натрия).
- С помощью слюны формируются пищевые комки (болюсы).
- Слюна поставляет питательные вещества для бактерий рубца: азот в виде мочевины, а также минеральные соли, такие как натрий, хлор, фосфор и магнезия.
- Слюна предохраняет от раздувания (тимпании), так как содержит в своем составе муцин, обладающий антивспенивающими свойствами.
Жвачные животные имеют множество желез, • выделяющих слюну. Слюновыделение происходит со скоростью 120 мл/мин во время еды и около 150 мл/мин во время пережевывания жвачки. Когда корова перестает жевать, скорость выделения слюны падает до 60 мл/мин. Так, при рационе, обогащенном грубыми кормами, корова может жевать до 10 часов в день, и в этом случае количество выделенной слюны может превысить180 литров. Интенсивность слюноотделения зависит от состава потребляемых кормов. Слюна жвачных животных содержит большое количество натрия и других минеральных солей, углекислоты и фосфатов, которые ограничивают падение рН (т.е. увеличение кислотности), сопровождающее пищеварение в рубце. Слюновыделение также резко сокращается при приеме измельченных кормов или концентратов. При отсутствии слюны кислотность сетчатого желудка увеличивается, что приводит к уменьшению активности микроорганизмов. При ацидозе (повышенной кислотности) сетчатого желудка корова теряет аппетит и, в тяжелых случаях (рН ниже 4,5), активность микроорганизмов полностью прекращается, что может привести к гибели животного.
Роль жевания жвачки
При пережевывании жвачки пищевые комки (болюсы) из рубца срыгиваются в рот на дополнительное дожевывание. При жевании болюсы сдавливаются и выделяющаяся при этом жидкость и мелкие пищевые частицы немедленно проглатываются. Большие же пищевые частицы дожевываются в течение 50-60секунд и после этого также проглатываются. Пережевывание жвачки является жизненно необходимой частью нормального пищеварительного процесса и усвоения волокнистых веществ. Основные функции пережевывания жвачки заключаются в следующем:
- При пережевывании жвачки происходит увеличение слюновыделения (см. выше).
- Под воздействием пережевывания происходит уменьшение размеров пищевых частиц и увеличение их плотности (от этих характеристик зависит время нахождения пищевых частиц в рубце).
- Пережевывание жвачки помогает отделить пищевые частицы, готовые выйти из рубца, от тех, которым необходимо больше времени для их полной ферментации.
- В результате пережевывания жвачки происходит размельчение волокнистых структур, что увеличивае поверхность воздействия на них микроорганизмов, а значит их перевариваемость.
Пережевывание жвачки - это рефлекс, который срабатывает при попадании в рубец длинных волокнистых частиц. Корова может жевать до 8 часов в день. Рацион, состоящий из слишком размельченых кормов, может резко уменьшить время жевания, что отрицательно сказывается на переваривании волокнистых веществ и на насыщении молока жирами. Если корова много жует, это является признаком хорошего здоровья. При жевании происходит обильное выделение слюны, которая в свою очередь обеспечивает благоприятную среду для микроорганизмов, находящихся в рубце. Здоровая корова выполняет до 40-45 тысяч жевательных движений в день.
Существует хороший способ определения, достаточно ли волокнистых веществ содержится в рационе стада: если в любое время дня и ночи 1/3 поголовья скота жует, это значит, что рацион составлен правильно.
Роль желудочной ферментации
В рубце находится много различных видов бактерий и простейших. В каждом миллилитре содержимого рубца насчитывают от 16000000000 до 40000000000 бактерий и 200000 простейших. Грибковые также являются частью нормальной популяции микроорганизмов рубца. Тип кормов потребляемых коровой, определяет, какой вид бактерий доминирует в желудке, а те, в свою очередь определяют количество и пропорцию выделяемых летучих жирных кислот, которые используются коровой в качестве источника энергии.
