Вопросы формирования экономического обмена веществ у молочного скота
18.11.2014
Экономичный обмен веществ обусловлен многими свойствами организма. Важнейшими из них являются высокая сопряженность фосфорилирования и свободного окисления, слаженность многосторонних ферментативных и гормональных функций, подвижность смены всех процессов в организме — возбуждения и торможения, синтеза и распада, резервирования веществ в теле и их извлечения в обменный фонд и др. Высокая экономичность обмена веществ определяет постоянство внутренней среды в организме, жизнестойкость скота и превращение корма в животные пищевые продукты с высоким коэффициентом использования, названным нами коэффициентом полезного действия (к.п.д.), даже в непостоянных условиях кормления и содержания.
Формирование экономичного обмена веществ и поддержание этого свойства животных осуществляются многими путями и способами. Роль отбора и воспитания животных в этом направлении переоценить нельзя. Исследователям здесь открываются широчайшие возможности для поисков. Из совсем незначительно разведанных факторов, способствующих экономичности обмена веществ у скота в онтогенезе, можно назвать следующие: 1) побуждение постнатального развития функций органов питания путем раннего приучения телят к потреблению растительных кормов и регулирование характера углеводного питания телят, 2) тип развития (кривая и уровень весового роста, соотношение тканей и органов и др.), обеспечивающий способность к резервированию и использованию запасов, и жизнеспособность организма, 3) уровень жирового, минерального, особенно фосфорного и витаминного питания, 4) переменное кормление, 5) ритмичная смена некоторых абиотических факторов и др.
Для крупного рогатого скота, как и для других млекопитающих, в плодным период эмбриогенеза до самого рождения основным является плацентарное питание. Кишечное питание заглатываемой в рот околоплодной жидкостью на развитие органов питания плода заметно не влияет; оно способствует формировании) рефлекса сосания. Телята родятся с неполностью сформированными морфологически и со слабо развитыми функционально органами питания. У них отмечается недостаточность функции кишечного пищеварения и морфофункционально плохо развиты преджелудки, а также сычуг. В первые 3—4-месяца после рождения у телят происходит основное функциональное становление и морфологическое завершение развития органов питания. За этот период теленок проходит стадию новорожденности с молозивным кормлением, стадию кишечного пищеварения с молочным кормлением (преджвачный период), стадию кишечно-желудочного пищеварения с молочно-растительным кормлением (переходный к жвачному периоду) и стадию желудочно-кишечного пищеварения с растительно-молочным и растительным кормлением (жвачный период). При желудочно-кишечном типе пищеварения до 80% переваримых питательных веществ корма всасывается в желудке. Это свойственно зрелому скоту.
В первые 3-4 месяца внеутробной жизни соответствующим кормлением можно сформировать желательные особенности в питании телят. При пом определенные корма будут поедаться скотом более охотно, перевариваться и усваиваться лучше, чем без приучения к ним с первых дней после рождения. Ускорение перехода новорожденных телят к типу питания и кормления, свойственному нарослому скоту, сопровождается формированияем пожизненного устойчивого кормов, повышенного их переваривания и усвоения. Это ведет к повышению коэффициента полезного действия (к.п.д.) корма, что следует считать главным в совершенствовании молочного скота и других сельскохозяйственных животных.
В нашей стране интенсификация кормления молочного скота идет в направлении повышения при кормлении доли силоса, корнеплодов, бахчевых кормов при балансировании рационов травой, грубыми и концентрированными кормами. Главнейшим средством побуждения развития скота, приспособленного к объемистому типу кормления, является раннее приучение телят к поеданию растительных кормов — сена, травы, концентрированных, а затем и сочных кормов. Это доказано нашими довоенными опытами (П.Д. Пшеничный), опубликованными в 1948 г., и подтверждено многими опытами опытами у нас и за границей после войны.
