1、專題七 環(huán)境與動物營養(yǎng),動物在其生存和生產過程中，時時刻刻與其周圍的環(huán)境進行著物質與能量的交換。環(huán)境的變化直接影響動物的營養(yǎng)代謝，導致物質與能量在動物體內分配和利用效率的改變，最終導致動物對營養(yǎng)物質需求量的改變。,營養(yǎng)與環(huán)境關系概述,營養(yǎng)與環(huán)境關系研究熱點,關于環(huán)境與營養(yǎng)的關系，目前研究最多的是1.溫熱環(huán)境對動物營養(yǎng)代謝規(guī)律及營養(yǎng)需要量的影響2.營養(yǎng)調控對生態(tài)環(huán)境的影響,主要內容,第一節(jié) 溫熱環(huán)境與動物營養(yǎng)第二節(jié) 營養(yǎng)調控對

2、生態(tài)環(huán)境的影響,第一節(jié) 溫熱環(huán)境與動物營養(yǎng),溫熱環(huán)境是由氣溫、氣濕、氣流和熱輻射等因素共同參與而形成的，它對動物的熱平衡具有重要影響。維持體溫恒定是畜禽一切生產活動的前提，動物的熱平衡是通過對產熱和散熱的調節(jié)而達到的。機體對外界溫熱環(huán)境的熱調節(jié)反應與其生產性能密切相關。,主要內容,一、溫熱環(huán)境與動物體熱調節(jié)二、熱應激三、熱應激血液生理生化指標變化四、熱應激對體內抗氧化體系的影響五、溫熱環(huán)境對動物消化吸收的影響六、溫熱環(huán)境

3、與養(yǎng)分代謝及需要量,一、溫熱環(huán)境與動物體熱調節(jié),（一）動物體熱調節(jié)（二）溫熱環(huán)境與動物的體熱調節(jié),（一）動物體熱調節(jié),1.有效溫度：在飽和水汽壓下，空氣靜止的環(huán)境中人產生的冷熱感覺與實際環(huán)境中感覺相同時的溫度作為實際環(huán)境的有效溫度，即將氣濕、氣流和輻射熱對環(huán)境溫熱狀況或機體熱調節(jié)的影響進行標準化后的空氣溫度。 ***迄今為止，研究者所提出畜禽所謂的“有效溫度” 并非真正的有效溫度，并未反映出溫熱環(huán)境各因素對動物熱平衡的綜合作用。,（

4、一）動物體熱調節(jié),2.動物是一個開放的熱力學系統(tǒng)，它持續(xù)地攝入飼料而獲得能量，并持續(xù)地將代謝過程中的產熱散失到外界環(huán)境中3.動物體內產熱有四個來源，即基礎代謝、生產活動、熱增耗（體增熱）和肌肉活動產生。4.機體的散熱除使攝入的飼料和飲水升溫外，主要以四種方式進行，即輻射、傳導、對流和蒸發(fā)散熱。5. 外界氣溫、氣流、濕度、熱輻射影響影響動物體熱平衡和體溫的維持。,（二）冷熱環(huán)境與動物的體熱調節(jié),1.根據動物在溫熱環(huán)境中不同反應， 可

5、將溫熱環(huán)境分為溫度適中區(qū)、熱應激區(qū)和冷應激區(qū)。2.在溫度適中區(qū)，若無其他應激存在，動物維持和生產過程所釋放的熱量可以補償向環(huán)境散失的熱量，因而不需要增加代謝產熱速度即可維持體溫恒定。3.在溫度適中區(qū)溫度偏低的方向有一段區(qū)域最適合動物生產和有益于健康，此區(qū)域稱為最適生產區(qū) 。,（二）冷熱環(huán)境與動物的體熱調節(jié),4.溫度適中區(qū)的體熱調節(jié)（1）在溫度適中區(qū)，溫度升高時，動物以減少運動、伸展軀體、躺臥、翅下垂、血管擴張等方式散失體內多余的熱