Среда рубца является чрезвычайно благоприятной для роста микроорганизмов. РН (кислотность) находится в пределах от 5,5 до 7,0; температура колеблется от 39° до 40°, что является оптимальным условием для многих ферментов. Кислород, который токсичен для многих видов бактерий, в рубце почти отсутствует. Имеется достаточно пищи, которая поступает болee или менее постоянно. Конечные продукты ферментации - летучие жирные кислоты и аммиак - всасываются стенками рубца. Из перечисленного выше понятно, почему рубец является местомплотного заселения популяциями микроорганизмов. Ферментативные процессы в рубце дают корове следующие преимущества:
- I. Возможность получения энергии из сложных углеводов, содержащихся в клетчатке и в волокнистых структурах растений.
- II. Возможность компенсирования белковой и азотной недостаточности.
- III. Микроорганизмы рубца обладают способностью использовать небелковый азот для образования белка собственных клеток, который затем используется животным для образования молочного белка.
- IV. Синтез витаминов группы В и витамина К. В большинстве случаев, при нормальном функционировании рубца, организм коровы способен обеспечить собственные потребности в этих витаминах.
- V. Нейтрализация некоторых токсических веществ в кормах.
Однако, наряду с положительными, существуют и отрицательные стороны желудочной ферментации. К таким относятся:
- Ферментация углеводов сопровождается потерей энергии в виде выделяемых газов (метан, углекислый газ).
- Белок высокой питательной ценности частично разрушается с возможной потерей азота в форме аммиака. Дело в том, что бактерии не способны (из-за недостатка энергии) использовать весь образовавшийся при ферментации белков аммиак для построения белка собственных клеток. Лишний аммиак всасывается через стенки рубца в кровь, а затем выделяется с мочой в виде мочевины.
- Корова поедает большое количество растительной пищи, часть которой, включая клетчатку и волокнистые структуры, поддается ферментации очень медленно и долго остается в желудке. В результате, если рацион коровы перенасыщен волокнистыми структурами, животное будет испытывать дефицит энергии даже при максимальном приеме пищи.
Микробы рубца могут быстро реагировать на изменения в составе кормов. Однако организму требуется больше времени для адаптации к изменению пропорции летучих жирных кислот. Поэтому важно, чтобы изменения в кормовом рационе осуществлялись постепенно в течении 4-5 дней.
Численность бактерий, находящихся в рубце, в течении дня изменяется прямо пропорционально количеству энергии, доступной для микробов, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна количеству энергии, полученной через корма. Несмотря на то, что коровы не едят бактерий, по меньшей мере 2,5 килограмма бактериального протеина (400 граммовазота) вырабатывается в рубце каждый день. Этот бактериальный протеин переваривается в тонкой кишке и является главным источником аминокислот для коровы.
Пищеварение в сычуге и в тонкой кишке
Начиная с четвертого отдела желудочно- кишечного тракта, процесс пищеварения коровы становится похожим на процесс пищеварения других животных. Из-за наличия в сычуге кислой среды, вся бактериальная активность здесь полностью прекращается. Из стенок сычуга в значительном количестве выделяется соляная кислота, ферменты пепсин и реннин. Только после того, как уровень кислотности станет достаточно большим (рН=2), привратник открывается и позволяет содержимому, которое теперь называют химусом, поступать в двенадцатиперстную кишку. Выделения из поджелудочной железы, печени и желез, расположенных на стенках двенадцатиперстной кишки, перемешиваются с химусом. Эти выделения содержат ферменты, которые гидролизуют протеин (протеаза), крахмал (амилаза) и жир (липаза). Белок здесь распадается до пептидов и аминокислот. В отличие от ферментации в рубце, аминокислоты в тонкой кишке не преобразовываются в аммиак. Крахмал и другие неволокнистые углеводы гидролизуются в простые сахара, такие как глюкоза, фруктоза и пр. Жиры также подвергаются гидролизу. В результате гидролиза жиров образуется глицерин, который является сахаром, а также 3 жирных кислоты, которые представляют собой длинную цепь атомов углерода, на конце которой находится кислотная группа (карбоксильная группа СООН).