Раннее приучение телят к потреблению растительных кормов достигается применением сложного комплекса мер. Главными мерами и самыми доступными из них являются следующие: 1) наличие в кормушках сена и концентратов с 1—1,5-недельного возраста телят; 2) достаточный моцион телят, повышающий общий тонус организма, хороший аппетит их и неразборчивость к кормам; 3) двукратную (утром и вечером) выпойку телятам молока и обрата с 1,5—2-недельного возраста, возбуждающую аппетит к поеданию растительных кормов во время длительного промежутка между утренней и вечерней выпойкой молочных кормов; 4) совместное групповое содержание в станках телят, приучающихся и уже приученных к потреблению растительных кормов. При таком содержании, во-первых, происходит инокуляция инфузорий и микрофлоры от более старших телят в рубец новорожденных, что ускоряет развитие рубцового метаболизма и наступление жвачного этапа в питании. Во-вторых, поедание растительного корма более старшими телятами вызывает у младших телят частое проявление врожденного подражательно-исследовательского рефлекса «что такое?» (по И. П. Павлову).
Для телят до 2—3 месяцев предпочтительны корма с умеренным содержанием протеина и с наличием в них большого количества крахмала, декстрина и «структурных» углеводов — маннозы, галактозы и рафинозы, в 1,5—2 раза увеличивающих отложение в теле кальция и ускоряющих процессы минерализации костяка у скота. К таким кормам, кроме злакового и злаково-бобового сена и свежего разнотравья, относятся пшеничная мука и тонкие отруби, ячменная, овсяная и хвойная мука, сухие дрожжи и др. В более старшем возрасте телятам дают растительные корма, богатые протеином, — бобовое сено и траву, жмыхи, шроты, горох и т. д. Новорожденные телята к усвоению растительных углеводов, особенно крахмала и декстрина, приспосабливаются раньше, чем к усвоению протеина растительных кормов.
Тип развития, выраженный в уровне и кривой весового роста, в соотношении тканей и органов заметно сказывается на экономичности обмена веществ животных. Для молочной продуктивности в непостоянных кормовых условиях «сухого» земледелия вес коров обусловливает их «запасы жизнеспособности».
Исследованиями В. В. Рольника показано, что с увеличением веса животных в их теле накапливается относительно (в процентах к живому весу) больше запасных веществ, которые могут быть израсходованы при кратковременном недоедании (общем или частичном). Зоотехнически оправдан живой вес коров, па центнер которого приходится не менее 700—750 кг молока в год.
Уровень и кривая роста ремонтных телок не оказывают решающего влияния на их последующую молочную продуктивность, если не допускаются крайности. По данным А. И. Смирнова, П. Д. Пшеничного, Дж. А. Кричтона с сотрудниками (J. А. Crichton and other) и многих других исследователей, высокоудойные коровы получаются при любом уровне их роста в первые 3 полугодия после рождения, если не допускается длительное сильное недокармливание или, что еще хуже, перекармливание телок. Долговечность же коров рельефно связана с уровнем их роста. В известных опытах Мак-Кея, а затем В. Н. Никитина полноценное, но энергетически сдержанное кормление молодняка сопровождалось продлением метаболической молодости и увеличением в 1,5—2 раза продолжительности жизни животных.
Д. Ханссон в опытах на идентичных близнецах умеренным вскармливанием телок добился увеличения продолжительности их производственной службы в среднем на две лактации по сравнению с обильно вскармливаемыми. Воспроизводительная деятельность умеренно вскармливаемых телок также была выше. При умеренном кормлении лучше развивались соединительнотканные образования, повышалась способность скота к резервированию веществ в теле во время обильной их доставки и извлечению резервов в обменный фонд при временном общем или частичном недокармливании. Это является главным мотивом в пользу умеренного кормления при выращивании молочных коров.
В формировании экономического обмена веществ у молочного скота особое значение имеет уровень жирового питания молодняка в первые месяцы после рождения. Еще П. П. Авроров показал, что у хорошо нажированных животных использование веществ тела для обменных нужд и теплопродукция при голодании были более экономными, чем у слабо нажированных. Около 35 лет тому назад Вейгерт экспериментально доказал, что свиньи, откармливаемые углеводами, при искусственном заражении погибали от туберкулезной инфекции быстрее и при более резко выраженных болезненных явлениях, чем свиньи, откармливаемые жиром.