6、，使體溫穩(wěn)定。動物的這種散熱方式的最大值時的環(huán)境溫度稱為上限臨界溫度（UCT）。（2）在溫度適中區(qū)，溫度降低，動物采取相互擠在一起、被毛豎立、血管收縮等方式減少機體散熱，使體溫恒定。當動物軀體調節(jié)使散失的熱量最少時的環(huán)境溫度稱為下限臨界溫度（LCT） 。,（二）冷熱環(huán)境與動物的體熱調節(jié),5.熱應激區(qū)的體熱調節(jié)：（1）高于上限臨界溫度，機體運用代謝機制進行散熱，以心跳加快、出汗、熱性喘息等方式增加蒸發(fā)散熱，使體溫恒定。（2）當環(huán)境溫

7、度繼續(xù)升高而動物采用代謝調節(jié)機制也無法散失多余熱量時，動物的體溫開始升高，直至熱死。***熱應激，就是指動物對于不利于其生理的環(huán)境高溫產生的非特異性應答反應的總和，它通過改變動物的各種生理生化反應，降低動物采食量和生產性能，給動物生產帶來嚴重損失 。,（二）溫熱環(huán)境與動物的體熱調節(jié),6.冷應激區(qū)的體熱調節(jié)（1）冷應激區(qū)的體熱調節(jié)：當環(huán)境溫度低于下限臨界溫 度，動物增加代謝產熱維持體溫恒定。（2）如果這種產熱方式

8、達到最大值時還不能彌補機體向環(huán) 境中散失的熱量，動物的體溫開始下降，直至凍死。,二、熱應激,（一）應激的定義1.應激是指機體對外界或內部的各種刺激所產生的非特異性應答反應的總和，是動物對機體內外刺激或挑戰(zhàn)的反應。2.熱應激，是指動物對于不利于其生理的環(huán)境高溫產生的非特異性應答反應的總和 。,（二）應激的階段劃分與應激效應,1.應激的實質是動員機體的防御機能克服刺激源的不良作用，保持機體在極端情況下的穩(wěn)衡。2.應激

9、反應劃分為三個階段：警覺階段、抵抗或適應階段、衰竭階段。3.高度應激情況下若缺乏應激反應或應激失靈會導致機體體內平衡的破壞（疾?。┗蛩劳?。4.在低度應激情況下進入適應階段，可提高動物的生產力、飼料轉化效率和廣泛的抵抗力。,（三）應激的生物學過程,1.應激的一般反應涉及到神經系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)的一系列的活動。其中，腎上腺皮質激素在機體的適應過程中起著主導作用。2.實現這一過程的主要生物學途徑如下： 刺激（應激源，st

10、ressor）→受體器官（receptor organs）→中樞神經系統(tǒng)（NS）→垂體前葉→促腎上腺素皮質激素（ACTH）→腎上腺皮質部→腎上腺皮質激素（主要是糖皮質激素）分泌→靶組織、靶器官→應激反應。,（四）應激的生理機制,1、應激警覺階段的生理機制 神經系統(tǒng)感受應激源的刺激后，交感神經興奮，引起直接由交感神經節(jié)前纖維支配的腎上腺髓質部迅速大量分泌兒茶酚胺類激素（包括腎上腺素和去甲腎上腺素）作用于肌肉和脂肪組

11、織，促進糖原的分解和脂肪組織的分解代謝，使血糖升高，血液中游離脂肪酸（FFA）升高，為“戰(zhàn)斗或逃跑做好能量準備，其反應時間較為短暫。,2、應激反應抵抗階段的生理機制（1）下丘腦-垂體-腎上腺-促腎上腺皮質激素釋放因子→腎上腺皮質激素（糖皮質激素、鹽皮質激素）分泌。（2）糖皮質激素-皮質醇（醇）促進蛋白質的分解代謝和減少脂肪的貯存，為糖異生作用提供原料，起動員能源、提高血糖的作用；同時也降低炎癥與過敏反應和某些免疫應答及抗毒作用，起提

12、高機體總抵抗力的作用。（3）鹽皮質激素（主要是醛固酮）分泌加強，促進鈉、氯、水的存留和鉀、磷、鈣的排泄，維持電解質平衡 。,3.應激反應衰竭階段的生理機制 應激反應時間過長，皮質醇（酮）持續(xù)大量分泌，導致（1）對動物機體的免疫機能產生明顯的抑制作用：血液中淋巴細胞和嗜酸性白細胞減少，引起淋巴器官萎縮，抑制細胞免疫，降低對某些疾病的抵抗力。（2）過多的糖皮質激素可造成機體氮的負平衡，抑制骨的鈣化，使生長減慢，動物消

