Распределение, использование и превращение освободившейся энергии веществ корма

Энергия веществ принятого животным корма составляет валовую энергию корма — общая энергия. Она в результате превращения веществ частично теряется с калом, газами и мочой, но в основном включается в обменные процессы: ее называют обменной энергией.

В процессе пищеварения большая часть питательных веществ корма гидролизуется. Энергию переваренных веществ называют переваримой энергией. Переваримая энергия равна разности между валовой энергией и энергией непереваренных веществ корма.

Часть переваримой энергии, которая содержится в всосавшихся веществах (глюкоза, летучие жирные кислоты, глицерин, аминокислоты), называют энергией всосавшихся веществ. Небольшая часть энергии переваренных веществ может не всосаться и выделяется с калом.

Энергия непереваренных и невсосавшихся веществ, выделяемая с калом, называется энергией кала. Часть энергии, не используемая в обменных процессах (энергия мочевины, метана и др.), выделяется с мочой (энергия мочи) и выдыхаемым воздухом (энергия газов).

Обменная энергия равна разности между энергией всосавшихся веществ и энергией мочи. Определенная, относительно постоянная часть обменной энергии расходуется на обеспечение процессов в тканях, связанных с поддержанием жизнедеятельности клеток и органов вне их приспособительной деятельности, в покое, в положении лежа и натощак.

Эту часть обменной энергии называют постоянными затратами обменной энергии, или энергией основного обмена. Другая часть обменной энергии используется для обеспечения процессов, связанных с тонусом скелетных мышц при стоянии, при их сокращении— перемещении в связи с поиском, приемом корма, жеванием, с моторной, секреторной и другой деятельностью пищеварительного аппарата при переваривании корма, с дефекацией, мочеиспусканием, поддержанием температуры тела, т. е. для обеспечения других процессов жизнедеятельности, не связанных с продуктивностью.

Эту часть обменной энергии называют переменными затратами энергии, или энергией переменных затрат (зависит от условий содержания, структуры рациона и др.). Третья часть обменной энергии используется для обеспечения процессов, связанных с продуктивной деятельностью, с приростом массы тела, образованием молока, яиц, шерсти, физической деятельностью и др.

Эту часть энергии называют энергией продукции. Часть энергии продукции используется на процессы синтеза белков, жиров, углеводов и их комплексов; ее называют энергией синтеза продукции. Часть энергии продукции включается в продукцию, в вещества продукции (белки, жиры, углеводы, другие вещества, содержащие энергию в приросте массы, в молоке и др.); ее называют чистой энергией продукции.

Энергия, используемая на процессы поддержания жизнедеятельности и синтез веществ продукции, в итоге превращается в теплоту, тепловую энергию. Количество усваиваемой энергии (энергия всосавшихся веществ) и обменной энергии (переменных затрат, продукции) зависит от вида животного, условий содержания, структуры и полноценности рациона, возраста, физиологического состояния, пола, породы, генетически обусловленных продуктивных возможностей и других факторов.

Так, у крупного рогатого скота при массе тела 500 кг и суточном приросте массы 900 г, валовой энергии корма, равной 135 085,6 кДж, переваримая энергия составляет примерно 101 314,2 кДж (75%), энергия кала — 3377,4 кДж (25%), энергия метана — 9469,4 кДж (7%), энергия мочи — 4064,3 кДж (3 %, 628,5 — 1047,5 кДж в 1 л мочи), обменная энергия — 87 780,5 кДж (65 %), энергия поддержания жизнедеятельности (постоянные и переменные затраты энергии, или поддерживающий обмен) — 48 729,7 кДж (55,5% обменной энергии), энергия продукции — 39 050,8 кДж (44,5 % обменной энергии), энергия синтеза продукции — 16 927,6 кДж (44% энергии продукции), чистая энергия продукции — 22 123,2 кДж (56 % энергии продукции, 25 % обменной энергии).

В 1 кг прироста массы в этом возрасте содержится примерно 280 г воды, 159 г белка, 522 жира, 30 г золы, 24 595,3 кДж энергии. Отложение энергии может составлять у быков 25 140...33 520 кДж в сутки. У крупного рогатого скота для синтеза жира используется 64,1 % обменной энергии крахмала, 50,5 % обменной энергии белка, 32,9 % обменной энергии уксусной кислоты, 56,3 % пропионовой и 61,9 % масляной кислот.

Прирост энергии в форме жира является показателем энергетической ценности корма. На синтез белка используется на 33...73 % обменной энергии (в среднем на 45...60 %), т. е. в 2 раза больше, чем на синтез жира (5,69... 12,74 кДж обменной энергии на 1 ккал отложенного белка).

