чета продукции тепла из респираторного обмена показано в таблице 15.1. Если использовать уравнение Brouwer для респираторного обмена, то продукция тепла будет равной 7858 кДж, т.е. близко к 7729 кДж.
Освоен метод измерения энергетики на отдельных органах и тканях животных. Основная методология такого измерения состоит в том, что катетеры помещают в кровеносные сосуды, снабжающие и омывающие органы, поток и состав крови определяют для измерения поглощения кислорода и продукции СО2, при этом измеряют потребление метаболитов.
Наиболее часто используются респирационные камеры, схематично изображенные на рисунках 15.1 и 15.3. Простейшая камера закрытого циркуляционного типа состоит из изолированной непроницаемой комнаты для животного, сосудов, наполненных адсорбентом для поглощения СО2 и водяного пара. Камера включает устройство для кормления, поения и даже доения животного. Кислород, использованный животными, восполняется из регулируемых источников. К концу опытного периода (24 часа), произведенный СО2 измеряют путем взвешивания адсорбента, какое-либо количество произведенного метана измеряют путем анализа пробы воздуха на выходе из камеры. Главное неудобство этой камеры состоит в том, что требуется большое количество адсорбентов. Для коровы на каждый день 100 кг содовой извести, чтобы поглотить СО2, и 250 кг силикагеля , чтобы поглотить воду.
Альтернативная открытая циркуляционная камера, через которую прогоняется воздух, скорость которого измеряется и берутся пробы для анализа на входе и выходе из камеры, позволяет определить продукцию СО2, метана и потребление О2. Так как разница состава поступающего и выходящего воздуха может быть небольшой, в этих условиях необходимы очень точные методы измерения количества газов и его состава. Современное оборудование, основанное на инфракрасном анализе, обеспечивает эти критерии и открытая циркуляционная камера, чаще всего, заменяет закрытые камеры.
С некоторыми камерами возможна альтернатива. Закрытая циркуляционная процедура возможна в течение 30 минут при никакой абсорбции газа, при этом происходят существенные изменения в составе воздуха в камере. Затем в короткий период (около 3 минут) производится открыто-циркуляционная операция, чтобы продуть воздушную камеру, взять пробу и измерить поток воздуха.
Респираторный обмен можно измерить без камеры, если животному установить на морду маску, которая соединяется с приборами для определения потребления только О2, или потребленного О2 и выделенного СО2. Этот метод удобен на короткий период измерений, но не может использоваться для измерения тепла, когда животное ест. При более длительных опытах по обмену энергии в условиях пастьбы животных,
теплопродукцию можно определить с относительной точностью по производству только СО2. Последняя измеряется путем инфузии в жидкости тела источников радиоактивного СО2 (14 С бикарбоната натрия) и взятие жидкости тела для определения концентрации, до которой меченый СО2 разбавлен СО2, произведенной животным.
15.3. Измерение баланса энергии по балансу углерода и азота
При респирационной калориметрии измеряют производство тепла, отложение энергии рассчитывают по разнице между потребленной ОЭ и продукцией тепла (как в табл. 15.1). Альтернативный подход состоит в более прямом определении отложения энергии, чтобы рассчитать теплопродукцию.
Основные вещества, в которых запасается энергия растущими и откармливаемыми животными, являются, белок и жир, резервы углеводов в теле небольшие и относительно постоянные. Количество откладываемых белка и жира можно определить по балансу углерода и азота, т.е. путем измерения количеств этих элементов, поступивших с кормом и выделенных из тела, и, таким образом, по разнице определить отложенные количества. Отложенная энергия затем может быть рассчитана путем умножения количеств отложенных белка и жира на их калорийность.
