CC BY
100
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 636.22;082.08.
Н. Н. Сазонов, И. С. Третьяков
АДАПТАЦИОННЫЕ СПОСОБНОСТИ КОРОВ СИММЕНТАЛЬСКОЙ ПОРОДЫ АВСТРИЙСКОЙ СЕЛЕКЦИИ В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ
Изучены адаптационные способности коров симментальской породы австрийской селекции в условиях Центральной Якутии. Установлено, что нарушения в системе перекисного окисления липидов и антиоксидантной активности являются одним из механизмов формирования антиоксидантной недостаточности. Коровы, содержащихся беспривязно, показали достаточно лучшую приспособляемость и более высокую естественную резистентность их организма, чем коровы, содержащиеся на привязи.
Ключевые слова: адаптация, коровы, биохимические показатели крови, резистентность, перекисное окисление липидов.
N. N. Sazonov, I. S. Tretyakov
Adaptational capacities of Simmental cow of Austrian selection in conditions of Central Yakutia
Adaptational capacities of Simmental cows of Austrian selection in Central Yakutia conditions are studied. It is established that violations in the system of the lipid peroxidation and antioxidant activity are one of the antioxidant deficiency formation mechanisms. Cows kept under loafing were better adapted to more natural resistance of their organism, than the cows which were not under loafing.
Key words: adaptation, cows, blood biochemistry, resistance, lipid peroxidation.
Разведение крупного рогатого скота в различных эколого-географических зонах с экстремальными условиями среды (высокие и низкие температуры, гипоксия, длительный стойловый период, солнечная радиация и т. д.) требует изучения морфофизиологической и генетической природы устойчивости животных к этим факторам. Установлено, что во многих случаях ввоз домашних животных в новые климатические зоны без достаточного учета адаптивных особенностей приводит к снижению продуктивности, сокращению продолжительности, вырождению и даже гибели животных [1-5].
Известно, что животные, обитающие в условиях
САЗОНОВ Николай Николаевич - д. б. н., проф. кафедры биохимии и биотехнологии БГФ СВФУ им. М.К. Аммосова. E-mail: [email protected]
ТРЕТЬЯКОВ Илья Спиридонович - д. в. н., гл. научн. сотр. лаб. ветеринарной санитарии и гигиены ЯНИИСХ.
E-mail: [email protected]
холодного климата, имеют хорошо развитые механизмы физической терморегуляции. Сотрудниками лаборатории экологической генетики и генофонда животных Института цитологии и генетики СО РАН показано, что северный якутский скот отличается хорошо развитыми механизмами физической терморегуляции по сравнению со скотом умеренного климата [1]. Выявлено биоразнообразие адаптивной реакции телят черно-пестрой породы при ранней стадии онтогенеза на низкую температуру среды, и установлена наследственно детермированная зависимость типа терморегуляции телят от их матерей [2] .
В условиях Бурятии коровы-первотелки австрийского происхождения на начальном этапе акклиматизации отличались высокой молочной продуктивностью, удовлетворительными адаптационными качествами, хотя уступали по воспроизводительной способности животным местной селекции, что объясняется длительным периодом их адаптации к новым более суровым климатическим факторам [3].
Недавно изучены экстерьерно-конституциональные свойства вымени первотелок у этих пород в сравнении с первотелками этой же породы бурятской селекции [4]. Установлено, что по живой массе симменталы австрийской селекции во все исследуемые периоды превосходили местный скот. Они также отличались большим развитием промеров груди и таза. Удой за период раздоя у них по сравнению с животными местной селекции был больше на 251,4 кг.
Осенью 2007 г. в Якутию из Австрии были завезены нетели симментальской породы в количестве 155 голов и содержались в новом реконструированном животноводческом комплексе села Модут Намского улуса. С учетом возможностей кормовой базы разработаны рационы для первотелок с продуктивностью 3-3,5 тыс. кг молока, содержание жира 3,8-3,9 % и белка 3,4-3,5 %. Сохранность поголовья составила
95,4 %, деловой выход - 96 %. За 287 дней лактации надой молока достиг 2417 кг со средним содержанием жира 3,79 % и белка 3,18 %. Средняя живая масса первотелок составила 496 кг. Израсходовано на 1 кг молока 1,48 к. ед. [5].