Процесс всасывания, происходящий в кишечном тракте
Всасывание веществ, образовавшихся в тонкой кишке, происходит в основном во второй ее половине. Аминокислоты и мелкие пептиды (продукты белкового распада), сахара (продукты углеводного распада) всасываются стенками тонкой кишки, а затем поступают в кровь. Всасывание длинных цепей жирных кислот является более сложным процессом и требует наличия желчных солей.
Толстая кишка не выделяет переваривающих ферментов, однако в ней происходят процессы всасывания, особенно воды.
Выделение кишечного содержимого (испражнения)
Фекалии, выходящие из прямой кишки (последняя часть толстой кишки) через анальное отверстие, состоят из:
- Непереваренных остатков пищевых продуктов.
- Ферментов переваривания.
- Струпных клеток с внутренних стенок пищеварительного тракта.
- Остатков непереваренных микроорганизмов.
Количество фекалий меняется день ото дня в зависимости от количества и состава кормов. При кормлении грубыми кормами фекалий выделяется больше, чем при зерновом рационе. В среднем. корова весом600 кгпроизводит около10000 кгфекалий и мочи в год.
Обезвоженный навоз состоит на 85% из органических веществ и на 15% из минеральных солей. Около 50% азота и 60% всего калия в навозесодержится в моче. Кроме азота фосфора и калия, навоз содержит такие минеральные вещества как магний кальций, натрий, железо, цинк, и медь.
БИОЛОГО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОРМЛЕНИЯ КОРОВ
Зоотехническая наука о кормлении сельскохозяйственных животных накопила большое количество экспериментальных данных о влиянии различных питательных веществ, а также незаменимых аминокислот, витаминов, макро- и микроэлементов, антибиотиков, ферментов и других факторов на обмен веществ, эффективность использования корма и образование продукции. Эти данные служат основой для дальнейшего совершенствования теории и практики кормления сельскохозяйственных животных.
Кормление представляет собой организуемое, контролируемое и регулируемое питание сельскохозяйственных животных с целью получения от них высокой продуктивности и сохранения их здоровья.
Питание — физиологическая функция, непременная часть обмена веществ и энергии в организме животных. К питанию относятся, или тесно с ним связаны, процессы приема пищи, ее изменения в пищеварительном тракте, всасывания и использования всосавшихся переваренных питательных веществ корма на жизненные процессы и образование продукции.
В процессе обмена в организме животных одни виды энергии превращаются в другие. Химическая энергия, заключенная в органических веществах — углеводах, жирах и белках, в результате обмена используется для механической работы, поддержания постоянной температуры тела, прохождения пластических процессов, связанных с образованием и ростом новых клеток и тканей, а также образованием пищеварительных соков, молока и т.д. Поэтому в рационах для животных должны содержаться в определенном соотношении необходимое количество и в доступной форме энергия, протеин сбалансированного аминокислотного состава, не синтезируемые в организме непредельные жирные кислоты, витамины и минеральные элементы. Для питания животных большое значение имеет также соотношение в рационе отдельных групп углеводов (сахар, крахмал, сырая клетчатка). Следовательно, кормление должно быть организовано так, чтобы, с одной стороны, получить от животного максимальное количество продукции при высоком качестве и эффективном использовании кормов, а с другой — обеспечить нормальную функцию всех систем организма животных.
Химический состав кормов и тела животного
Для питания животных в основном используют растительные корма, которые содержат сходные с организмом животного группы химических соединений. По схеме зоотехнического анализа их объединяют в однотипные по химическому строению или биологическому действию группы.
Схема химического состава растений и животных
Вода входит в состав животных и растений. В организме животных все важнейшие реакции синтеза и распада происходят в водной среде. Как растворитель вода обеспечивает транспортировку к органам и тканям всосавшихся питательных веществ кормов, а также выделение из организма продуктов обмена.
Сухое вещество получают в остатке после полного удаления влаги из образца растения или тела животного. В зоотехническом анализе сухое вещество делится на органическую, или сгораемую, часть и на неорганическую, несгораемую — минеральные, или зольные вещества.
Содержание протеина при зоотехническом анализе определяют по азоту, умножая количество азота в навеске на коэффициент 6,25 (соответствующий содержанию 16 % азота в протеине).