Американские исследователи Л. С. Боар и Л. Дж. Файлер своими опытами убедительно показали могучее влияние пищевого жира нa выживаемость и экономичность обмена веществ животных в неблагоприятных условиях жизни. Поросята, вскормленные в первые 8 недель после рождения на искусственной диете, богатой жиром, после лишения их корма, но при свободном доступе к воде прожили в 2,5 раза больше, на нужды основного обмена расходовали в среднем в сутки из своего тела воды в 2,5 раза, белка в 3 раза и жира 1,2 раза меньше, чем поросята, вскормленные в это же время диетой, богатой белком, но бедной жиром.
По сообщению А. П. Дмитроченкo, коровы, выросшие из телят, которым в первые недели после рождения скармливали молоко 5-процентной жирности, были заметно более жирномолочными, особенно при временных недокормах в период лактационной деятельности, чем коровы, вскормленные в то же время молоком 2 процентной жирности. Опытами В. П. Демьянчука, проведенными в нашей лаборатории, и последующими многолетними нашими исследованиями отмечено, что повышенный уровень жирового питания телок и бычков в первые 1,5—2,5 месяца после рождения не стимулирует, а иногда даже тормозит их рост в это время, но повышает способность использовать корм во все последующие годы, а особенно в периоды частичных или общих временных недокармливаний. Вскормленные в первые месяцы внеутробной жизни на достаточных дачах молочного жира коровы не снижали жирности молока, а быки — спермопродукции. Они использовали резервы своего тела лучше, чем скот, выкормленный на малых дачах молочного жира в преджвачный и переходный периоды. Обмен веществ у скота, выращенного при достаточной доставке кормового жира от новорожденности до расцвета жвачного периода (в 4—6-месячном возрасте), отличается высокой экономичностью в течение всей производственной деятельности.
Установление разумного уровня жирового питания телят сейчас, при выращивании ремонтных телок для молочных стад и племенных быков для станций искусственного осеменения, приобретает особо важное значение. Напряженная лактационная деятельность коров и половая служба быков требуют высокой экономичности обмена веществ, особенно при кормлении рационами из ограниченного числа ингредиентов, при значительном уменьшении травы, лишении пастбищного содержания, сглаживании сезонных различий в кормлении и содержании, временном дефиците в доставке отдельных питательных веществ и. других лишениях. На основании имеющихся у нас данных ремонтные телки должны получать не менее 8—10 кг молочного жира в первые 2—2,5 месяца после рождения и не менее 5—6 кг переваримого жира растительных кормов за первое полугодие постэмбрионального развития. Племенным бычкам дачи молочного жира увеличивают в 1,5—1,8 раза. Для установления оптимального уровня жирового питания ремонтных телок и бычков разных пород и типов, для разных условий ведения скотоводства следует развернуть глубокие, длительные и строго направленные экспериментальные исследования. Успешное выращивание молочных коров в известных опытах Я. М. Берзиня с затратами 3—4 кг молочного жира на голову свидетельствует лишь о том, что и условиях бесперебойного сбалансированного кормления молочных коров экономичность их обмена рельефно в практике не ощущается. Здесь возможны минимальные дачи молочного жира ремонтным телкам. При выращивании скота на мясо вполне допустимо скармливание телятам небольшого количества цельного молока (60—80 кг на голову) с заменой его обратом. Опыты, проведенные в России, США и ФРГ, показывают, что высокий уровень белкового питания при малых дачах молочного жира стимулирует весовой рост молодняка и развитие мясности скота.
He менее важным фактором формирования экономичного обмена веществ у молочного скота является уровень минерального, особенно фосфорного, питания молодняка. Во многих районах нашей страны на протяжении послевоенных лет в связи с повышением продуктивности в питании молочного скота отмечается хроническая фосфорная недостаточность. На Украине при силосном малоконцентратном кормлении молочные коровы недополучают до 30—45% потребного по нормам фосфора, а молодняк — до 25—35%. Хронический фосфорный дефицит сопровождается у скота глубоким нарушением сопряженности свободного окисления и фосфорилирования, а в связи с этим избыточной теплопродукцией, т. е. обесценением химической энергии корма, нарушением углеводно-жирового и азотистого обмена и т. п. Завершаются последствия фосфорного голодания деминерализацией или патологией минерализации костяка (рис. 1), понижением к.п.д. корма, падением продуктивности и воспроизведения, ухудшением здоровья животных и др.