13、瘦 。,隨溫度升高，熱應激時間的延長，出現1.血清谷草轉氨酶、谷丙轉氨酶升高（糖異生）；2.乳酸脫氫酶升高（酵解、肝損傷）；3.堿性磷酸酶下降（磷酸化過程受抑，抑制合成代謝）；4.甲狀腺素下降（抑制機體合成代謝）；5.血清總蛋白、清蛋白和球蛋白水平降低（蛋白質分解代謝增強，血漿蛋白在肝臟的合成受阻）*說明高溫抑制機體合成代謝，加強分解代謝氧化供能，各種參與分解代謝的酶活性顯著增強。,三、熱應激血液生理生化指標變化,四、熱應激

14、對體內抗氧化體系的影響,1.熱應激的過氧化機制：（1）熱應激時分泌大量的兒茶酚胺可以通過其本身構成氧化還原系統(tǒng)，產生自氧化現象，使氧自由基產生增多；（2）兒茶酚胺通過β-腎上腺能受體使Ca2+內流而引發(fā)自由基及脂質過氧化物大量產生。2.熱應激引發(fā)的過氧化損傷： 心、肝、腎組織發(fā)生脂質過氧化損傷，線粒體膜和粗面內質網結構遭到破壞，影響正常的能量、蛋白質代謝 。,3.熱應激對體內抗氧化體系的影響 （1）熱應激

15、導致腎上腺素和糖皮質激素的大量分泌，使機體分解代謝加強，合成代謝削弱，導致抗氧化營養(yǎng)物質的耗竭（如抗壞血酸等），也使某些抗氧化營養(yǎng)物質合成受阻（如蛋氨酸合成胱氨酸）（2）應激時動物采食量下降，使具有抗氧化作用的營養(yǎng)物質的攝入減少，從而削弱了機體自由基的清除能力，加劇過氧化損傷。,4.緩解熱應激的抗氧化措施： 提高有抗氧化作用的營養(yǎng)物質，如維生素C、維生素E、維生素A、核黃素及鋅、硒等的添加量。,五、溫熱環(huán)境對動物消

16、化吸收的影響,1.在低于下限臨界溫度時，動物為了維持體溫，能通過增加采食量來提高產熱率，但低溫加快食糜在消化道中的排空速度，使消化率下降。2.熱應激時，動物為防止體溫升高而降低采食量，流向肝腎和胃腸道的血量減少，小腸絨毛體積下降，小腸胰蛋白酶和糜蛋白酶活性下降，但因消化道蠕動減弱，延長了食糜在消化道的停留時間，有利于微生物和消化酶的作用及已消化養(yǎng)分的吸收而使消化率略有提高；但在嚴重熱應激下，出現呼吸性堿中毒，消化率下降 ，動物拒絕采食

17、 。,3.熱應激與呼吸性堿中毒及其緩解措施呼吸性堿中毒是指動物急劇的呼吸使體內CO2的呼出量明顯增加，使血液中H++ HCO3-向生成CO2的方向移動，所以血液中H+和堿儲濃度降低，導致呼吸性堿中毒：,,H++HCO3-,飼糧中添加NH4Cl （有效的血液酸化劑）或添加NaHCO3提供HCO3-都能緩解熱應激,環(huán)境溫度對肉牛隨意采食量的影響,豬在不同溫度時的相對采食量,六、溫熱環(huán)境與養(yǎng)分代謝及需要量,1.溫熱環(huán)境影響動物能量代謝變

18、化（1）冷應激環(huán)境中，體內糖、脂肪和蛋白質分解代謝加強，總產熱高于在溫度適中區(qū)時的代謝產熱。（2）熱應激環(huán)境中，采食受限，但驅散體內余熱過程中需增強能量代謝，總產熱仍高于在溫度適中區(qū)時的代謝產熱。,六、溫熱環(huán)境與養(yǎng)分代謝及需要量,2.溫熱環(huán)境與蛋白質、脂肪代謝變化 一般而言，無論是低溫或高溫都使動物的尿氮排出增加，表明動物機體用于維持的蛋白質增加，當冷或熱應激因維持的能量需要增加，能量攝入受到限制，機體動用蛋白質與脂肪就要分