На прирост массы тела обменная энергия используется на 30 % эффективнее, чем на отложение жира. При беременности потребность в обменной энергии у коров возрастает и характеризуется следующими величинами при массе тела 600 кг:

Срок беременности, сут Потребность в обменной энергии, кДж
50 51 956
100 52 794
150 54 889
200 59 917
250 72 068
280 88 828

На развитие плода используется 11...25 % обменной энергии; в последние 150 сут стельности коровам необходимо дополнительно 1885,5 кДж чистой энергии в сутки.

После родов при удое 18 л молока в сутки у коровы потребность в обменной энергии возрастает до 100 560 кДж. На продукцию молока в разгар лактации используется около 62 850...67 040 кДж, 60...70 % энергии, на поддержание жизнедеятельности — 33 520...37 710 кДж, 30...40 % обменной энергии, на липогенез — до 7...28,4 %.

Более 60 % энергии продукции молока составляет чистая энергия молока, около 35 % энергии продукции молока используется на обеспечение процессов, связанных с синтезом веществ молока. Чистой энергии в 1 кг молока 2597,8...3100,6 кДж, энергия жира молока составляет в среднем 50 % ее, энергия лактозы — 25 %.

У коров с молоком выделяется 15.„40% всей переваримой энергии, 31...74% в начале лактации и 18...23 % обменной энергии во второй половине лактации. Энергия, используемая на образование молока, достигает 60 % от переваримой энергии. Энергия жира тела для продукции молока используется на 80...90 %.

Эффективность использования обменной энергии для образования молока наиболее оптимальна при содержании обменной энергии в 1кг сухого вещества рациона 10 894...11 732 кДж. Богатыми энергией считаются корма, содержащие в 1 кг сухого вещества более 10 475 кДж.

Энергетические затраты у коров в состоянии покоя составляют в среднем 3,06 кДж/ч/кг, у высокопродуктивных коров — 5.87... 11,31 кДж/ч/кг. При передвижении коров со скоростью 3 км/ч затраты энергии возрастают с 3,06 до 8,38 кДж/ч/кг. В мышцах 25% химической энергии идет на механическую работу, а другая часть превращается в теплоту.

Потребление кислорода при высоком удое составляет 7...10 мл/мин/кг, выделение диоксида углерода — 6...8 мл/мин/кг, энергетические затраты — 9,64...12,57 кДж/ч/кг.

У крупного рогатого скота самые низкие газообмен и теплопродукция ночью, утром и днем они повышаются. Потребление кислорода, выделение диоксида углерода и теплопродукция возрастают с ночи к вечеру соответственно на 6,5... 14%, 20...28 % и 8,5... 15,4 %.

Утром частота дыхания увеличивается на 40 % по сравнению с ночью, а днем и вечером в 1,5 раза. В условиях темноты потребление кислорода и теплопродукция ниже, чем днем. Уровень тканевого дыхания выше летом, чем зимой. В осенний период газообмен и теплопродукция у коров снижаются на 9... 16 % по сравнению с летом.

Весной увеличивается потребление кислорода на 42 %, а теплопродукция на 52 %. Легочная вентиляция низкая весной (97 л/мин) и высокая летом (312 л/мин). Газоэнергетический обмен находится в прямой зависимости от уровня молочной продуктивности.

У лактирующих коров молочных пород основной обмен повышается на 30...60 %, а у коров мясных пород — на 26...28 % по сравнению с сухостойным периодом. Газообмен повышается у лактирующих коров на 25...45 %.

Газообмен усиливается после кормления на 30...45 %. Через 1,5...2 ч после приема корма теплопродукция увеличивается на 25,8 %. При умеренном кормлении теплопродукция протекает на 16...20 % ниже, чем при обильном кормлении. Уровень газообмена выше на 12 % у коров, в рационе которых содержится около 110...115 г переваримого протеина в 1 ЭКЕ, по сравнению с животными, в рационе которых содержится 70...90 г белка.

Понижение температуры воздуха на 1 °С ниже уровня теплового безразличия (8 °С) вызывает повышение газообмена у коров на 2...3 %, а обмена веществ на 5 %. Для определения энергообразования в организме используют методы прямой и непрямой калориметрии.

Метод прямой калориметрии — это непосредственное определение количества выделенной теплоты с помощью физиологических калориметрических камер. Метод непрямой калориметрии — это определение количества выделяемой теплоты через газообмен.

При этом учитывают количество потребленного кислорода и выделенного диоксида углерода в единицу времени и используют отношение объема выделенного диоксида углерода к объему потребленного кислорода, что называется дыхательным коэффициентом. По дыхательному коэффициенту и количеству потребленного кислорода определяют количество освободившейся энергии.

Источник. Физиология и этология животных. Под редакцией доктора биологических наук, профессора В. И. Максимова. Учебное издание.

AOF | 23.12.2020 11:31:14