家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)：第二章 溫?zé)岘h(huán)境

第二章溫?zé)岘h(huán)境第一節(jié)體溫與畜體熱調(diào)節(jié)溫?zé)岘h(huán)境溫?zé)岘h(huán)境（ThermalEnvironment）是影響動(dòng)物散熱量和能量代謝并且與體溫調(diào)節(jié)密切相關(guān)的物理環(huán)境，它包括溫度、濕度、氣流和輻射熱四個(gè)物理（氣象）因素。

溫?zé)岘h(huán)境的四個(gè)要素主要通過影響動(dòng)物體的顯熱散熱（輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流）和潛熱散熱（蒸發(fā)）而作用于體熱平衡，因?yàn)椴墒沉渴怯绊懏a(chǎn)熱量的最重要因素之一，故而一些研究者將采食量（或產(chǎn)熱量）列為溫?zé)岘h(huán)境因素。

一、體溫、皮溫和平均體溫體溫（bodytemperature）一般為深部的溫度（deep-bodytemperature），或稱為體核溫度（coretemperature）。家畜深部體溫的測(cè)量比較困難，生產(chǎn)上常用易于測(cè)定的直腸溫度（rectaltemperature）來代表平均皮溫平均皮溫mTs=0.25T軀干上部+0.25T軀干下部+0.32T四肢上部+0.12T四肢下部+0.02T垂皮+0.04T耳

（據(jù)Mclean等,J.AgricSci,100:305,1983）

平均體溫與體蓄熱量平均體溫Tb=0.86Tr+0.14mTs

式中：Tr

：深部體溫（=直腸溫），mTs：平均體表溫。體蓄熱量（Heatstorage,S）S可以用機(jī)體成分的比熱和平均體溫算出，動(dòng)物體比熱的平均值為3.47kJ/kgK。體熱平衡（Heatbalance）產(chǎn)熱量（Heatproduction,HP）和散熱量（Heatloss,HL）相等（HP=HL）被稱之為體熱平衡。

HP=HL+ΔS，因此，只要ΔTb→0，則可以判定是是否處于體熱平衡狀態(tài)，由于，深部體溫的權(quán)值較大，如若直腸溫（Tr）和膣溫（Tv）趨于穩(wěn)衡亦可判定為體熱平衡。故而，體溫水平的上升和下降不是體熱平衡與否的判定標(biāo)準(zhǔn)，無論低溫下直腸溫度下降到38℃或高溫下直腸溫上升到40.8℃，只要時(shí)間性變化趨于零，則可以判定達(dá)到新蓄熱量條件下的體熱平衡。

二、產(chǎn)熱畜體的熱源主要有內(nèi)部和外部?jī)蓚€(gè)方面。內(nèi)部主要產(chǎn)自體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的氧化，其熱能代謝的強(qiáng)度我們又稱為“代謝率”（metabolicrate）。1．基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱（basalmetabolismheatproduction）家畜在饑餓、休息、氣溫適宜和消化道中無養(yǎng)分可吸收狀態(tài)下維持生命活動(dòng)的產(chǎn)熱量。因此常稱為“饑餓代謝”（fastingmetabolism）或“標(biāo)準(zhǔn)代謝”（standardmetabolism）產(chǎn)熱。

代謝體重人們目前常用下式計(jì)算成年動(dòng)物的基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱量，而把式中的W0.75稱為“代謝體重”。基礎(chǔ)代謝=293W0.75（KJ/日）式中W為體重kg，293為每Kg代謝體重的日平均產(chǎn)熱量（KJ）。2．熱增耗（heatincrement）當(dāng)動(dòng)物休息于舒適的環(huán)境中，其產(chǎn)熱量決定于采食量。饑餓的動(dòng)物采食了飼料后，還沒有完成消化、吸收，但體內(nèi)已產(chǎn)生一定的熱量，以前，生理學(xué)上常稱為“特殊動(dòng)力作用”（Specificdynamicaction,SDA），或叫“增生熱”，現(xiàn)稱“熱增耗”。3．肌肉活動(dòng)產(chǎn)熱（10%）4．生產(chǎn)產(chǎn)熱三、體熱的散發(fā)1．輻射散熱（radiantheatloss）史蒂芬一玻爾茲曼定律（Stefan-BoltzmannLaw），與其絕對(duì)溫度的4次方呈正比。HR=σT42.傳導(dǎo)散熱（conductionheatloss）

