Основные проблемы машинного доения коров
12.11.2014
В проблемах машинного доения основной задачей является дальнейшее изучение условных рефлексов как коров, так и других лактирующих животных (коз, овец, буйволиц, кобыл и др.) и умелое использование этих рефлексов для стимулирования отдачи молока при машинном доении. Человек сумел создать высокую молочную продуктивность только у коров. Это ему удалось не потому, что коровье молоко наиболее полезно, а потому, что корова, по-видимому, лучше других животных реагировала на его усилия по раздаиванию. Умение доярок раздаивать коров служит тому убедительным доказательством.
В дальнейшем необходимо стремиться переложить всю работу по стимулированию отдачи молока у коров на доильную машину или, вернее, на дополнительные механизмы, работающие одновременно с доильной машиной и вызывающие хорошую отдачу молока. Удачное техническое решение этого вопроса обещает не только повышение производительности труда доярок, но и существенное увеличение продуктивности коров и улучшение качества молока.
Необходимо ввести воздействие на отдачу молока через все входные рецепторы, Которыми животное воспринимает раздражения из окружающей среды. Что это может дать хороший результат, подтверждает следующий опыт. При переходе на машинное доение некоторые коровы при перебоях в работе доильной машины плохо выдаиваются вручную или даже совсем не дают молока. Выяснить причину этого удалось случайно. Однажды при выключении электрического тока на ферме таких коров начали доить вручную, и они очень плохо отдавали молоко. Но когда включили ток и доильные аппараты, стоявшие рядом с коровами, стали работать вхолостую, почти все коровы, задерживавшие отдачу молока, услышав звук работы аппарата, начали нормально отдавать молоко и при ручном доении.
Этот условный рефлекс на отдачу молока от звука работы аппарата сложился у коров случайно, но такие рефлексы можно и нужно создавать преднамеренно, и тогда их действие будет более надежным и эффективным.
Нужно создавать механизмы, действие которых вызывает у коров и других лактирующих животных устойчивые условные рефлексы отдачи молока и полностью снимает с человека заботу о стимулировании этой отдачи. При доении необходимо создавать такую обстановку, чтобы настроение или поведение дояра не оказывало отрицательного влияния на животных, а это возможно только при условии, что доильная машина с соответствующими приспособлениями будет оказывать на корову более сильное воздействие, чем человек.
Обоняние, осязание, зрение, слух и вкус у разных животных развиты неодинаково. Вероятно, на отдачу молока в первую очередь нужно воздействовать через ощущения, которые развиты наиболее сильно. У коровы к числу их относится прежде всего обоняние: им она определяет качество корма, узнает соседей и своего теленка. Через обоняние, видимо, происходит и сильное воздействие на отдачу молока при сосании коровы теленком. Известно, что при подсосном способе содержания под одной продуктивной коровой кормится до четырех телят. Чтобы корова подпустила к себе чужих телят, их обрызгивают ее молоком. Поскольку запах кормов способен вызывать у коров и других животных сильные вкусовые рефлексы, должны существовать и запахи, вызывающие хорошую отдачу молока.
По утверждению физиологов, в сосках коровы есть рецепторы, реагирующие па прикосновение или сжатие сосков, а также на тепло и холод. В целях полного использования осязания нужно осуществлять термическое и механическое стимулирование отдачи молока. Необходимо помнить, что рот у теленка теплый, и корова это ощущает, а потому зимой холодные доильные стаканы, надеваемые на соски коров, почти всегда вызывают торможение отдачи молока. В холодное время года рекомендуется опускать доильные стаканы в горячую воду перед надеванием их на соски. Но эту рекомендацию не всегда выполняют, так как она вызывает дополнительные затраты труда. Поэтому необходимо обеспечить требуемую температуру сосковой резины независимо от температуры окружающей среды.