Изучались механизмы адаптации австрийских симменталов с целью повышения их молочной продуктивности, здоровья и сохранности в новых географических и природно-климатических условиях Якутии.
Материал и методы исследований. Сравнивали адаптационные способности австрийских симмента-лов, содержащихся беспривязно (опытная группа) и на привязи (контрольная группа). В сравнительном аспекте изучали морфологические и некоторые биохимические показатели крови по методам, описанным в работе Р. Х. Кармолиева [6]. Были подобраны для этого по принципу аналогов 2 группы коров по 10 голов. После карантина в Австрии животные были доставлены специализированным самолетом из Австрии до Якутска. Через 9 ч. перелета размещены в реконструированном коровнике. Не имели контакт с местным скотом и прошли повторный карантин по месту их постоянного пребывания в ООО «Тунал»
Намского улуса Республики Саха (Якутия). Коэффициент адаптивности определили по формуле М. Бенезра [7]. КА = РТ:38,33+ЧД:23, где РТ -ректальная температура тела животного при данных условиях; ЧД - частота дыхания в минуту при данных условиях окружающей среды; 38,33 - температура тела при наиболее благоприятных условиях; 23 -частота дыхания в минуту при оптимальных условиях среды в состоянии покоя. Диеновые (ДК) и триеновые (ТК) конъюгаты определяли спектрофотометрическим методом, малоновый диальдегид (МДА) - в реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой, каталазу - в реакции с 4 %-м молибдатом аммония.
Результаты исследований. При воздействии на животных факторов внешней среды, а также при изменении мест обитания этих животных наблюдается количественное изменение состава и свойства крови, которое является показателем реактивности организма и характеризует естественную резистентность животных.
При беспривязном содержании у коров характерно некоторое увеличение гематологических показателей, особенно лейкоцитов (табл. 1). У опытных коров в летний и осенний периоды морфологический состав крови был повышенным, чем у коров контрольной группы. Это свидетельствует о том, что под влиянием зеленого корма в летний период и улучшения условий содержания коров происходило усиление окислительно-восстановительных процессов в организме опытных животных, а контрольные коровы не передвигались внутри помещения и это отрицательно повлияло на морфологический состав крови.
Коэффициент адаптации в зимний период у опытных коров равнялся 2,43, весной - 2,17, летом
- 2,03 и осенью - 2,15. Этот показатель у животных контрольной группы составил 2,48 зимой, 2,26
- весной, 2,09 - летом и 2,22 - осенью. Лучшими адаптационными качествами обладали коровы опытной группы. Температура тела у животных обеих групп была выше в зимний период, чем в другие.
Таблица 1
Морфологический состав крови животных при различных методах содержания коров
Беспривязное содержание Привязное содержание
Сезон года гемоглобин, г % эритроциты, млн в 1 мм3 лейкоциты тыс. в 1 мм3 гемоглобин, г % эритроциты, млн в 1 мм3 лейкоциты, тыс. в 1 мм3
Зима 10,4±0,2 5,6±0,4 7,3±1,7 9,2±0,3 5,2±0,4 6,5±1,4
Весна 10,8±0,3 5,7±0,4 6,4±2,0 9,8±0,4 5,4±0,5 6,2±1,7
Лето 11,4±0,4 5,8±0,1 8,1±0,3 10,2±0,5 5,5±0,6 7,1±2,1
Осень 11,0±1,2 5,6±0,6 6,7±0,5 10,1±0,7 5,3±0,4 6,4±0,9
Таблица 2
Естественная резистентность организма при различных способах содержания коров
Сезон года Беспривязное содержание Привязное содержание
Фагоцит. активность, % Лизоцим. активность, % Бактериц. активность, % Фагоцит. активность, % Лизоцим. активность, % Бактериц. активность, %
Зима 19,9±1,4 26,0±1,4 63,6±1,6 17,8±1,27 16,8±3,35 63,1±3,1
Весна 19,0±2,6 20,2±1,3 61,2±2,7 18,2±3,32 19,2±4,12 60,4±2,9
Лето 17,8±1,9 20,6±1,1 61,4±0,7 17,4±3,10 19,8±4,31 62,1±1,1
Осень 19,4±1,5 26,4±1,5 63,8±1,6 18,6±4,21 21,2±4,5 62,2±1,4
Дыхание и пульс коров контрольной группы были выше, чем у опытных коров. Температуру кожи наблюдали у опытных коров, она оказалась ниже, чем у контрольных коров. Это свидетельствует о том, что коровы первой группы лучше адаптировались к температурно-влажностному режиму содержания, чем коровы, содержащиеся на привязи.