19、解作為能量來源。,3.熱應激下的能量與蛋白質、氨基酸調控措施（1）熱應激下采食量下降，能量攝入不足而維持能量需要卻升高，可通過添加能值高、熱增耗低且能降低食糜在胃腸道流通速度的油脂加以緩解，飽和度高的油脂較飽和度低的油脂更為適宜。（2）在熱應激采食量不足的條件下，適當提高飼糧蛋白水平和突出氨基酸平衡有助于兼顧生產性能與緩解熱應激 。,六、溫熱環(huán)境與養(yǎng)分代謝及需要量,4.溫熱環(huán)境與礦物質代謝及需要量 環(huán)境溫度變化通過腎

20、上腺皮質等內分泌腺的活動，高溫時大量出汗，低溫時尿中排出量增多，體液及細胞內pH、滲透壓的代償性調節(jié)機能導致礦物質代謝的改變，表現為： 機體鉀、鎂、磷、硫和鐵、鉻和碳酸鹽排出增多，氯的排出減少，使血中氯離子水平有升高的趨勢；隨熱應激程度的加劇，尿中鈉、鈣、錳的排出量亦顯著增加，從而影響血液中這些元素的平衡。,5.緩解措施： 熱應激期間提高日糧中礦物質水平是必要的，以補償干物質攝入量的降低和某些礦物

21、質排匯的增加 。,六、溫熱環(huán)境與養(yǎng)分代謝及需要量,6.溫熱環(huán)境與維生素代謝及需要量（1）應激中主要代謝途徑之一是脂解作用，脂肪降解酸成乙酰CoA以及乙酰CoA然后進入三羧酸循環(huán)氧化供能過程中酶促反應的輔助因子包括核黃素、煙酸、泛酸、生物素、維生素B12、鎂和鉀等輔助因子。（2）極端應激情況下，動物通過生糖氨基酸被降解進入三羧酸循環(huán)途徑，通過草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸轉化為葡萄糖的糖異生作用加強。此過程也需要某些維生素（如煙酸）和礦物

22、質（如鎂）作為輔助因子 。,六、溫熱環(huán)境與養(yǎng)分代謝及需要量,7.溫熱環(huán)境與水的需要量（1）高溫下，機體動員血管外液體進入血液循環(huán)，血液含水量增多，血細胞壓積（PCV）顯著降低，說明需水量增加。（2）在熱應激時，動物需水量急劇增加，其原因是體表蒸發(fā)散熱的水分增加，水槽、飼料中水蒸發(fā)加快；空氣濕度高，則需水量減少。*因此，熱應激時應向動物提供充足的清潔的涼水。,8.緩解熱應激的其他措施：（1）產蛋雞飼糧中添加桿菌肽鋅對生產性能的改善

23、作用不顯著，但高溫下，飼糧中添加桿菌肽鋅可大幅度提高產蛋雞的生產性能；（2） 飼糧中添加維吉尼亞霉素15~20mg/kg，在熱應激條件下，增重、飼料效率和存活率都有所提高 ；（3）熱應激期間奶牛日糧中添加真菌提取物（fungal extracts）可提高產奶量和降低直腸溫度 。原因：可能是抑制了腸道菌群的發(fā)酵產熱。,（一）熱應激情況下動物機體的營養(yǎng)代謝變化,1.熱應激環(huán)境中，采食受限，但驅散體內余熱過程中需增強能量代謝，總產熱高于

24、在溫度適中區(qū)時的代謝產熱；2.熱應激因維持的能量需要增加，能量攝入受到限制，機體動用蛋白質和脂肪分解作為能量來源；3.熱應激通過腎上腺皮質等內分泌腺的活動，高溫時大量出汗，體液及細胞內pH、滲透壓的代償性調節(jié)機能導致礦物質代謝的改變；,4. 熱應激增加脂解作用、三羧酸循環(huán)和糖異生作用的維生素代謝需要量：核黃素、煙酸、泛酸、生物素、維生素B12、鎂和鉀等輔助因子；5. 熱應激使體表蒸發(fā)散熱的水分增加導致需水量急劇增加；6. 熱應激