В ВИЭСХе проводились опыты по подогреву доильных стаканов воздухом, который выходит из выпускной трубки вакуум-насоса, но этого тепла оказалось недостаточно. Поэтому нужно найти другой простой и доступный источник тепла для нагревания доильных стаканов, удобный в эксплуатации.
Возможен, конечно, электрический подогрев доильных стаканов, но за рубежом уже велись работы в этом направлении и не дали практически приемлемых результатов. В настоящее время можно использовать для этой цели полупроводники.
Вероятно, в ближайшем будущем можно будет создать особую конструкцию доильного стакана, в котором электрический ток, воздействующий на полупроводниковые приборы, будет создавать тепло для подогрева сосковой резины и холод для охлаждения вытекающего из сосков молока. При этом нужно стремиться к тому, чтобы элементы такого устройства органически входили в конструкцию доильного стакана, не делая его громоздким и неудобным для употребления.
Возможны, конечно, и другие способы. Были, например, попытки заменить пневматическую пульсацию в доильных стаканах гидравлической. Такие конструкции оказались сложнее пневматических. Применение гидравлической пульсации в доильных стаканах в целях подогрева сосковой резины зимой или охлаждения ее в жаркое время года может полностью оправдать это устройство экономически.
В Оренбургском сельскохозяйственном институте доцент Карташев со своими сотрудниками работает над созданием такой конструкции доильного стакана, в которой подогрев сосковой резины осуществляется выходящим из сосков молоком. Задача эта не простая, и здесь успех зависит главным образом от изобретательности авторов, предложивших такой способ.
Этим не исчерпываются возможности создания новых механизмов для термического стимулирования отдачи молока. Весьма заманчивым, например, можно признать химические способы подогрева доильных стаканов при помощи устройства, применяющегося для медицинских грелок.
Более доступными, видимо, все же являются механические способы стимулирования отдачи молока у коров, которыми в некоторой степени уже обладают существующие доильные аппараты. Периодическое сжатие сосковой резины оценивается физиологами даже как безусловный раздражитель, вызывающий у коров отдачу молока.
Иногда в литературе сообщают о стимулирующем действии на соски так называемого слепого доения, когда доярка раздражает соски движениями, сходными с ручными доением кулаком, но без выжимания молока. Этот способ еще не проверен, но возможно, что при этом главную роль играет не столько раздражение сосков, сколько воздействие доярки на корову через другие рецепторы. Может быть, пауза, которая получается при слепом доении перед надеванием доильных стаканов, бывает достаточной для перемещения окситоцина из гипофиза в вымя. Исходя из этих соображений, можно считать, что для стимулирования отдачи молока недостаточно воздействовать только на соски; необходимо энергично воздействовать на вымя, а возможно, и на другие органы животного.
Трудности, с которыми приходится сталкиваться при усовершенствовании доильных машин, возникают потому, что наука по физиологии лактации еще не дала ответов на ряд вопросов, поставленных инженерными науками. Конструкторы доильных машин уже знают, что выдаивать коров нужно полностью, и тогда продуктивность их будет повышаться. Но как проверить эту чистоту выдаивания, не прибегая к затратам ручного труда и дорогого препарата — окситоцина, — пока еще неизвестно, а без этого нельзя создать автоматическое устройство, обеспечивающее оптимальную дозу стимуляции и режим доения животного. В настоящее время крайне необходим индикатор (датчик), показывающий, как действует на корову тот или иной механизм, стимулирующий молокоотдачу, и какова реакция коровы на раздражения, наносимые ей стимулятором. Попытки решить этот вопрос, ориентируясь на скорость доения, оказались несостоятельными, так как этот показатель действует с задержкой во времени в пределах 30—90 сек (латентный период), да и кроме того, наличие порции цистернального молока в вымени в начале доения вносит некоторую неясность при изучении этого процесса. Практика показала, что доильные аппараты с интенсифицированными параметрами дают заметное увеличение скорости доения, но как раз применение этих аппаратов и сопровождается снижением продуктивности коров и заболеванием их маститом.