В качестве параметра, характеризующего степень резистентности у коров опытной и контрольной групп, определяли фагоцитарную, лизоцимную и бактерицидную активность в сыворотке крови (табл. 2).
Фагоцитарная активность сыворотки крови у коров опытной группы (беспривязное содержание) в зимний период была выше 19,9±1,4 %, а у коров контрольной группы (привязное содержание) была 17,8±1,27 %. В других сезонах года у опытных коров фагоцитарная активность была выше, чем у контрольных коров. Это свидетельствует о том, что умеренный фагоцитоз связан с приспособительными механизмами, повышающими жизнеспособность организма и его биологическую устойчивость.
Лизоцимная активность сыворотки крови в осенний период у коров опытной группы была выше (26,4±1,5 %), чем у контрольных коров (18,6±4,21 %). У коров опытной группы по остальным сезонам года показатели были выше, чем у контрольных коров.
Бактерицидная активность в сыворотке крови у опытных коров была выше в осенний период (63,8±1,6 %), чем у контрольных коров (62,2±1,4 %), а в весенний период у обеих групп понижалась по сравнению с зимой. Это обусловлено ухудшением условий содержания и кормления, понижением питательности кормов в весенний период, все это отрицательно сказывается на защитно-адаптационных механизмах организма животных.
У коров с возрастом и ухудшением условий содержания и кормления происходит угнетение антиоксидантной системы. К настоящему времени накопились данные, свидетельствующие об участии свободнорадикальных процессов в патогенезе многих болезней сельскохозяйственных животных [8].
Перекисное окисление липидов (ПОЛ) играет важную роль не только в нормальном функционировании организма, но и выступает как универсальное неспецифическое звено механизмов развития патологических состояний. В связи с этим изучение характера реакций ПОЛ и состояния антиоксидантной системы необходимо для понимания процессов адаптации к суровым условиям Севера, а также для разработки современных способов профилактики и лечения.
Природные факторы, такие как температура окружающей среды, недостаток кислорода, геомагнитные поля, продолжительность светлого времени суток оказывают свое влияние на систему красной крови как в совокупности, так и порознь. При увеличении экстремальности климатических факторов (низкая температура и гипоксия) количество эритроцитов и общее количество гемоглобина у коров имеют тенденцию к увеличению. Показатели, характеризующие насыщение эритроцита гемоглобином, свидетельствуют о снижении оксигенации крови животных. Зимой этот показатель был на 5,1 % выше у подопытных коров.
Существует определенная взаимосвязь между ПОЛ и антиокидантной (АО) защитой. Эту взаимосвязь можно рассматривать как физико-химическую систему регуляции не только интенсивности окислительных реакций, но и состава, свойств и функций клеточных мембран и организма в целом к стрессу при формировании ответных адаптивных реакций [8]. Изменение антиоксидантной активности (АОА) в сторону как повышения, так и понижения приводит к патологии.
Во время стойлового содержания у коров наблюдается постепенное нарастание в сыворотке крови первичных продуктов ПОЛ - диеновых и триеновых конъюгатов. Аналогичная закономерность прослеживается в отношении малонового диальдегида. Так, в февральских пробах количество его повышено на
47,5 % по сравнению с октябрьскими пробами (табл. 3).