25、引發(fā)心、肝、腎等組織脂質過氧化損傷，使抗氧化營養(yǎng)物質合成受阻而分解增加，同時因采食量下降導致抗氧化營養(yǎng)物質攝入不足，加劇機體的過氧化損傷。7. 動物急劇的呼吸使體內CO2的呼出量明顯增加，導致呼吸性堿中毒。,（二）緩解熱應激的營養(yǎng)調控措施,1. 熱應激下的能量與蛋白質、氨基酸調控措施：（1）通過添加能值高、熱增耗低且能降低食糜在胃腸道流通速度的油脂加以緩解，飽和度高的油脂較飽和度低的油脂更為適宜；（2）適當提高飼糧蛋白水平和突出氨

26、基酸平衡有助于兼顧生產性能與緩解熱應激； 2. 補償因干物質攝入量降低和某些礦物質排出增加導致的礦物質損失。3. 添加脂肪分解與糖原異生代謝所需的維生素與微量元素。,4. 提供充足的清潔的涼水 5. 緩解熱應激的抗氧化措施：提高有抗氧化作用的營養(yǎng)物質，如維生素C、維生素E、維生素A、核黃素及鋅、硒等的添加量。6. 緩解呼吸性堿中毒措施：飼糧中添加NH4Cl （有效的血液酸化劑）或添加NaHCO3提供HCO3-都能緩解熱應激7.

27、 添加桿菌肽鋅、維吉尼亞霉素等抗生素，抑制腸道發(fā)酵產熱,第二節(jié) 營養(yǎng)調控對生態(tài)環(huán)境的影響,隨著經濟發(fā)展，生活質量的提高，人類的環(huán)境保護要求也在不斷地增強。 養(yǎng)殖對環(huán)境造成的污染，越來越引起世界各國的重視，尤其一些歐美國家，非常關心養(yǎng)殖生產對水源、土壤和空氣質量的影響。 目前最引人注目的是畜禽水產養(yǎng)殖活動帶來的臭味污染及其糞便尿排泄物中氮、磷及藥物添加劑等物質造成的污染。,一、養(yǎng)殖污染,1.

28、畜禽臭味污染中惡臭成分為氨、硫化氫、吲哚、糞臭素（又名甲基吲哚）和硫醇類的有機物 2.氮、磷及藥物添加劑惡化生態(tài)環(huán)境,動物生產特點：高污染,固體糞、灰塵、損失飼料,液體尿、廢水,氣體CH4,CO2,NH3NO,NO2,SO2,噪音,臭味,水污染,溫室效應,直接危害人畜,,,,,,,二、防治措施,1.在飼料中添加一些除臭劑，如某些絲蘭屬植物的提取物，以天然沸石為主的偏硅酸鹽礦石、綠礬和酶制劑等，以起到吸附、抑制、分解、轉

29、化排泄物中有毒有害成分的作用2.EM有效微生物技術 3.采用“理想蛋白氨基酸模型” 配置日糧；4.采用酶制劑（植酸酶）5.微生態(tài)制劑,1、準確預測動物的營養(yǎng)需要，分階段飼養(yǎng)和公母,分開飼養(yǎng),? 分階段：可滿足動物不同生長階段的不同營養(yǎng)需要, 避免出現營養(yǎng)過剩或不足（有試驗表明，多段飼養(yǎng)可提高飼料轉化率70％，尿氮可降低14.7％，氨氣排出量可降低16.8％ ）。,? 公母分開：可針對不同的營養(yǎng)需要進行日糧配制,

30、大大提高飼料營養(yǎng)物質的利用率, 減少飼料浪費和對環(huán)境的污染。,2、利用理想蛋白質技術配制飼糧，降低飼糧蛋白質水平，減少氮的排出量。一般而言，飼糧添加第1-3限制性氨基酸，蛋白質降低2-4個百分點，N排泄量可減少20-30%。,,,,,3、應用生物活性物質提高養(yǎng)分利用和消化率,已成功應用的生物活性物質包括酶制劑、有機微量元素化合物、微生態(tài)制劑、除臭劑等。,表2,添加植酸酶、加磷添加劑對50kg豬磷利用的影響,對照組(

31、C)食入量g/d） 6.88糞中（g/d） 3.27a消化率％） 52.77b尿中（g/d） 0.005b沉積（g/d） 3.57,C+植酸酶5.791.93b66.45a0.028b3.68,C＋磷酸鹽9.85a4.29a57.02ab0.133a4.52,P值0.05,沉積/食入,52.16b,65.53a,46.98b,<0.01,（％）