В настоящее время есть один способ, с помощью которого можно без задержки определить реакцию коровы на различные методы доения — это энцефалографическая запись биотоков мозга. Но этот способ пригоден пока только для научных исследований, и его трудно использовать для практических целей. Кроме того, зависимость характера энцефалограммы от положительной реакции коровы на наносимые ей стимулирующие раздражения нуждается в некоторой расшифровке; поэтому пока энцефалограмма не может быть использована в автоматических устройствах.
Поводом для изучения биотоков мозга у лактирующих животных послужила гипотеза о том, что стимулирование молоко-отдачи у коров и других лактирующих. животных можно осуществить путем возбуждения высшей нервной деятельности через положительную обратную связь.
Чтобы понять сущность этого способа, необходимо принять во внимание Следующее. Образование молока в вымени, как уже говорилось выше, в основном происходит между доениями в альвеолах молочной железы, где оно и остается до доения. Необходимо, чтобы при доении молоко из альвеол переместилось в цистерну вымени и далее в соски. Это перемещение происходит рефлекторно. Целый ряд входных нервных рецепторов при доении подвергается раздражению, которое по нервам передается в мозг и далее в гипофиз, выделяющий в кровь гормон окситоцин. Гормон с кровью достигает вымени и оказывает на мышцы, окружающие альвеолы, такое действие, что они сокращаются и выжимают из альвеол молоко в протоки и далее в цистерны. В практике это и называется отдачей коровой молока. Без этого припуска выдаивание альвеолярного молока невозможно.
Главная задача любого дояра — создание условий, при которых у коров получается наилучшая отдача молока. Хороший припуск обеспечивает высокую продуктивность коров и легкое, быстрое -доение, что повышает производительность труда. К сожалению, коровы с хорошей отдачей молока встречаются нечасто. У многих коров хороший припуск молока вызвать трудно, а затрудненный припуск сопровождается уменьшением их продуктивности и большими затратами труда на доение. У некоторых коров кривая лактации резко падает, и они преждевременно запускаются. Требуются большие усилия, чтобы сохранить удовлетворительный удой у таких коров на протяжении всей лактации.
Почти в каждом стаде есть коровы, которые медленно припускают молоко, особенно в конце лактации. На основе теперь известных факторов это можно объяснить слишком незначительным выделением гормона гипофизом.
Из этого можно сделать вывод, что количество гормона, выделяемого в кровь, мало. Вероятно, нужно считать, что у каждой коровы есть резерв продуктивности, который надо использовать, добиваясь увеличения выделения гормона естественным путем, т. е. улучшением методов доения.
Конечно, применение уже описанных выше стимуляторов отдачи молока в известной мере разрешает эти трудности, но для коренного решения вопроса нужно использовать и другие возможности.
Опытами английского ученого У. Г. Уолтера установлено, что, если с коры головного мозга человека при помощи энцефалографа производить запись электрических колебаний и одновременно воздействовать на зрительные рецепторы периодическими вспышками света с частотой, близкой к частоте электрического тока в коре головного мозга, то частота колебаний электрического тока в мозгу изменяется и становится синхронной частоте вспышек света. Тот же автор установил, что, если определенная частота колебаний тока коры головного мозга, соответствующая какому-либо состоянию пациента, будет через усилитель синхронно управлять вспышками света, воздействующими на глазные рецепторы того же Пациента, то он будет испытывать усиление ощущений, проявляющееся в форме иллюзий, появления мурашек на коже и т. д.
Это усиление ощущений, основанное на принципе положительной обратной связи, может быть использовано для усиления ощущений коровы или другого лактирующего животного с целью управления процессом отдачи молока в сторону его интенсификации. Если производить аналогичные опыты на корове во время сосания ее теленком, то на выходе энцефалографа будут получены усиленные колебания электрического тока, которые следует по принципу обратной связи подать на «вход» нашей схемы, т. е. на входные рецепторы коровы. Этим можно усилить ощущение, способствующее отдаче молока.
