Тепловой стресс – это нарушение способности организма рассеивать тепло, выделяемое в результате нормального метаболизма, возникает при повышении температуры окружающей среды в совокупности с изменением уровня влажности [5]. По данным В. М. Юркова, для отечественных пород крупного рогатого скота оптимальная температура окружающей среды находится в пределах от +4 до +20°С, а по данным Т. Brown-Brandl, для высокопродуктивных коров в диапазоне от +9 до +16°С [3, 7].
Эффективность молочного скотоводства зависит от состояния здоровья крупного рогатого скота, без которого невозможно сохранение продуктивного долголетия животных и реализация генетического потенциала. Практика современного ведения животноводства показывает, что продуктивные животные подвергаются различным видам стресса, которые подразделяются на климатогеографические и технологические [4, 5].
Глобально меняющийся климат обусловливает актуальность изучения воздействия теплового стресса на высокопродуктивных животных.
Актуальность проведенного исследования. Животные, испытывающие тепловой стресс, потребляют меньше сухого вещества, следовательно, снижается производство молока и синтез молочного жира, а также ухудшаются репродуктивные функции, что приводит к ощутимым экономическим потерям. Кроме этого, сдвиг зоны комфортных температур вызывает включение активных механизмов терморегуляции, сопровождающихся ростом энергозатрат, что приводит к снижению работы адаптационных механизмов организма животных. При интенсивном внешнем воздействии механизмы адаптации характеризуются активацией набора защитно-компенсаторных реакций, позволяющих поддерживать адекватную жизнедеятельность за счет использования функциональных резервов, в основе которых лежит процесс перестройки системы дыхания и кровообращения.
Цель исследования: оценить изменения в системе крови крупного рогатого скота при воздействии теплового стресса.
Материал и методы исследования
Исследования были выполнены в отделе экологии и незаразной патологии Уральского научно-исследовательского ветеринарного института – структурного подразделения ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН в рамках Государственного задания по Программе ФНИ в Российской Федерации на долгосрочный период 2021–2030 гг. по направлению 4.2.1.5 «Разработка технологий прижизненного управления качеством животноводческого сырья для получения высококачественных и безопасных продуктов питания».
Объект исследования – крупный рогатый скот в период лактации (n=40). Для исследования было сформировано 2 группы животных-аналогов, по 20 голов в каждой. В качестве контрольной группы использовали животных, содержащихся в весенний период при средней температуре воздуха окружающей среды 5,28±1,60°С. Опытная группа животных содержалась в летний период, где средняя температура воздуха составила 28,29±2,43°С, при этом к концу исследуемого периода она достигала своего максимального значения в +32°С. Период исследования составил 7 дней.
В конце исследуемого периода проводили оценку параметров микроклимата животноводческих помещений, диспансеризацию крупного рогатого скота по методу Шарабрина И.Г. (1985) и отбор крови для гематологического исследования.
Для анализа состояния микроклимата в животноводческих помещениях были проведены замеры температуры, влажности и скорости движения воздуха. Температуру измеряли с помощью бесконтактного инфракрасного термометра VKTECH GM320 (Китай), относительную влажность воздуха цифровым гигрометром KKMOON TL-500 (Китай), а скорость движения воздуха в помещении анемометром с крыльчаткой HoldPeak HP-866B (Китай). Кроме этого, определяли температурно-влажностный индекс (ТВИ) по шкале оценки температурного стресса, разработанной Z.R. Burgos и R.J. Collier (Арканзасский университет) [8].
Отбор проб крови у коров проводили из подхвостовой вены в вакуумные пробирки. Гематологические показатели определяли на анализаторе Abacus Junior Vet (Diatron, Австрия), применяя стандартные реактивы (Diatron, Австрия); лейкоцитарную формулу подсчитывали в мазках крови, окрашенных по Романовскому-Гимзе (300 клеток на мазок) на микроскопе Olympus BX 43 (Olympus, Япония).
Для всех показателей рассчитывали среднее арифметическое значение и стандартное отклонение, которые представляли как x±s.d. Расчеты и графические построения выполнены в Microsoft Excel 2010.
Результаты исследования
Анализ показателей микроклимата животноводческих помещений показал, что в весенний период в животноводческом корпусе температура, влажность и скорость движения воздуха находились в пределах нормы, тогда как в летний период выявлено превышение температуры воздуха на 10,15°С (Таблица 1).
| Группа животных | Параметры микроклимата животноводческих помещений | ||
|---|---|---|---|
| Температура воздуха, °С | Влажность, % | Скорость движения воздуха, м/с | |
| Норма | +4,00-20,00 | 50,00-85,00 | 0,5-1,00 |
| Контрольная (n=20) Весенний период | +10,00 | 67,50 | 0,60 |
| Опытная (n=20) Летний период | +30,15 | 54,50 | 0,60 |
Согласно шкале оценки температурного стресса, разработанной Z.R. Burgos и R.J. Collier [8], ТВИ в помещении, в котором содержались контрольные животные в весенний период, был меньше 64 у.е., а в помещении, где содержались животные опытной группы в летний период, он определялся в 79 у.е., что соответствует границе между умеренным и сильным тепловым стрессом.