Hc=AsK（Ts-Tm）3．對(duì)流散熱（convectionheatloss）Hv=Ash（Ta-Ts）輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流散熱，又合稱為“可感散熱”（Sensibleheatloss），或“非蒸發(fā)散熱”和“顯熱散熱”。4．蒸發(fā)散熱（evaporationheatloss）（1）皮膚蒸發(fā)皮膚的蒸發(fā)機(jī)制有二：滲透蒸發(fā)，即皮膚組織水分通過上皮向外滲透，在皮膚表面蒸發(fā)，因?yàn)闈B透蒸發(fā)不見有水滴，常稱為“隱汗蒸發(fā)”。在一般天氣條件下，人每天的隱汗（insensibleperspiration）蒸發(fā)量達(dá)600-800ml，為呼吸蒸發(fā)的二倍。出汗蒸發(fā)，即通過汗腺分泌，使汗液在皮膚表面蒸發(fā)。出汗多時(shí)，每見皮膚表面有水滴殘留，故又稱為“顯汗蒸發(fā)”。除馬屬動(dòng)物外，家畜的汗腺機(jī)能都不發(fā)達(dá)或無汗腺，顯汗（sensibleperspiration）蒸發(fā)較少。（2）呼吸道蒸發(fā)

He=KAeVn（Ps-Pa）

蒸發(fā)散熱又稱為“不可感散熱”（en-sensibleheatloss），或“潛熱散熱”（latentheatloss）第二節(jié)恒溫動(dòng)物的體溫調(diào)節(jié)要點(diǎn)等熱區(qū)體溫調(diào)節(jié)顫抖非顫抖寒冷適應(yīng)熱適應(yīng)

等熱區(qū)（ThermalNeutralZone）

無須增加能量（energy）去維持bodytemperature

主要依賴散熱調(diào)節(jié)adjustingrateofheatloss符合傅立葉定律Fourier’sLawofHeatFlowQ=C(Tb-Ta)低溫Hypothermia在臨界溫度以下，基礎(chǔ)代謝率（basalmetabolicrate）不足以抵消散熱量.動(dòng)物必須增加代謝率克服散熱量.如果溫度低于臨界溫度則進(jìn)入了動(dòng)物低溫區(qū)如若不能積極地增加代謝率則陷入低體溫狀態(tài)甚至致死高體溫Hyperthermia超過臨界溫度的上限難以調(diào)節(jié)散熱量.絕食（fast）和生產(chǎn)的代謝產(chǎn)熱量難以散出。除非積極地啟動(dòng)散熱機(jī)能，否則體溫增加發(fā)汗（Sweating）和喘息（panting）.產(chǎn)熱恒溫動(dòng)物用以維持內(nèi)核溫度調(diào)節(jié)方式.依靠化學(xué)性代謝調(diào)節(jié)產(chǎn)生熱能Thermogenesis:顫抖Shivering利用肌肉收縮產(chǎn)生熱能

收縮性骨骼肌群之肌緊張短時(shí)間的顫抖肌肉活化釋放ATP水解供給收縮之能量拮抗肌互動(dòng)Thermogenesis:

非顫抖Nonshivering脂肪代謝酶系統(tǒng)活化交感神經(jīng)系統(tǒng)（sympatheticnervoussystem，SNS)活化.脂肪氧化供能僅有少數(shù)能量以ATP方式蓄積兩種調(diào)節(jié)機(jī)制SNS活化脂肪細(xì)胞正常ATP代謝途徑ATP水解提供做功和熱量褐色脂肪組織（BrownFat）AdaptationsforColdEnvironments豎毛（Fluffing）下臨界溫度皮膚的豎毛?。╬ilomotormuscles）使被毛或羽毛豎立提供厚空氣層AdaptationsforColdEnvironmentsQ:

Whichanimalwouldbeabletostaywarmerandwhy?AdaptationsforColdEnvironments北極熊（POLARBEAR）大動(dòng)物有較低傳熱比b/c通常具有較大隔熱性（insulation）單位體積的表面積相對(duì)小散熱少AdaptationsforColdEnvironments隔熱（Insulation）:

鯨脂Blubber皮下脂肪組織比海水低的傳熱系數(shù)（thermal

conductivity）流經(jīng)的血液量少脂肪外面可接近環(huán)境溫度AdaptationsforColdEnvironments隔熱Insulation:褐色脂肪在鳥類和許多哺乳類均有發(fā)現(xiàn)主要在肩胛骨（scapula）產(chǎn)熱迅速中間分布大量的血管和線粒體脂肪細(xì)胞自身氧化細(xì)胞中有許多脂肪代謝酶UniversityofCaliforniaDavisAdaptationsforColdEnvironments血液流動(dòng)寒冷時(shí)哺乳動(dòng)物皮下細(xì)動(dòng)脈收縮（Vasoconstrictionofarterioles）核心部位蓄熱

鯨魚顯得尤為重要依賴于限制體表血流量較大限制血流量=提高隔熱層的功能第三節(jié)散熱與體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)的關(guān)系產(chǎn)熱量和散熱量深部體溫與呼吸數(shù)環(huán)境溫度(Te)乳中溫度(Tmilk)41403938平均體表溫和顯熱散熱Heattransferfromanelephantpinna（大象耳廓）attwoambienttemperatures.深部體溫呼吸數(shù)和潛熱散熱量豬和牛的差異平均體表溫呼吸數(shù)和熱流量平均體溫和熱流量、隔熱特性平均體溫和散熱量、隔熱特性PigHuddlingat33.3℃and0.150m/sPigHuddlingat33.3℃and0.363m/sPigHuddlingat29.4℃and0.263m/sPigHuddlingat23.9℃and0.264m/sHeatstresscontrol

measuresforoutdoorsowsusingshade(遮蔭)andwallows（泥?。?AirTemperatureDryClimateHumidClimateMarginal:lessthan21℃noactionneededaccesstowallowrequiredWarm:22-27℃accesstowallowrequiredaccesstowallowrequiredHot:28-35℃accesstowallowrequiredshadedwallowVeryhot:36-46oFshadedwallowshadedwallowRespiratoryrates(RR,mean,pooledSE=9.1breaths/min)andairtemperaturesforindoorandoutdoorgestatingandlactatingsows(n=6/condition).Indoorsowshaddripcoolingwhileoutdoorsowshadmudwallows.IndoorOutdoorItemTempoCRRbreaths/minTempoCRRbreaths/min妊娠3367.83332.7哺乳2852.23337.5Average60.035.1mudwallows屋頂隔熱WallowTips足夠面積（二倍）泥漿不應(yīng)過濃厚-可流動(dòng)設(shè)有供飲用清水在過高溫時(shí)，應(yīng)可遮蔭第四節(jié)體溫的日節(jié)律結(jié)果產(chǎn)熱量和安靜時(shí)產(chǎn)熱量行動(dòng)量和產(chǎn)熱量橫臥·伏臥立位晝與夜的行動(dòng)量、姿勢(shì)行動(dòng)量分布第五節(jié)生產(chǎn)與健康MEIntake(M/day)Temperature℃Relationshipbetweenthemetabolicenergy(ME)intakeofpigsandtheenvironmentaltemperature.EnergyUseinSwineME=GE-FE-UEME=HI+NEm+NepHP=NEm+HIME=HP+NEp適宜溫度OptimumTemperaturesEnvironmentalNeedsFarrowing–sows17℃,someairvelocityinwarmweather;pigs35℃,noairvelocity3-weekoldpigs–30℃,littleairvelocity5-weekoldpigs–26℃reduceslowlyto21℃by8weeksold,littleairvelocityGrowing-Finishingpigs–16-20℃,someairvelocityinwarmweather.Breedingstock–16℃,airvelocityinwarmweather.Recommendedthermalconditionsforswineusedinagriculturalresearchandteaching.