Если в опыте У. Г. Уолтера эта подача на «вход» осуществлялась при помощи световых вспышек, воздействующих на зрительные рецепторы, то в опыте с коровой можно воздействовать и на слуховые рецепторы. Это легко сделать, если пульсатор доильной машины будет работать синхронно с вспышками света и стук при его работе будет подкреплять воздействие вспышек света и усиливать его через слух. Одновременно с этим в такт пульсаций будет сжиматься и сосковая резина, которая воздействует на рецепторы, расположенные в сосках. Таким образом, положительная обратная связь будет воздействовать сразу по трем каналам, и можно надеяться, что усиление ощущения, способствующего отдаче молока, будет происходить очень интенсивно.
Можно рассчитывать на то, что, если частота колебаний находится в пределах, доступных для работы пульсатора, его воздействие через слуховые и осязательные (на сосках) рецепторы будет происходить даже более эффективно, чем через зрительные. Если же наиболее эффективными окажутся световые импульсы, то от пульсаций доильной машины можно будет отказаться, так как при бурной отдаче молока, которая ожидается в результате применения «усилителя ощущений», доильная машина не должна задерживать или тормозить истечение молока из вымени.
От описанного воздействия обратной связи можно, несомненно, ожидать значительного ускорения доения, усиленного выделения в кровь гормонов, вызывающих отдачу молока, повышения продуктивности коров и увеличения процента жира и других полезных составляющих молока.
На рис. 113 показана принципиальная схема устройства с возбуждением нервной системы коровы через положительную обратную связь. Это устройство действует следующим образом. Биотоки мозга (или другого органа, входящего в рефлекторную дугу), уловленные при помощи контактов 7, подаются на усилитель 6, а с него на безынерционную лампу 4, репродуктор 5 и пульсатор доильного аппарата 14. Усиленные токи и обеспечивают синхронное с частотой биотоков мозга воздействие на входные рецепторы вспышек света, звука и пульсаций доильной машины.
Это устройство можно осуществить практически.
Если удастся установить, что частота электрических колебаний, возникающих в соответствующем участке головного мозга, у каждой коровы сравнительно постоянна, то, измерив ее однажды во время сосания коровы теленком, будем придерживаться этой частоты при работе пульсатора. Если эта частота будет одинаковой у всех коров, то число пульсаций устанавливают одинаковым у всех аппаратов. В обоих случаях можно подкрепить эти импульсы световыми и звуковыми пульсациями. Если частота электрических колебаний биотоков мозга у коров различна, а тем более если она непостоянна у каждой коровы, то в первом случае необходимо создавать для каждой коровы присущую ей частоту пульсаций, а в последнем — автоматически связать частоту пульсаций с частотой электрических колебаний мозга.
Описанный способ усиления ощущений для стимулирования отдачи молока можно распространить и на другие физиологические процессы. Наиболее интересно перенести это на процессы кормления. В целях лучшего поедания, потребления и эффективного усвоения корма можно во время кормления стимулировать физиологические процессы животного путем воздействия на его входные рецепторы при помощи положительной обратной связи. Практически это можно осуществить, создавая мелькание света, звука и другие воздействия с частотой, синхронной частоте биотоков мозга. Техническое устройство для стимулирования аппетита у животных может быть аналогичным устройству для стимулирования отдачи молока, которое описано выше. Польза от этого способа может выражаться в виде ускорения роста животных при откорме, увеличения их наибольшего веса и уменьшения затрат корма на единицу продукции. Опыты, проведенные в ВИЭСХе, еще не дают возможности сделать практические рекомендации. Работа ведется совместно с физиологами и ветеринарными врачами и обещает дать положительные результаты.
