1、专题七 环境与动物营养,动物在其生存和生产过程中，时时刻刻与其周围的环境进行着物质与能量的交换。环境的变化直接影响动物的营养代谢，导致物质与能量在动物体内分配和利用效率的改变，最终导致动物对营养物质需求量的改变。,营养与环境关系概述,营养与环境关系研究热点,关于环境与营养的关系，目前研究最多的是1.温热环境对动物营养代谢规律及营养需要量的影响2.营养调控对生态环境的影响,主要内容,第一节 温热环境与动物营养第二节 营养调控对生态环境的影响,第一节 温热环境与动物营养,温热环境是由气温、气湿、气流和热辐射等因素共同参与而形成的，它对动物的热平衡具有重要影响。维持体温恒定是畜禽一切生产活动的前提，
2、动物的热平衡是通过对产热和散热的调节而达到的。机体对外界温热环境的热调节反应与其生产性能密切相关。,主要内容,一、温热环境与动物体热调节二、热应激三、热应激血液生理生化指标变化四、热应激对体内抗氧化体系的影响五、温热环境对动物消化吸收的影响六、温热环境与养分代谢及需要量,一、温热环境与动物体热调节,（一）动物体热调节（二）温热环境与动物的体热调节,（一）动物体热调节,1.有效温度：在饱和水汽压下，空气静止的环境中人产生的冷热感觉与实际环境中感觉相同时的温度作为实际环境的有效温度，即将气湿、气流和辐射热对环境温热状况或机体热调节的影响进行标准化后的空气温度。 *迄今为止，研究者所提出畜禽所谓的“
3、有效温度” 并非真正的有效温度，并未反映出温热环境各因素对动物热平衡的综合作用。,（一）动物体热调节,2.动物是一个开放的热力学系统，它持续地摄入饲料而获得能量，并持续地将代谢过程中的产热散失到外界环境中3.动物体内产热有四个来源，即基础代谢、生产活动、热增耗（体增热）和肌肉活动产生。4.机体的散热除使摄入的饲料和饮水升温外，主要以四种方式进行，即辐射、传导、对流和蒸发散热。5. 外界气温、气流、湿度、热辐射影响影响动物体热平衡和体温的维持。,（二）冷热环境与动物的体热调节,1.根据动物在温热环境中不同反应， 可将温热环境分为温度适中区、热应激区和冷应激区。2.在温度适中区，若无其他应激存在，
4、动物维持和生产过程所释放的热量可以补偿向环境散失的热量，因而不需要增加代谢产热速度即可维持体温恒定。3.在温度适中区温度偏低的方向有一段区域最适合动物生产和有益于健康，此区域称为最适生产区 。,（二）冷热环境与动物的体热调节,4.温度适中区的体热调节（1）在温度适中区，温度升高时，动物以减少运动、伸展躯体、躺卧、翅下垂、血管扩张等方式散失体内多余的热，使体温稳定。动物的这种散热方式的最大值时的环境温度称为上限临界温度（UCT）。（2）在温度适中区，温度降低，动物采取相互挤在一起、被毛竖立、血管收缩等方式减少机体散热，使体温恒定。当动物躯体调节使散失的热量最少时的环境温度称为下限临界温度（LCT
5、） 。,（二）冷热环境与动物的体热调节,5.热应激区的体热调节：（1）高于上限临界温度，机体运用代谢机制进行散热，以心跳加快、出汗、热性喘息等方式增加蒸发散热，使体温恒定。（2）当环境温度继续升高而动物采用代谢调节机制也无法散失多余热量时，动物的体温开始升高，直至热死。*热应激，就是指动物对于不利于其生理的环境高温产生的非特异性应答反应的总和，它通过改变动物的各种生理生化反应，降低动物采食量和生产性能，给动物生产带来严重损失 。,（二）温热环境与动物的体热调节,6.冷应激区的体热调节（1）冷应激区的体热调节：当环境温度低于下限临界温 度，动物增加代谢产热维持体温恒定。（2）如果这种产热方式达到