Скорость движения воздуха в летний период должна составлять не менее 1,0 м/с, чтобы сглаживать влияние высоких температур. В помещении, где содержались опытные животные, скорость движения воздуха составила 0,6 м/с, что приводило к ухудшению микроклимата – повышенной концентрации углекислого газа и аммиака, а это, в свою очередь, усугубляло негативное влияние теплового стресса на организм животных.
Рис. 1. Результаты диспансеризации животных контрольной и опытной групп (**- значимые критерии на уровне p<0,01)
В ходе проведенной диспансеризации у особей из контрольной группы ректальная температура, частота дыхательных движений и сердечных сокращений соответствовали референтным значениям. В опытной группе эти показатели у всех обследованных находились за границами нормы и в среднем составляли 39,42±0,55°С, 86,45±8,04 д/д и 127,65±3,66 уд/мин соответственно, что указывало на развитие в организме животных теплового стресса (рис. 1).
Кроме этого, у опытных животных наблюдалось угнетенное состояние, заторможенность, снижение потребления корма и увеличение потребления воды. В крайних случаях отмечалась саливация, адинамия, коровы принимали вынужденную лежачую позу. При глубокой пальпации левой голодной ямки установлены признаки гипотонии рубца (1–2 сокращения за 2 мин). По данным ряда авторов, тепловой стресс приводит к снижению потребления объемистых кормов, изменению кислотно-основного баланса в желудочно-кишечном тракте и служит причиной развития ацидоза, а в дальнейшем и кетоза рубца [1].
Рис. 2. Гематологические показатели красной крови животных контрольной и опытной групп (**- значимые критерии на уровне p<0,01)
Проведенный гематологический анализ крови крупного рогатого скота контрольной группы в период лактации не выявил отклонений от референтных величин [2]. В опытной группе в показателях крови коров было установлено снижение гемоглобина при смещении абсолютного количества эритроцитов и гематокрита к нижней границе нормативного значения. Так, средняя концентрация гемоглобина составляла 83,2±9,24 г/л, что на 8% ниже нормы, а эритроциты и гематокрит находились на уровне 6,10±0,88*10/л и 26,51±2,97%, что соответствовало нижней границе нормы. При этом в составе эритроцитов наблюдались статистически значимые различия между контрольной и опытной группами (рис. 2).
Снижение в крови концентрации гемоглобина в комплексе со смещением к нижней границе нормы количества эритроцитов и гематокрита было связано с увеличением объема плазмы крови, возникающее за счет подъема кровяного давления на фоне увеличения потребления организмом кислорода при высокой температуре окружающей среды [6, 9].
Рис. 3. Звездчатые формы эритроцитов у коров опытной группы
Также у коров при тепловом стрессе регистрировались патологические формы эритроцитов – звездчатые (рис. 3).
Рис. 4. Гематологические показатели белой крови животных контрольной и опытной групп (**- значимые критерии на уровне p<0,01)
Абсолютное количество лейкоцитов в крови животных контрольной группы не имело статистически значимых отклонений, субпопуляционный состав лейкоцитарной формулы крови соответствовал референтным величинам. У обследованных коров опытной группы в составе белого ростка крови было выявлено увеличение относительного содержания сегментоядерных нейтрофилов при снижении моноцитов и лимфоцитов к нижней границе нормативного значения. Среднее значение относительного содержания сегментоядерных нейтрофилов составило 42,20±6,30%, моноцитов и лимфоцитов 1,90±0,54% и 46,30±8,41% соответственно. Наблюдалось статистически значимое различие уровня сегментоядерных нейтрофилов с контрольной группой на 13,18%. Кроме этого, количество моноцитов и лимфоцитов у опытных животных было ниже в среднем на 14,85% в отличие от контрольной группы (рис. 4).