Канд. вет. наук Е. И. Любимов (ВИЭСХ) исследовал записи биотоков мозга молочных коров в процессе лактации. Биотоки мозга записывались при помощи энцефалографов. Отведение биотоков производили от затылочных и лобных долей коры полушарий мозга посредством вживленных электродов из нержавеющей стали. Записи осуществляли до доения, во время доения и после доения. В качестве исходных данных были сделаны записи спонтанной биоэлектрической активности головного мозга, так как без них невозможно изучить влияние на энцефалограмму различных раздражителей.
Было установлено, что в состоянии покоя в ЭЭГ от затылочных участков коры преобладают веретенообразные колебания с частотой 8—9 гц и амплитудой 20—50 мкв. При отведении биотоков от лобных долей коры регистрируются колебания с амплитудой 2—14 мкв — с переменной частотой. Альфа-ритм (ритм покоя) при этом отсутствует. Это позволяет сделать заключение, что запись альфа-ритма следует производить от затылочных долей коры головного мозга.
Спонтанная электрическая активность от затылочных долей по форме мало отличается от альфа-ритма человека. Некоторое отличие имеется лишь по частоте. Стабильный альфа-ритм у человека имеет частоту в пределах 8—13 гц, а у коров — не превышает 9 гц и появляется менее регулярно. При нанесении раздражений (боль, шум, свет и др.) альфа-ритм у коров депрессируется и заменяется асинхронными быстрыми колебаниями с низкой амплитудой.
Анализ большого количества энцефалограмм позволил установить, что ритм от зрительной зоны коры мозга имеет характер то усиливающихся, то затухающих колебаний, достигающих при максимуме 60 мкв; он поддается модуляции в зависимости от характера и силы наносимых внешних раздражений. Создается впечатление, что центральная нервная система коров имеет высокую чувствительность к различным раздражителям из внешней среды.
Действие доильного стакана на сосок, сопровождающееся при некоторых режимах травмой, отражается на энцефалограмме исчезновением альфа-ритма и появлением низкоамплитудных колебаний с более высокой частотой. Воздействие доильного аппарата в процессе доения отражается на энцефалограмме следующим образом. В начале доения наблюдается повышение активности альфа-ритма с частотой 8 гц и амплитудой 20 мкв. По мере снижения скорости доения частота ритма увеличивается, а амплитуда уменьшается. На основании многочисленных записей установлено, что альфа-ритм при доении возникает только тогда, когда в вымени есть молоко и оно вытекает из сосков. Работа аппарата вхолостую (без выведения из вымени молока) изменения ритма на ЭЭГ не вызывает.
Все доильные аппараты, в которых вакуум на соски действует непрерывно, вызывают перед концом доения нарушение ритма покоя (десинхронизацию), которое сохраняется длительное время и после доения. При доении аппаратами с прерывистым вакуумом (ДА-3М, «Волга» и др.) альфаподобный ритм сохраняется до конца доения и не исчезает после снятия доильных стаканов.
Полученные данные пригодны для составления объективной оценки различных доильных аппаратов. В дальнейшем предполагается использовать описанный метод для сравнительной оценки воздействия различных доильных аппаратов с сосанием коровы теленком или ручным доением. Данные по установлению частоты альфа-ритма у коров позволили организовать опыт по фото- и фоностимуляции молокоотдачи у коров на основе положительной обратной связи. Опыты на двух коровах дали не особенно ярко выраженный положительный результат, но все же он послужил основанием для постановки хозяйственных испытаний фото- и фоностимуляции в совхозе «Истра».
Существует и еще ряд вопросов, которые должны быть разрешены совместной работой ученых разных специальностей. К числу их следует отнести прежде всего работу по установлению патологического воздействия вакуума на живую ткань (прежде всего на соски коров) в зависимости от его величины и продолжительности воздействия. Проведение такой работы необходимо для подбора параметров доильных машин в соответствии с физиологическими требованиями, которые изложены выше.