6、最大值时还不能弥补机体向环 境中散失的热量，动物的体温开始下降，直至冻死。,二、热应激,（一）应激的定义1.应激是指机体对外界或内部的各种刺激所产生的非特异性应答反应的总和，是动物对机体内外刺激或挑战的反应。2.热应激，是指动物对于不利于其生理的环境高温产生的非特异性应答反应的总和 。,（二）应激的阶段划分与应激效应,1.应激的实质是动员机体的防御机能克服刺激源的不良作用，保持机体在极端情况下的稳衡。2.应激反应划分为三个阶段：警觉阶段、抵抗或适应阶段、衰竭阶段。3.高度应激情况下若缺乏应激反应或应激失灵会导致机体体内平衡的破坏（疾病）或死亡。4.在低度应激情况下进入适应阶段，可提高动物的生产
7、力、饲料转化效率和广泛的抵抗力。,（三）应激的生物学过程,1.应激的一般反应涉及到神经系统、内分泌系统及免疫系统的一系列的活动。其中，肾上腺皮质激素在机体的适应过程中起着主导作用。2.实现这一过程的主要生物学途径如下： 刺激（应激源，stressor）受体器官（receptor organs）中枢神经系统（NS）垂体前叶促肾上腺素皮质激素（ACTH）肾上腺皮质部肾上腺皮质激素（主要是糖皮质激素）分泌靶组织、靶器官应激反应。,（四）应激的生理机制,1、应激警觉阶段的生理机制 神经系统感受应激源的刺激后，交感神经兴奋，引起直接由交感神经节前纤维支配的肾上腺髓质部迅速大量分泌儿茶酚胺类激素（包括肾上
8、腺素和去甲肾上腺素）作用于肌肉和脂肪组织，促进糖原的分解和脂肪组织的分解代谢，使血糖升高，血液中游离脂肪酸（FFA）升高，为“战斗或逃跑做好能量准备，其反应时间较为短暂。,2、应激反应抵抗阶段的生理机制（1）下丘脑-垂体-肾上腺-促肾上腺皮质激素释放因子肾上腺皮质激素（糖皮质激素、盐皮质激素）分泌。（2）糖皮质激素-皮质醇（醇）促进蛋白质的分解代谢和减少脂肪的贮存，为糖异生作用提供原料，起动员能源、提高血糖的作用；同时也降低炎症与过敏反应和某些免疫应答及抗毒作用，起提高机体总抵抗力的作用。（3）盐皮质激素（主要是醛固酮）分泌加强，促进钠、氯、水的存留和钾、磷、钙的排泄，维持电解质平衡 。,3.
9、应激反应衰竭阶段的生理机制 应激反应时间过长，皮质醇（酮）持续大量分泌，导致（1）对动物机体的免疫机能产生明显的抑制作用：血液中淋巴细胞和嗜酸性白细胞减少，引起淋巴器官萎缩，抑制细胞免疫，降低对某些疾病的抵抗力。（2）过多的糖皮质激素可造成机体氮的负平衡，抑制骨的钙化，使生长减慢，动物消瘦 。,随温度升高，热应激时间的延长，出现1.血清谷草转氨酶、谷丙转氨酶升高（糖异生）；2.乳酸脱氢酶升高（酵解、肝损伤）；3.碱性磷酸酶下降（磷酸化过程受抑，抑制合成代谢）；4.甲状腺素下降（抑制机体合成代谢）；5.血清总蛋白、清蛋白和球蛋白水平降低（蛋白质分解代谢增强，血浆蛋白在肝脏的合成受阻）*说明高温抑
10、制机体合成代谢，加强分解代谢氧化供能，各种参与分解代谢的酶活性显著增强。,三、热应激血液生理生化指标变化,四、热应激对体内抗氧化体系的影响,1.热应激的过氧化机制：（1）热应激时分泌大量的儿茶酚胺可以通过其本身构成氧化还原系统，产生自氧化现象，使氧自由基产生增多；（2）儿茶酚胺通过-肾上腺能受体使Ca2+内流而引发自由基及脂质过氧化物大量产生。2.热应激引发的过氧化损伤： 心、肝、肾组织发生脂质过氧化损伤，线粒体膜和粗面内质网结构遭到破坏，影响正常的能量、蛋白质代谢 。,3.热应激对体内抗氧化体系的影响 （1）热应激导致肾上腺素和糖皮质激素的大量分泌，使机体分解代谢加强，合成代谢削弱，导致抗氧