Как углерод, так и азот поступают в тело, единственно, в составе корма, азот покидает его только с калом и мочой. Углерод, однако, покидает тело еще и в составе метана и двуокиси углерода,поэтому балансовый опыт надо проводить в респирационной камере. Метод расчета усвоения энергии по балансу углерода и азота в наилучшем виде иллюстрируется на животном, у которого отложение как жира, так и белка имеет место. У такого животного потребление углерода и азота будет выше, чем экскретируется, и животное, как говорят, находится в положительном балансе по этим элементам. Количество отложенного белка рассчитывают путем умножения азота на 6,25, приняв при этом, что в теле содержится 160 г N/кг белка. Белок также содержит 512 г С/кг. Остальной углерод относится к отложенному жиру. Отложение жира рассчитывают путем разделения баланса углерода, при меньшей доле на отложенный белок, используя коэффициент 0,746(746гС/кг жира). Энергию, в отложенных белке и жире рассчитывают, используя средние калориметрические показатели для тканей тела. Эти величины варьируют от одного вида к другому, для крупного рогатого скота и овец они составляют 39,3 МДж/кг жира и 23,6 МДж/кг белка.Пример такого метода расчета баланса энергии и теплопродукции дан в таблице 15.2.
Преимущество метода баланса углерода и азота состоит в том, что не требуется измерения потребления О2 или наличия RQ, и в том,
что отложение энергии разделяется в виде откладываемого белка и в виде жира.
Таблица 15.2 – Расчет отложения энергии и продукции тепла у овцы по балансу углерода и азота (Blaxter K.L. and Graham N McC, 1955)
| Результаты опыта (24часа): | С(г) N(г) | Энергия (МДж) |
|---|---|---|
| Потребление | 684,5 41,67 | 28,41 |
| Экскреция в кале | 279,3 13,96 | 11,47 |
| Экскреция в моче | 33,6 25,41 | 1,50 |
| Экскреция в метане | 20,3 - | 1,49 |
| Экскреция СО2 | 278,0 - | - |
| Баланс | 73,3 2,30 | 13,95 |
| Отложение белка и жира: | ||
| Отложенный белок, г | (2,30×6,25)= 14,4 | |
| Углерод, отложенный как белок, г | (14,4×0,512)= 7,4 | |
| Углерод, отложенный как жир, г | (73,3-7,4)= 65,9 | |
| Отложенный жир | (65,9/0,746)= 88,3 | |
| Отложенные энергия и продукция тепла: | ||
| Энергия, отложенная в виде белка, МДж | (14,4×23,6) | 0,34 |
| Энергия, отложенная в виде жира, МДж | (88,3×39,3) | 3,47 |
| Общее отложение энергии, МДж | (0,34+3,47) | 3,81 |
| Продукция тепла, МДж | (13,95-3,81 | 10,14 |
15.4. Определение баланса энергии методом убоя
Отложение энергии можно, измерить в кормовых опытах, если содержание энергии в целом теле животного определить в начале и в конце опыта. При использовании метода сравнительного убоя, это делают на двух группах животных. Одну убивают в начале опыта. Содержание энергии в образцах тела забитой группы определяют сжиганием в калориметрической бомбе или путём анализа. Исследуемая на состав проба берется от целого тела животного, которое размалывают, или от отдельных тканей после их разделения и взвешивания. Соотношение между живой массой животного и содержанием в нём энергии используется для знания содержания энергии в теле в начале опыта. Животных второй группы забивают в конце опыта и определяют содержание энергии во всём теле и в приросте за период кормления, по количеству отложенного за опыт белка и жира и их энергетической ёмкости, или путем сжигания образцов в калориметрической бомбе.
Метод убоя менее удобен на крупных животных и дорого обходится. Метод становится менее затратным, если состав тела и, следовательно, содержание энергии можно измерить на живых животных или убитых, но в целой туше, неразделенной на части. Разработано несколько методов для определения состава тела in vivo. Методы состоят в том, что постная масса «пустого» тела (без содержимого пищеварительного тракта и мочи) является более постоянной по составу. Например, у ко-
