Минеральное питание животных

Часть первая

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ И МЕТАБОЛИЗМ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОРГАНИЗМЕ

Глава 1

ОСНОВНЫЕ п о н я т и я . ИСТОРИЯ ВОПРОСА

1.1. МИНЕРАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ РОЛЬ

В ПИТАНИИ животных

Основным источником питательных веществ, из которых животные строят свое тело, являются растительные корма. Поэтому, несмотря на многообразие природных условий, сельскохозяйственные растения и животные в целом имеют сходный элементарный химический состав (г%):

Сухое вещество их на 96—98% по массе состоит из углерода, водорода, кислорода и азота. В теле животных больше содержится углерода и азота, а в тканях растений — кислорода. Углерод, водород, кислород и азот входят главным образом в состав органических соединений — белков, жиров, углеводов; их условно называют органогены, или органические элементы.

Под действием высокой температуры или смеси концентрированных кислот органическое вещество растительных и животных тканей сгорает с выделением углекислого газа, воды и аммиака, а неорганическая часть остается в виде осадка — золы. Элементы, обнаруживаемые в составе золы, очищенной от примесей, относят к минеральным (неорганическим, зольным). К настоящему времени в золе органов и тканей высших животных обнаружено более 60 минеральных элементов (макро- и микроэлементов), причем 45 из них определены количественно и являются постоянными составными частями организма.

Следует отметить, что четкой границы между органическими и минеральными элементами провести нельзя, деление это условно. Обмен веществ в организме един, и минеральный обмен представляет собой одно из звеньев этой общей цепи. Примером может служить метаболизм фосфора — элемента, который связывает в орга-

низме воедино процессы белкового, углеводного, липидного, минерального и энергетического обменов. В известной степени это относится также к сере, магнию, железу, цинку и другим элементам.

В зоотехнической практике термин «минеральные элементы» исторически отождествляется с понятием «минеральные вещества» (Mineralstoffe, Mineral matter, Matiere mineral). По-видимому, внедрению этого термина способствовало то обстоятельство, что в организм минеральные элементы поступают часто в виде сложных соединений, а минеральный анализ, как правило, связан с исследованием золы, в которой элементы находятся в виде солей и окислов. Однако при изучении процессов метаболизма экспериментатор имеет дело с конкретными минеральными элементами. Минеральные вещества в практике кормления животных также дозируют в элементарном исчислении.

Хотя значение отдельных минеральных солей (в частности, NaCl) в питании домашних животных было известно еще с античных времен, а история экспериментального изучения роли макрои микроэлементов в жизни растений и животных насчитывает уже более века*, становление учения о минеральном обмене и минеральном питании животных, как самостоятельного раздела биологической науки, относится лишь к 20—30-м годам нынешнего столетия. Именно в этот период была предложена и усовершенствована методика использования синтетических рационов, дефицитных по отдельным макрои микроэлементам (G. Bertrand, G. Мс Hargue), и разработано учение о связи между химическим элементарным составом организмов и химическим составом земной коры (В. И. Вернадский). К этому времени благодаря успехам химии и физиологии исследователи уже располагали данными о химическом составе золы тканей животных и растений, а также о незаменимой роли в питании животных отдельных минеральных элементов (Са, Na, Си, Fe, J).

Последующие годы ознаменовались бурным развитием этого раздела науки. За менее чем полувековой период описаны и подробным образом изучены основные жизненно необходимые элементы, сделаны открытия и обобщения, значение которых для медицины, биологии и животноводства трудно переоценить. Стало очевидным, что в организме нет ни одного важного биохимического процесса, в котором не принимали бы участия минеральные элементы, и что разработка рациональной системы питания животных возможна лишь с учетом достижений в области теории минерального обмена.

Прогрессу в этой области способствовал не только повышенный интерес ученых к биологической роли минеральных элементов (особенно микроэлементов), но и успехи в смежных областях науки. С получением радиоактивных изотопов биогенных элементов и

*** См. хронологию учения о роли минеральных элементов (стр. 8).**

их внедрением в экспериментальную практику были добыты уникальные данные о миграции элементов в организме, их распределении, участии в обмене веществ и путях выделения. Развитие энзимологии, эндокринологии, витаминологии позволило обнаружить постоянное присутствие макро- и микроэлементов в сложных органических соединениях, обладающих ферментативной, витаминной или гормональной функцией.

Успехи в области электроники, оптической техники, электрохимии, приборостроения способствовали дальнейшему развитию и совершенствованию методов минерального анализа. Один за другим в экспериментальную практику были внедрены такие методы, как микрофотоколориметрия, полярография, пламенная фотометрия, эмиссионная спектрография, атомно-абсорбционная спектрофотометрия, нейтронно-активационный анализ. Некоторые из этих методов имеют более высокую чувствительность, чем это требуется для обнаружения ультрамикроколичеств элементов в животных и растительных объектах (10~ 5—10~ 7%).

1.2. МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ ЖИВОТНЫХ В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Современный этап развития животноводства характеризуется переходом к индустриальным способам производства продукции. В результате концентрации поголовья, интенсивного использования животных, специализации форм их содержания и выращивания, изменения технологии производства и приготовления кормов, кормления животных возник ряд новых проблем зоотехнического, гигиенического и ветеринарно-санитарного характера.

Интенсивное использование культурных пастбищ (где содержание минеральных веществ в травостое зависит от многих факторов и сильно колеблется), применение малокомпонентных брикетированных и гранулированных кормов с разным режимом обработки, . замена натурального молока при выпойке молодняку искусственным или регенерированным молоком, а также дефицитных животных кормов растительными — все это существенно изменило представления о потребностях животных в минеральных веществах и способах удовлетворения этих потребностей.

Известно, что организм обладает высокой степенью регуляции гомеостаза минеральных веществ. Несмотря на широкие колебания содержания макро- и микроэлементов в кормах, минеральный состав тканей остается довольно постоянным. Однако эти регуляторные механизмы не беспредельны, и при интенсивном использовании животных нарушения минерального обмена могут стать серьезным лимитирующим фактором производства продукции.

Так, в комплексах по производству молока у высокопродуктивных коров часто наблюдаются нарушения обмена, поражения скелета, расстройства воспроизводительной функции, послеродовые осложнения. Одной из важных причин этих нарушений ученые счи-