Ключевыми характеристиками адаптационного
Таблица 3
Показатели ПОЛ и АОА в сыворотке крови у коров в стойловый период
Показатели Октябрь Декабрь Февраль
АОА 6,72±0,27 6,03±0,19 5,37±0,16
ДК, ммоль/л 7,18±0,35 7,81±0,44 8,53±0,49
ТК, ммоль/л 0,65±0,07 0,78±0,09 0,94±0,12
МДА, нмоль/л 3,24±0,26 3,86±0,28 4,78±0,33
баланса организма животных, отражающими степень функционального напряжения, являются интенсивность перекисного окисления липидов, активность антиоксидантной системы. Обладая мембранодеструктивным действием, процессы перекисного окисления липидов способствуют усилению разрушения нестойких форм эритроцитов перед активацией анаболических процессов в организме, что является стереотипной реакцией системы крови на действие экстремальных факторов. Наблюдаемые
изменения свидетельствуют о том, что у коров с увеличением срока стойлового содержания на фоне усиления процессов ПОЛ происходит угнетение антиоксидантной системы (табл. 3).
Морфофункциональные параметры эритроцитов наиболее изменчивы в тот момент времени, когда наблюдается активация перекисного окисления
липидов. Нормализация этих процессов может
свидетельствовать о завершении адаптационных процессов, происходящих на уровне систем крови.
Выявляя особенности адаптации к различным
факторам окружающей среды можно обнаружить тенденции к напряжению адаптационных реакций и, по возможности, предотвратить развитие того или иного заболевания, поскольку известно, что переход от здоровья к болезни рассматривается как процесс постепенного снижения адаптационных возможностей организма животных.
Уменьшение активности каталазы у коров во время стойлового периода (табл. 4) свидетельствует о негативных проявлениях в окислительно-восстановительных процессах в организме, так как этот фермент выполняет защитную функцию, катализируя распад перекиси водорода. Основными поставщиками ее являются флавопротеиновые ферменты, которые сами не способны разлагать перекись водорода. Только каталаза разлагает перекись водорода в клетке и защищает от накопления этого токсического вещества. При этом образуется молекулярный неактивный кислород. Поэтому нельзя не недооценивать роль каталазы в снабжении кислородом тех участков ткани, куда доступ его из открытой среды затруднен или поступает в меньших количествах, чем требуется для нормального течения окислительных реакций.
Содержание пировиноградной кислоты в крови животных опытной группы значительно повышалось в феврале (табл. 4). Вероятно, оно вызвано дефицитом водорастворимых витаминов группы В, так как связано с биохимической ролью тиамина в окислительном декарбоксилировании пирувата. Декарбоксилазы кетокислот участвуют в превращении пирувата в активированную уксусную кислоту, которая включается в цикл трикарбоновых кислот.
Важная роль в окислительно-восстановительных процессах принадлежит также глютатиону. Наблюдается повышение общей и окисленной формы глютатио-
Таблица 4
Биохимические показатели крови коров в стойловый период
Показатели Октябрь Декабрь Февраль
Каталаза (мл 0,1 н Н202) 6,72±0,27 6,03±0,19 5,37±0,16
Аланинаминотрансфераза (МЕ/л) 7,18±0,35 7,81±0,44 8,53±0,49
Аспартатаминотрансфераза (МЕ/л) 0,65±0,07 0,78±0,09 0,94±0,12
Глютатион общий (мг %) 3,24±0,26 3,86±0,28 4,78±0,33
Глютатион восстановленный (мг %) 18,13±1,17 21,08±1,29 22,41±1,42
Глютатион окисленный (мг %) 5,39±0,34 3,28±0,27 3,08±0,23
Пировиноградная кислота (мг %) 1,35±0,15 1,49±0,18 1,54±0,21
Аскорбиновая кислота (мг %) 0,24±0,04 0,18±0,03 0,13±0,02
на в крови животных опытной группы (табл. 4). Одна из основных причин этого - влияние витамина В , участие которого в обмене углеводов обуславливается воздействием его на образование глютатиона и ферментов, содержащих сульфгидрильные группы, необходимые для нормального процесса гликолиза.