Лейкоциты, как иммунокомпетентные клетки, в зависимости от своего вида участвуют в реакциях специфического и неспецифического иммунитета. Длительное воздействие умеренного теплового стресса на организм приводит к нарушению пролиферации и дифференциации лимфоцитов в составе иммунокомпетентных клеток [6, 9]. За счет временной перестройки системы терморегуляции в организме животных иммунный ответ аналогичен состоянию, которое развивается при лихорадке и характеризуется активацией процесса фагоцитоза и удалением продуктов жизнедеятельности клеток организма в этих условиях. Вследствие этих нарушений регистрируется увеличение в составе белой крови количества сегментоядерных нейтрофилов при снижении лимфоцитарной массы клеток, что указывает на напряжение функциональных реакций в составе клеточного и гуморального звеньев иммунной системы [7, 9].
Заключение
Согласно проведенным исследованиям, было установлено, что в весенний период в животноводческом помещении ТВИ находился в пределах нормы. Следовательно, контрольные животные находились в условиях, оптимальных для жизнедеятельности, что подтверждалось отсутствием у них клинических проявлений теплового стресса и изменений в показателях крови. В летний период, в соответствии с полученными параметрами микроклимата и ТВИ, на организм опытных животных оказывал влияние тепловой стресс умеренной степени. У коров при гипертермии были выявлены клинические симптомы теплового стресса. За счет интенсивного воздействия высокой температуры на организм крупного рогатого скота происходила активация набора защитно-компенсаторных реакций, характеризующихся перестройками клеточного состава крови [6, 9]. Гематологическими исследованиями установлено снижение концентрации гемоглобина, смещение к нижней границе нормы количества эритроцитов, гематокрита и лимфоцитов, а также увеличение относительного содержания сегментоядерных нейтрофилов и снижение моноцитов.
Таким образом, проведенные исследования показали, что умеренный тепловой стресс оказывает существенное влияние на количественный состав клеточных элементов крови высокопродуктивного крупного рогатого скота, что приводит к снижению работы адаптационных механизмов организма животных.
Для снижения негативного влияния теплового стресса на организм животных в летний период необходимо осуществлять комплекс профилактических мероприятий: организовать охлаждение животных за счет хорошей вентиляции, водных распылителей и генераторов тумана; обеспечить свободный доступ к чистой и прохладной воде. При кормлении увеличивать кратность приема корма и стимулировать его потребление; кормить коров в прохладное время суток – утром или вечером; использовать объемистые корма наилучшего качества и увлажнять корм; дополнительно вводить в рацион антиоксиданты (органический селен, витамины Е, С и каротиноиды), чтобы снизить окислительные процессы в организме.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- Буряков, Н. П. Тепловой стресс и особенности кормления молочного скота / Н. П. Буряков, М. А. Бурякова, Д. Е. Алешин // Российский ветеринарный журнал. – 2016. – № 3. – С. 5–13.
- Верещак, Н.А. Иммуноморфологические показатели крови крупного рогатого скота в зоне Среднего Урала: методические рекомендации / Н.А. Верещак, И.М. Донник, Я.Б. Бейкин, А.Г. Исаева – Екатеринбург: Российские медицинские вести, 2001.– 33 с.
- Вторый, В.Ф. Оценка состояния температурно-влажностного режима в коровнике с использованием графического информационного моделирования / В.Ф. Вторый [и др.] // Техника и технологии в животноводстве. – 2016. – № 4 (24). – С. 67-72.
- Рудь, Е.Н. Проблема теплового стресса в молочном животноводстве / Е.Н. Рудь [и др.] // Ветеринария Кубани. – 2020. – № 3. – С. 10-11.
- Шкуратова, И.А. Факторы микроклимата и их влияние на организм молодняка крупного рогатого скота / И.А. Шкуратова [и др.] // Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии. – 2019. – № 4. – С. 114-118.
- Attia, N.E. Physiological, hematological and biochemical alterations in heat stressed goats / N.E. Attia // Benha veterinary medical journal. – 2016. – Vol. 31. – № 2. – P. 56-62.
- Brown-Brandl, T.D. Jones feedlot cattle susceptibility to heat stress: an animal-specific model / T. Brown-Brandl, D. Jones // Transactions of the ASABE. – 2011. – Vol. 54. – P. 583-598.
- Burgos, Z. R. Feeding strategies for high-producing dairy cows during periods of elevated heat and humidity / Z. R. Burgos, R.J. Collier // Proc. 20th Annual Tri-State Dairy Nutrition Conference. – 2011. – P. 111-126.
- Rana, M.S. Effect of heat stress on blood parameters in indigenous sheep / M.S. Rana [et al.] // Bangladesh Agril. – 2014. – Vol. 12 (1). – P. 91-94.
Авторы:
О. Ю. Опарина, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник
А. С. Красноперов, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник
С. В. Малков, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник
Н. А. Верещак, доктор ветеринарных наук, ведущий научный сотрудник
«Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук» (ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН), Екатеринбург, Россия
Источник текста и иллюстраций: Журнал БИО