Содержание протеина в кормах колеблется в широких пределах — от 1 до 80 %. Наиболее богаты протеинами корма животного происхождения и дрожжи — 40 — 60 %, кровяная мука — до 80 %, жмыхи и шроты — 30 — 50 %, зерна бобовых — 20 —30 %, трава и сено бобовых — около 20 % сухого вещества. В зерновых злаковых кормах среднее содержание протеина — 11 — 13%. Бедны протеином (0,5 — 3%) такие корма, как корнеклубнеплоды, солома, остатки свеклосахарного и крахмального производства (жом, патока, мезга) и ряд других кормов.
Сырой протеин в зоотехнии делят на две группы — белки и амиды.
Белки состоят из аминокислот, которые соединены в молекуле по типу пептидных связей — СО—NH.
К группе амидов относятся все азотсодержащие соединения небелковой природы: свободные аминокислоты, амиды кислот, азотистые основания, аммонийные соединения, нитраты, пурин, пирамидин и др. Амиды — промежуточные продукты синтеза и распада белков, поэтому их много (до 30 %) содержится в таких кормах, как трава, силос, сенаж, корнеклубнеплоды и др. Мало амидов (3 —5 %) в кормах животного происхождения, зернах, семенах и продуктах, полученных при их переработке.
Поскольку в большинстве кормов амиды на 2/3 представлены аминокислотами и жвачные животные благодаря микроорганизмам преджелудков способны использовать для синтеза микробного белка многие группы амидов, об обеспеченности животных азотсодержащими веществами судят не по белку, а по общему (сырому) или переваримому протеину.
Жиры входят в состав цитоплазмы и мембран клеток, содержатся в значительном количестве в семенах некоторых растений и являются источником энергии, для животного.
Углеводы представлены крахмалом, сахаром, клетчаткой и составляют основную массу растительного корма. Они подразделяются на сырую клетчатку, состоящую из нерастворимых веществ (целлюлозы и гемоцеллюлозы), и безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ), растворимые в воде (сахара) или в слабых кислотах (крахмал, инулин).
Витамины — это органические вещества сложного химического строения, необходимые для жизнедеятельности организма вочень малых количествах (миллиграммы или микрограммы в сутки). Витамины входят в состав многих ферментных систем организма, а также образуют различные комплексные соединения с белками, жирами, углеводами и гормонами, играющими важную роль в обмене и его регуляции. Заболевания животных, вызванные отсутствием витаминов в рационах, называются авитаминозами. Однако в практике кормления животных чаще наблюдаются скрытые формы заболеваний, вызываемые недостаточным содержанием витаминов в рационах, — гиповитаминозы. Они проявляются в замедлении скорости роста животных, снижении их продуктивности, воспроизводительных способностей и сопротивляемости к заболеваниям.
Содержание ряда витаминов в продуктах животноводства — молоке, яйце, мясе и сливочном масле — находится в прямой зависимости от количества витаминов в рационах, поэтому при недостаточной обеспеченности животных витаминами снижается питательность получаемых от них продуктов. Витамины животныеполучают в основном с кормами, но некоторые из них могут синтезироваться и в их организме.
Известно более 20 витаминов. Сельскохозяйственные животные могут испытывать недостаток приблизительно в 15 витаминах.
Витамины A, D, Е, К жирорастворимые, а витамины С и комплекс витаминов В растворимы в воде.
Витамин А (ретинол) имеет многостороннюю физиологическую функцию: поддерживает нормальное состояние дыхательных и пищеварительных органов и мочеполовой системы, повышает сопротивляемость организма к заболеваниям. Содержится в рыбьем жире, молоке, яйцах. В растительных кормах находится его провитамин — каротин. 1 мг каротина соответствует 132 мкг витамина А, или 400 ME.
Каротином богаты: трава, силос, сено искусственной сушки, красная морковь, травяная мука.