В организме животных особенно во второй половине зимы в условиях ухудшения содержания и кормления скота образуется избыточное количество радикальных продуктов. Связывание избытка радикалов осуществляется, прежде всего, с помощью глютатиона. Этот уникальный трипептид образуется не как другие при гидролизе белков, а в результате специального синтеза. В его состав входит аминокислота цистеин, содержащая сульфгидрильную группу, взаимодействующую со свободными радикалами. Цистеин является лимитирующим фактором синтеза глютатиона, так как указанная аминокислота образуется в организме в ограниченном количестве. Поэтому в ходе эволюции возникла специальная ферментная система, частично восстанавливающая окислительный глютатион, что способствует экономии цистеина. Однако при неблагоприятных условиях ни синтез цистеина, ни восстановление три-пептида уже не покрывают потребности организма в глютатионе для инактивации повышенного количества свободных радикалов [9]. В этом случае недостающий для синтеза глютатиона цистеин мобилизируется из мышечной ткани. В связи с этим нельзя исключить данную причину как дополнительный фактор снижения живого веса животных в зимний период.
Анализируя особенности адаптации теплокровных животных к различным условиям обитания, А. Д. Слоним [10] пришел к выводу, что «гомойтермы приспосабливают свою энергетику к своеобразию окружающей среды главным образом путем изменения теплопроводности и уровня основного обмена». Первая реакция организма на холод и гипоксию характеризуется максимилизацией функций: «снижение энергетической стоимости отдельных физиологических актов с уменьшением выхода тепла на единицу элементарной физиологической работы. Вторичным явлением может быть уменьшение массы органов, ограничение снабжения их кровью». [10, с. 7] По существу, «минимизация функций» является основой адаптивного гипометаболизма. Так, при угрозе энергетической недостаточности часть функций организма переводится в режим минимизации.
Подтверждением центральной регуляции адаптивного гипометаболизма в условиях хронического энергодефицита могут служить результаты продолжительного (в течение года) наблюдения за интенсивностью энергетического обмена у лошади
Пржевальского и северных оленей [11, 12]. Эти
животные подвержены сезонному энергетическому стрессу. В зимний период ограничение питания у них совпадает с сезонным действием низких температур. У них был обнаружен гипометаболизм, который в большей степени проявлялся в ночное время. Интенсивность обмена, которая контролировалась постоянно по частоте сердечных сокращений и температуре поверхности тела, в осенне-зимние месяцы, с октября по февраль, была на 1/3 ниже, чем летом. Причем физическая активность в декабре-январе была повышенной, что, по-видимому, связано с трудностью поиска и добывания корма. Авторы предполагают, что в основе подобного сезонного гипометаболизма лежат механизмы, контролирующие энергетический запрос организма в зависимости от внешних условий.
У австрийских симменталов в первый год акклиматизации наблюдается адаптивный гипометаболизм, обусловленный гиподинамией, гипоксией и отсутствием солнечного света, а также сменой кормовых ингредиентов. Некоторое увеличение пировиноградной кислоты и аминотрансфераз указывают на определенную функциональную нагрузку печени коров (табл. 4).
Принято, что чем выше продуктивность коров, тем рентабельнее производство молока. Часто для увеличения удоев хозяйство закупает за рубежом дорогой племенной скот и с надеждой ждет роста обьемов продукции. Но время идет, а ожидаемого результата нет. Более того, не привыкшие к нашим условиям содержания и кормления коровы начинают болеть, терять продуктивность. В результате вместо получения ожидаемой прибыли предприятие несет убытки. Не решают проблемы и строительство новых ферм, и приобретение высокотехнологичного оборудования.