В.А. Энгельгардт, характеризуя роль фосфора в организме, писал: «...мы можем констатировать существование своеобразной биологической триады, включающей в себя фосфор, ферменты и функции клетки. Мы вправе сказать, что движущей силой, непосредственно обусловливающей физиологическую деятельность клетки, служит энергия, заключенная в соединениях фосфорной кислоты...» и далее «...без фосфора нет движения» в организме. С того времени познание механизмов, касающихся роли фосфора в биохимических процессах в организме, сильно продвинулось. Нужно вспомнить, что биосинтез как у растений, так и у животных протекает при обязательном использовании коротких углеродных цепей и водорода. Ho создание исходного материала для биосинтеза у растений и у животных принципиально различно. Растения создают его из простейших природных соединений и солнечной энергии, источники которых практически неисчерпаемы, а у животных он получается при расщеплении высокомолекулярных органических веществ.
В процессе фотосинтеза зеленые растения при помощи энергии солнечного света преодолевают естественную тенденцию многих химических элементов — окислителей (особенно О2) и восстановителей — прочно соединяться между собой и образовывать простейшие, полностью окисленные, бедные энергией и ограниченные в возможностях химических превращений вещества (Н2О, СО2 и др.). Зеленые растения восстанавливают эти полностью окисленные соединения. В частности, они разрывают прочные связи между кислородом и водородом в молекулах воды. При этом кислород выделяется в виде свободного газа в атмосферу. Обогащенный же энергией (электронами) водород разрывают связи между углеродом и кислородом в молекулах углекислого газа и сам соединяется с углеродом. Образуются богатыe энергией короткие углеродные цепи (СН, CH2, СН4, СОН др.), а из них — сложные органические вещества, составляющие 95 % всех синтезируемых растениями веществ. При этом к.п.д. солнечной энергии не превышает 1—2 %. Растение, как сказано, создает органическое вещество из неорганических ресурсов воздушного и космического океанов (H2O, CO2, солнечной энергии и др.), а животное является потребителем этого органического вещества и его преобразователем в вещества своего тела. Это преобразование должно идти с высоким к.п.д. потребленного органического вещества, иначе расцвет животного мира на земле был бы невозможен.
Создание коротких углеродных цепей при расщеплении органических соединений в теле животных достигается сопряжением фосфорилирования и свободного окисления (рис. 2). В нем анаэробно (без участия кислорода) протекает распад гликогена через глюкозу до молочной кислоты и распад креатинфосфата до креатина и ортофосфорной кислоты, а аэробно часть молочной кислоты распадается до углекислого газа и воды (свободное окисление). Энергия этого распада аккумулируется АТФ (фосфорилирование). При дефосфорилировании АТФ распадается до АДФ, адениловой и ортофосфорной кислот с использованием энергии этого распада на двигательные функции животного. Часть энергии свободного окисления (C3H6O3 + 3О2 = ЗН2О + ЗСО2) используется на ресинтез АТФ из АДФ, адениловой и ортофосфорной кислот. К.п.д. энергии вещества достигает 70—80%. Короткие углеродные цепи, образующиеся в этих превращениях, используются на биосинтез в теле животного. Нарастание интенсивности биосинтеза связано с повышением доли свободного окисления и понижением доли фосфорилирования, при котором к.п.д. энергии вещества уменьшается и повышается теплопродукция, но зато увеличивается образование коротких углеродных цепей, используемых для биосинтеза. Все эти процессы протекают в организме настолько совершенно по экономичности, что служат эталоном для технического прогресса во всей нашей энергетике. Ведущим фактором этих процессов в животном организме является фосфор, хронический дефицит в доставке которого безусловно снижает степень сопряженности фосфорилирования и свободного окисления. А так как эти процессы определяют течение углеводно-жирового и белкового обмена, то недостаток фосфора сопровождается угнетением всего обмена веществ у животных. При существующем у нас дефиците доставки фосфора скоту введение в рационы жвачных низкомолекулярных азотистых веществ как восполнителей части недостающего кормового протеина малополезно, а иногда и опасно.