Витамин D (антирахитический) в организме животных регулирует фосфорно-кальциевый обмен, способствует нормальному формированию костной ткани. При D-витаминной недостаточности у молодняка опухают суставы, деформируется позвоночник и искривляются трубчатые кости — возникает рахит. У взрослых животных отмечаются снижение продуктивности, перегулы и яловость самок, послеродовые осложнения, деформация копыт, хрупкость или мягкость костей, яйца птицы имеют тонкую скорлупу.
Витамин D2 образуется в скошенных растениях или дрожжах при их ультрафиолетовом облучении. При облучении животных содержащийся в их коже и поте холестерин переходит в витамин D3, поэтому летом, если животные подвергаются воздействию прямых солнечных лучей (на выгуле), у них обычно не наблюдается недостатка витамина D. Богаты витамином D яичный желток, рыбий жир, сливочное масло и печень животных.
При недостатке витамина Е у телят, ягнят и поросят наблюдаются дегенеративные изменения в мышечной ткани, известные под названием беломышечной болезни. Отсутствие в рационе этого витамина может вызвать стерильность только у овец и птиц. Витамин К повышает свертываемость крови. Витамин С (аскорбиновая кислота) регулирует аминокислотный и углеводный обмен и выведение токсичных веществ из организма. Из водорастворимых наибольшее значение в питании животных имеют витамины В1, В2, В3, В4, В5 и В12. Витамины группы В синтезируются микроорганизмами, населяющими преджелудки и толстый отдел кишечника животных, регулируют обмен белков, углеводов и жиров. Потребность в этих витаминах может быть обеспечена за счет дрожжей, пшеничных отрубей, кормов животного происхождения, травы и др.
Минеральные вещества в составе растений и тела животных находятся в форме неорганических и органических соединений и имеют разное значение. В частности, они составляют основу костной ткани и зубов (кальций, фосфор, магний); входят в состав ряда ферментов и гормонов; определяют величину осмотического давления в жидкостях и величину рН в клетках и межклеточном веществе; участвуют в регуляции деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем, а также белкового, углеводного, липидного и водного обмена.
Минеральные вещества включают макро- и микроэлементы. Количество макроэлементов (кальций, фосфор, калий, магний, натрий, сера и хлор) в организме животных колеблется от 1 — 2 до 0,01 %.
Микроэлементы присутствуют в организме в количестве менее 0,01 %, но без них невозможна нормальная жизнедеятельность животного. Для животных микроэлементами являются: железо, медь, цинк, марганец, кобальт, йод, селен, молибден, фтор. Вероятно, для них жизненно необходимы также стронций, бром, барий. Остальные элементы, находящиеся в составе тела животных, относятся к сопутствующим.
Продукты, скармливаемые животным, характеризуются разнообразием питательных свойств. Это объясняется как различием природных и хозяйственных условий произрастания растений, от которых зависят химический состав, качество и питательность кормов, так и тем, что в корм животным назначаются отдельные части растений и отходы после переработки растительного сырья. Химический состав растений колеблется в зависимости от зоны их выращивания, влияния погоды и климата, водного режима и содержания химических элементов в почве.
При хранении в кормах также происходят изменения, в результате которых меняются их свойства и химический состав. Иногда изменение свойств травы (сено, силос и сенаж) значительно отражается на химическом составе, влияет на поедаемость и переваримость. При подготовке кормов к скармливанию также происходят более или менее значительные изменения состава и свойств кормов.
Биологическая оценка питательности кормов по переваримым питательным веществам
Химические соединения, входящие в состав сухого вещества корма (жиры, белки, углеводы и пр.) и служащие для питания животных, получили название питательных вещества. Химический состав показывает только потенциальную ценность корма для животного. Истинная польза корма определяется присутствием в нем переваримых питательных веществ. Переваренными называют вещества корма, поступившие из пищеварительного канала в кровь и лимфу. Прежде чем пройти через слизистую оболочку кишечника и поступить в кровь и лимфу, крупные молекулы корма должны быть расщеплены на более мелкие. Такому расщеплению питательные вещества кормов подвергаются в желудочно-кишечном тракте животных в процессе пищеварения.