AdaptedfromtheAgGuide(FASS,1999).Type&weightPreferredrangeaLowerextremebUpperextremecLactatingsow&litter59-79oF(15-26℃)forsow;pigletshave90oF(32oC)minimumcreeparea77oF(25℃)creeparea;60oF(15℃)sowarea90oF(32℃)forsow;nopracticalupperlimitforpigletsPrenursery,3-15kg(7-33lb.)79-90oF(26-32℃)59oF(15℃)95of(35℃)Nursery,15-35kg(33-77lb.)64-79oF(18-26℃)41oF(5℃)95oF(35℃)Soworboar,>100kg(>220lb.)50-77oF(10-25℃)4oF(-20℃)90oF(32℃)2-daylagogmeanTHI3432302826242220181620Milkyield,kg/d2-daylagogmeanairT222018161412DMI,kg/dDMI,kg/d3738394041422-daylagofmilktemperature2-daylagofmilktemperature373839404142Milkyield,kg/d熱與繁殖母豬：靜默發(fā)情、前30流產(chǎn)、增加死胎中期胚胎無影響（Omtvedtetal.，1971）妊娠前5天關(guān)鍵期（Thomkinsetal.1967）公豬：主要影響未成熟精子，3-10周精液希薄，29度保護(hù)、但性欲降低40度(Stone,1982)。哺乳期：奶、重降低(McGloneetal.1988）高溫和死亡率SOD，是英文

SuperoxideDismutase的縮寫

制造

SOD植物：豆類及谷類或植物胚珠經(jīng)特殊化學(xué)處理可以分離出

SOD動(dòng)物：牛的血液中也可分離出

SOD。

Research:NaturalSelectiononThermogenicCapacityofhighAltitudeDeerMiceBackgroundSeverecoldexposurecanelicitmaximalrateofheatproductionthroughthermogenesis.Inanaerobicorganism,thisisreflectedbythemaximaloxygenconsumption(VO2max)TheconnectionbetweenVO2maxbasalmetabolicrateisakeyfeatureinthehypothesisfortheevolutionofendothermy.BecauseVO2maxsetstheupperlimitstobothheatproductionandsustainedactivitytheycouldexaminehowselectionmightactonVO2max.ObjectivesTotestwhetherthephenotypicselectionactedonthethermogeniccapacityofhighaltitudedeermiceMethodsAnalyzedphenotypicselectiononalongitudinalsampleofdeermice.MiceweretrappedAttheWhiteMountainResearchStationusingShermanlivetrapsandweighed.VO2maxwasmeasuredbyplacingmiceinawindtunnelinsideanenvironmentalchamberwithhighcoolingcapacity.Thetemperaturewasreducedtoabout–10to–15Coverthecourseof15min.TheoxygenconsumptionwasmeasuredbyusingtheinstantaneousmethodsdevelopedbyBartholomewin1981.Thetestendedwhenrapidlydecliningoxygenconsumptionindicatedthatthemouse’sthermogeneticcapacityhadbeenexceeded.TheVO2maxwasretestedforeachmousethenextday.Methods(Continued)Themicewereeartaggedandimplantedwithapassiveintegratedtransponderforrecapture.Micethatwerethenrecapturedtwomonthslaterandassignedanabsolutefitnessof1andthosethatwerenotwereassignedanabsolutefitnessof0.TheVO2maxandbodymassofeachmousewasre-measuredThedirectionalselectiongradientwasestimatedbyregressingrelativefitnessonVO2maxandlog10ofbodymass.Standardizedselectiongradientswerecalculatedbymultiplyingthepartialregressioncoefficientsfortherawphenotypicvariablesbytheirstandarddeviations.

ResultsIn1995directionalselectionforVO2maxincreased,butnotduring1996.Selectionfordecreasedlog10masswassignificantduringthesecondboutin1996.NeitherVO2maxorlog10massdifferedbetweenmalesandfemalesatanytime.Fig.1Fig.2Survivors

NotRecapturedConclusionsStudyprovesthefirstevidencetodateof