Химической промышленности необходимо развить производство традиционных фосфорных подкормок (костного преципитата, три- и дикальцийфосфата и др.), а ученым, прежде всего химикам, предстоит изыскать способы приготовления более богатых фосфором подкормок, полезных животным. Традиционные подкормки имеют фосфора в 2 раза меньше, чем кальция. Если такие подкормки добавлять в рационы, богатые кальцием, создается избыток последнего, далеко не всегда безвредный для организма.
Микроэлементы (кобальт, медь, железо, марганец, йод, цинк и др.), часть которых еще изучена недостаточно, окажутся очень полезными в скотоводстве, если химическая промышленность наладит производство дешевых и удобных для хранения и скармливания микроминеральных препаратов. Доставка скоту недостающих микроэлементов повлечет за собой повышение синтеза важнейших веществ (например, витамина B12, многих энзимов и др.), кровотворения, ферментной активности и т. д. Это приведет к увеличению продуктивности при высоком к.п.д. корма, к улучшению здоровья, неприхотливости и стойкости животных- Исследователям придется много поработать над изучением микроэлементов в питании молочного скота и дать промышленности конкретные заказы на их производство.
В последние годы заметно расширились наши представления о роли серы в организме. Аминокислоты,. содержащие серу (метионин, цистеин, цистин), и витамины (тиамин, биотин, липоевая кислота) выполняют самые разнообразные функции в организме скота и в микроорганизмах рубца. Они являются незаменимыми составными частями при образовании белка или служат донаторами энергии и коферментами. При соединении кофермента (часто витаминкой природы) с апоферментом получается активный катализатор — полноценный фермент. В процессе бактериального окисления элементарная сера, сероводород или осколки органических, содержащих серу соединений, образующиеся при окислении в теле животных и в микроорганизмах, преобразуются в сульфат. Из него растения и микроорганизмы синтезируют сложные органические, содержащие серу соединения. При пониженной доставке серы падает синтез содержащих серу органических соединений и нарушаются многие процессы в теле животных. Следует отметить, что недостаток серы у жвачных сопровождается заметным ослаблением целлюлозоразрушающей, глюкозо- и нитраторасщепляющей, а также аммиакосвязывающей активности рубцовой микрофлоры. Понижается в рубце синтез протеина из низкомолекулярных азотистых соединений и ослабевает синтез молочного жира.
Многие опыты показывают, что подкормка скота глауберовой солью из расчета 2—3 г на 1 кормовую единицу рациона сопровождается увеличением привесов, удоев и жирности молока. Повышаются ферментативные функции организма и к.п,д. корма. Препараты серы очень полезны при скармливании скоту и при силосовании кормов с добавками низкомолекулярных азотистых соединений. Они способствуют синтезу протеина из азота этих соединений. Животноводству потребуется серных препаратов для скармливания скоту и для силосования углеводистых кормом из расчета по 0,7—0,9 г серы, или 3—4 г глауберовой соли, на 1 кормовую единицу рациона или закладываемого силоса.
Исследованиями, проведенными в послевоенные годы, установлено, что переменное кормление телок, коров и свиней с разной периодичностью смены уровня и характера кормления может служить одним из важных и практически доступных средств расширения регуляции обмена, развития в организме приспособлений к изменениям условий питания и других факторов среды. У животных, выращенных при переменном кормлении, долго сохраняются важные черты метаболической молодости с повышенной подвижностью обменных процессов, с более совершенной мобилизацией резервов в обменный фонд и одновременно с повышенными ферментативными функциями организма. Реактивность таких животных заметно повышена. Они отличаются хорошим аппетитом, высокой продуктивностью, повышенным к.п.д. кормового протеина и всего органического вещества корма. Помесячная смена кормления телок от года и до дня случки сопровождается повышением их удоев на 20—25%. Переменное кормление растущего и взрослого скота сопровождается повышением к.п.д. кормового протеина на образование молока и говядины в 1,12—1,3 раза. С 10 месяцев и до года для телок желательна понедельная, а после года 3—4-недельная периодика в смене кормления.
Экономичность обмена у скота повышается и под воздействием ритмичной смены ряда абиотических факторов — смены дневной жары ночной прохладой, смены холода при бодрствовании умеренной температурой воздуха во время отдыха скота и др.