У жвачных корм из ротовой полости попадает в рубец, где под действием различных бактерий, инфузорий и их ферментов клетчатка и другие углеводы расщепляются. При этом образуются низкомолекулярные летучие жирные кислоты — уксусная, пропионовая и масляная. Всасываясь через стенки преджелудков в кровь, они служат важнейшим источником энергии и являются предшественниками для синтеза составных частей молока, в том числе жира. Микрофлора рубца, выделяя фермент уреазу, расщепляет азот корма до аммиака, эта же микрофлора усваивает и простые небелковые азотистые соединения.
Размягченный корм из рубца и сетки отрыгивается обратно в ротовую полость для дополнительного пережевывания. У коров, по данным проф. В. Р. Кочкарева, за сутки бывает до 8 жвачных периодов, общая продолжительность которых равна времени, затраченному на поедание корма. Пережеванная и обильно смоченная слюной пища порциями заглатывается вновь и, минуя рубец, проходит в сетку и книжку. Поступающая в сычуг пища подвергается воздействию желудочного сока — соляной кислоты и фермента пепсина. Белки расщепляются до пептонов и пептидов. Из сычуга масса поступает в двенадцатиперстную кишку, где на нее изливаются соки поджелудочной железы и желчь. Под действием фермента трепсина белки расщепляются до аминоислот. Жир под действием желчи расщепляется до жирных кислот и глицерина. Углеводы под действием фермента амилазы расщепляются до моносахаридов. Непереваренные и обезвоженные остатки корма выбрасываются из кишечника в виде каловых масс. У животных с однокамерным желудком переваривание пищи происходит в желудке и кишечнике. Продолжительность процесса переваривания корма у жвачных 26 — 36, у свиней 16—18 и у птиц 4-6 ч.
Одни породы переваривают питательные вещества корма на 5— 10 % лучше, чем другие. Молодняк переваривает корма, особенно грубые, хуже, чем животные зрелого возраста; у старых животных переваримость ухудшается в связи с потерей зубов и ослаблением функции органов пищеварения. При больших дачах не вся пища подвергается действию пищеварительных соков, что снижает ее переваримость. Размолотое или дробленое зерно лучше, чем цельное. Переваримость зависит от содержания витаминов, органических кислот, минеральных элементов, а также от внешнего вида, вкуса и запаха кормов.
Энергетическая питательность кормов
Энергетическая питательность — это способность корма обеспечить организм животного энергией. Она является важнейшим показателем ценности корма, поскольку величина продуктивности во многом обусловлена уровнем потребления животными энергии.
Энергия, освобождающаяся при полном окислении единицы массы корма, называется валовой энергией. Ее определяют путем сжигания навески корма в калориметрической бомбе, которую наполняют кислородом. Валовая энергия может быть также рассчитана косвенно — по данным содержания отдельных питательных веществ в единице массы корма. Видимая переваримая энергия определяется путем вычитания из количества валовой энергии корма количества энергии кала.
Дальнейшие потери энергии кормов происходят с мочой, а у жвачных животных — и с кишечными газами. Если из количества переваримой энергии корма вычесть эти количества, то остается обменная энергия. Ее можно определить, умножив переваримую энергию для жвачных на коэффициент 0,82, а для свиней — на 0,96. Если от обменной энергии корма вычесть энергию приращения теплопродукции, связанную с перевариванием и усвоением питательных веществ корма, то в итоге останется чистая энергия. В организме животных она используется на поддержание жизни — поддерживающая энергия и на образование продукции — продуктивная энергия .
Оценить питательность корма по одному показателю, хотя и обобщающему, невозможно, так как он не отражает разнообразие потребностей животного организма. Для нормальной жизнедеятельности, репродукции и высокой продуктивности животных их рационы должны содержать потребное количество энергии, отдельных незаменимых аминокислот и заменимой части азота (для свиней и птицы), потребное количество отдельных групп углеводов (для жвачных), все жизненно необходимые минеральные вещества, витамины и ряд других элементов питания.