А. В. Чугунов и др. [13] советуют трезво смотреть в корень задач животноводства. В первую очередь необходимо оптимизировать питание животных, после чего следуют их селекция, получение ценных генотипов, их размножение современными методами биотехнологии. При этом нельзя забывать, что метод искусственного осеменения животных является очень эффективным и доступным классическим методом биотехнологии, задачей которого является широкое
распространение ценных генов в животноводстве республики.
Применение методов биотехнологии в животно-
водстве Якутии открывает перспективу изменения ряда свойств организма: повышение продуктивности, резистентности к заболеваниям, увеличение скорости роста, улучшение качества продукции и др.
По мнению многих исследователей, в условиях
Северо-Востока Российской Федерации с коротким
пастбищным и длительным стойловым периодами, где при выгульном и стойловом содержании животные подвергаются действию низких температур, наиболее приспособленной породой крупного рогатого скота для формирования промышленных хозяйств и молочно-товарных ферм считается симментальская.
Таким образом, изученные нами некоторые вопросы адаптационной способности коров сим-
ментальской породы австрийской селекции к природно-климатическим условиям Якутии сви-
детельствуют о том, что коровы, содержащиеся беспривязно, оказались достаточно лучше приспособлены и имеют более высокую естественную резистентность, чем коровы, содержащиеся на привязи. В стойловый период у коров симментальской породы австрийской селекции наблюдается гипоксия и гиподинамия, которые приводят к нарушению в
системе перекисного окисления липидов и
антиоксидантной активности.
Л и т е р а т у р а
1. Раушенбах Ю. О. Экогенез домашних животных. - М.: Наука, 1985. - 199 с.
2. Кушнир А. В. Сравнительный анализ эколого-
генетических и физиологических основ устойчивости животных к экстремальным условиям среды: автореф.
дисс... д-ра биол. наук. - Красноярск, 1998. - 52 с.
3. Лумбунов С., Партилхаева Т. Австрийские симмента-лы в суровых условиях Бурятии // Молочное и мясное скотоводство. - 2007. - № 8. - С. 22-23.
4. Санданов Ч. М., Митыпова Е. Н., Анганов В. В., Тайшин В. А. Молочная продуктивность и экстерьерно-
конституциональные особенности первотелок симментальской породы австрийской селекции // Вестник сельскохозяйственной науки. - 2012. - № 1. - С. 68-72
4. Неустроев М. П. Состояние и перспективы научного обеспечения отраслей животноводства Якутии // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2009. - № 10. -С. 78-83.
5. Чугунов А. В. Адаптация сельскохозяйственных животных // Адаптация животных к холоду. - Новосибирск, 1990. - С. 88-104.
6. Кармолиев Р. Х. Современные биохимические методы исследования в ветеринарии и зоотехнии. - М.: «Колос», 1971. - 288 с.
7. Benezra M. V. A new index for measuring the adaptability of cattle to tropical conditions //Proc. J. Anim. Sci. - 1954. -N 13. - p. 1915.
8. Кармолиев Р. Х. Свободнорадикальная патология в этиопатогенезе болезни животных // Ветеринария. - 2005. -№ 4. - С. 42-47.
9. Бурлакова Е. Б., Храпова Н. Г. Перекисное окисление липидов мембран и природные антиокиданты // Успехи химии. - 1985. - № 9. - С. 1540-1558.
10. Слоним А. Д. Минимизация и максимизация физиологических функций и природные физиологические адаптации организма. // Экология. - 1979. - № 4. - С. 5-12.
11. Arnold W., Ruf T., Reimoser S. Nosturnal hypometa-bolism as overwintering strategy of red deer. Am. J. physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. - 2004. - 28(6); Р. 174-181.
12. Arnold W., Ruf T., Kuntz R. Seasonal adjustment of budget in a large wild mammal, the Przewalski horse. J. Exp. Biol. - 2006. - 209. - Р. 4566-4573.
13. Чугунов А. В., Горохова Н. К., Малтугуева М. Х. Производство и качество молочной и мясной продукции на рынке г. Якутска. - Якутск: изд-во Сфера, 2012. - 156 с.