В1932 г. Комиссия Наркомзема РСФСР за меру общей питательности предложила считать овсяную кормовую единицу (к. е.), за которую был принят1 кгзерна овса. Она характеризует энергетическую питательность корма, которая соответствует продукции в150 гжира, откладываемого в организме вола при скармливании1 кговса. Все другие корма по величине жироотложения приравнены к питательности1 кговса. Так, например,1 кгсилоса по своему продуктивному действию равен30 гжира, что соответствует 0,2 к.е. (30: 150).
Но питательность кормов в овсяных кормовых единицах, установленная в экспериментах на крупном рогатом скоте (волах), не может быть приемлема для других видов животных. В связи с этим Пленум ВАСХНИЛ (1963 г.) рекомендовал общую питательность кормов оценивать по содержанию в них обменной энергии (ОЭ). Энергетическую питательность кормов выражают в энергетических кормовых единицах (ЭКЕ) по видам животных. Одна энергетическая кормовая единица равна 10000 кДж. Поскольку килоджоуль недостаточно крупная единица, пользуются мегаджоулем (МДж), равным 1000 кДж. Одна энергетическая кормовая единица равна 10 МДж.
Ввиду того, что корма с высоким содержанием клетчатки разными видами животных перевариваются неодинаково, а также из-за значительных различий в величине потерь питательных веществ с кишечными газами один и тот же корм при потреблении разными видами животных содержит неодинаковое количество обменной энергии.
Например, в1 кгкукурузной муки содержание обменной энергии для свиней составляет 13,7 МДж, а для крупного рогатого скота — 12,2 МДж.
Установлено, что при комплексной оценке питательности кормов и потребности животных в основных элементах питания при нормировании кормления необходимо учитывать обменную энергию, сухое вещество, сырой протеин, жир, клетчатку, безазотистые экстрактивные вещества, крахмал, сахар, лизин, метео-нин + цистин, кальций, фосфор, калий, натрий, магний, хлор, серу, железо, медь, цинк, марганец, кобальт, йод, каротин, витамины A, D, Е, группы В. В оценке питательности кормов по многофакторным показателям сохранен и показатель общей энергии в овсяных кормовых единицах.
Гигиена кормов и кормления.
Корма (фураж, от французского fourrage — корм) и кормление животных являются важнейшими факторами внешней среды, оказывающими существенное влияние на здоровье животных, продуктивность и качество продукции.
Для получения максимальной продуктивности животных, сохранения их здоровья необходимы корма как источники энергетического и пластического материала для осуществления всех физиологических функций организма. Кроме того, корма, вероятно, являются и носителями информации об окружающей среде.
Главными принципами правильного, а следовательно, и гигиенически обоснованного кормления являются:
—обеспечение потребности организма животного необходимыми по объему и энергии кормами;
—поддержание на достаточном уровне всех питательных веществ, используемых для пластических целей, высокой продуктивности и регуляции физиологических функций организма;
—хорошие вкусовые качества, возбуждающие выделение пищеварительных соков, и правильно выбранная техника и режим кормления;
—доступность питательных веществ для пищеварения и физиологичность состава корма;
—безопасность, или безвредность кормов, т.е. отсутствие вредоносных начал, в том числе патогенные микроорганизмов, вредных и токсических веществ, а также опасных предметов.
Нарушение этих принципов кормления приводит к возникновению болезней у животных, которые часто называют кормовыми или алиментарными. Причиной этих болезней могут быть патогенны в виде биотов (живые организмы) и абиотов (неживые факторы).
К биотическим патогенам, обитающим на кормах и способным вызвать заболевания, относят: возбудителей бактериальных инфекций (паратифы, сибирская язва, столбняк и т. д.), вирусные инфекции (вирусные гепатиты, ящур и т. д.); возбудителей инвазионных болезней (фасциолез, диктиокаулез и др.).
Абиотические патогенны на кормах по своему происхождению и природе могут быть:
—физические (температура корма, радиационное начало и т. д.);
—механические (ости, острые предметы, крупные части корма и т. д.);
—химические (недостаток или дисбаланс органических, минеральных, витаминных веществ, наличие вредных и ядовитых веществ);
—организационного порядка (нарушение режима и правил кормления и т.д.).
Оценивают качество кормов по следующим показателям: а) питательность; б) безвредность или безопасность; в) доброкачественность; г) биологическая ценность.
Нормы кормления животных учитывают общебиологические закономерности в обмене веществ, поэтому при составлении рациона надо иметь в виду следующее:
— чем выше уровень кормления, тем выше продуктивность
животных и ниже затраты корма на единицу продукции, и, на
оборот, чем ниже уровень кормления, тем ниже продуктивность
животных и выше затраты корма на единицу продукции;
— для получения высокой продуктивности, обеспечения здоро
вья и высоких воспроизводительных функций животных, им надо
с кормом доставлять все без исключения питательные вещества, в
которых они нуждаются, независимо от того, в больших или ма-
лых дозах эти питательные вещества необходимы животному;
— чем выше продуктивность животных, тем выше должна быть концентрация энергии в расчете на1 кгсухого вещества рациона.
Безвредность (или безопасность) корма — это отсутствие в нем вредных веществ, способных вызывать заболевание с нарушением обмена веществ, интоксикацией, токсикоинфекцией, аллергией, гормональной дисфункцией, ослаблением иммунобиологического состояния организма, появлением уродств, злокачественных новообразований и т. П.
Поэтому безвредность кормов рассматривается как комплекс отсутствия показателей: токсичности и токсигенности, эмбриоток-сичности, морфогенности, канцерогенности, тератогенности, мутагенности, аллергенности, иммунодепрессивности.
Токсичность кормов может быть обусловлена как наличием ядовитых химических веществ, попавших из окружающей среды (минеральные удобрения, пестициды и т.д.), так и образующимися в самих кормах (ядовитые растения и т.д.), а также за счет токсичных метаболитов, выделяемых бактериями, грибами и другими организмами. Это понятие чаще определяется как острая токсичность. Токсиногенными кормами называют такие корма, которые могут постепенно накапливать токсин (бродильные процессы, развитие микроорганизмов и т. д.); это свойство корма свидетельствует о хронической (накапливающейся, кумулятивной) токсичности.
Некоторые вещества, присутствующие в кормах, могут оказывать отрицательное действие на оплодотворенное яйцо, эмбрион, плод — в виде эмбрионотоксичности или тератогенности (уродства). В настоящее время известно большое количество веществ, обладающих канцерогенными или, вернее, онкогенными свойствами, вызывающими образование различных бластом (новообразования, опухоли). К химическим канцерогенам относят соединения азота — нитриты, нитрозамины и др., бензипирен, 7, 12-диметилбензатра-цен, некоторые метаболиты грибов (афлатоксин, стеригматоцистин и др.), формальдегид и другие вещества.
Мутагены — это физические, химические и биологические факторы внешней среды, вызывающие мутации (изменения в наследственности). К высокоактивным химическим мутагенам относят алкирующие агенты — это эпоксиды, этиленамин, иприт, формальдегид и др.
Аллергенность кормов (пищевая или кормовая аллергия) представляет собой наличие в кормах аллергенов, способных изменять иммунобиологическую реакцию организма животных. Эти отклонения могут быть в сторону повышения (гиперэргия, анафилаксия и т. Д) или понижения (гипоэргия, аллергия и др.). Явления аллергии у животных (как у сельскохозяйственных, так и у домашних — комнатных) в последние годы участились, и они разнообразны по характеру и по происхождению. Аллергенами могут быть различные вещества: растительного, животного, искусственного, синтезированного, микробного, грибного происхождения. Известно, что корма могут вызывать аллергическую болезнь под названием сенная лихорадка, крапивница и т. Д.
Биологическая активность — способность кормов стимулировать процессы обмена веществ в организме, что проявляется в ускорении роста и созревания. Чем выше биологическая активность корма, тем меньше его нужно добавлять в рацион для улучшения его питательности и перенапряжения физиологических механизмов жизнедеятельности.
Ветеринарный контроль за качеством кормов включает орга-нолептические и физико-механические исследования состояния корма, химический анализ и определение питательности, токсикологические исследования на минеральные и растительные яды, санитарно-микологический анализ, бактериологические и гельминтологические исследования.