11、化营养物质的耗竭（如抗坏血酸等），也使某些抗氧化营养物质合成受阻（如蛋氨酸合成胱氨酸）（2）应激时动物采食量下降，使具有抗氧化作用的营养物质的摄入减少，从而削弱了机体自由基的清除能力，加剧过氧化损伤。,4.缓解热应激的抗氧化措施： 提高有抗氧化作用的营养物质，如维生素C、维生素E、维生素A、核黄素及锌、硒等的添加量。,五、温热环境对动物消化吸收的影响,1.在低于下限临界温度时，动物为了维持体温，能通过增加采食量来提高产热率，但低温加快食糜在消化道中的排空速度，使消化率下降。2.热应激时，动物为防止体温升高而降低采食量，流向肝肾和胃肠道的血量减少，小肠绒毛体积下降，小肠胰蛋白酶和糜蛋白酶活性下降
12、，但因消化道蠕动减弱，延长了食糜在消化道的停留时间，有利于微生物和消化酶的作用及已消化养分的吸收而使消化率略有提高；但在严重热应激下，出现呼吸性碱中毒，消化率下降 ，动物拒绝采食 。,3.热应激与呼吸性碱中毒及其缓解措施呼吸性碱中毒是指动物急剧的呼吸使体内CO2的呼出量明显增加，使血液中H+ HCO3-向生成CO2的方向移动，所以血液中H+和碱储浓度降低，导致呼吸性碱中毒：,H+HCO3-,饲粮中添加NH4Cl （有效的血液酸化剂）或添加NaHCO3提供HCO3-都能缓解热应激,环境温度对肉牛随意采食量的影响,猪在不同温度时的相对采食量,六、温热环境与养分代谢及需要量,1.温热环境影响动物能量
13、代谢变化（1）冷应激环境中，体内糖、脂肪和蛋白质分解代谢加强，总产热高于在温度适中区时的代谢产热。（2）热应激环境中，采食受限，但驱散体内余热过程中需增强能量代谢，总产热仍高于在温度适中区时的代谢产热。,六、温热环境与养分代谢及需要量,2.温热环境与蛋白质、脂肪代谢变化 一般而言，无论是低温或高温都使动物的尿氮排出增加，表明动物机体用于维持的蛋白质增加，当冷或热应激因维持的能量需要增加，能量摄入受到限制，机体动用蛋白质与脂肪就要分解作为能量来源。,3.热应激下的能量与蛋白质、氨基酸调控措施（1）热应激下采食量下降，能量摄入不足而维持能量需要却升高，可通过添加能值高、热增耗低且能降低食糜在胃肠道
14、流通速度的油脂加以缓解，饱和度高的油脂较饱和度低的油脂更为适宜。（2）在热应激采食量不足的条件下，适当提高饲粮蛋白水平和突出氨基酸平衡有助于兼顾生产性能与缓解热应激 。,六、温热环境与养分代谢及需要量,4.温热环境与矿物质代谢及需要量 环境温度变化通过肾上腺皮质等内分泌腺的活动，高温时大量出汗，低温时尿中排出量增多，体液及细胞内pH、渗透压的代偿性调节机能导致矿物质代谢的改变，表现为： 机体钾、镁、磷、硫和铁、铬和碳酸盐排出增多，氯的排出减少，使血中氯离子水平有升高的趋势；随热应激程度的加剧，尿中钠、钙、锰的排出量亦显著增加，从而影响血液中这些元素的平衡。,5.缓解措施： 热应激期间提高日粮中
15、矿物质水平是必要的，以补偿干物质摄入量的降低和某些矿物质排汇的增加 。,六、温热环境与养分代谢及需要量,6.温热环境与维生素代谢及需要量（1）应激中主要代谢途径之一是脂解作用，脂肪降解酸成乙酰CoA以及乙酰CoA然后进入三羧酸循环氧化供能过程中酶促反应的辅助因子包括核黄素、烟酸、泛酸、生物素、维生素B12、镁和钾等辅助因子。（2）极端应激情况下，动物通过生糖氨基酸被降解进入三羧酸循环途径，通过草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸转化为葡萄糖的糖异生作用加强。此过程也需要某些维生素（如烟酸）和矿物质（如镁）作为辅助因子 。,六、温热环境与养分代谢及需要量,7.温热环境与水的需要量（1）高温下，机体动员血管
16、外液体进入血液循环，血液含水量增多，血细胞压积（PCV）显著降低，说明需水量增加。（2）在热应激时，动物需水量急剧增加，其原因是体表蒸发散热的水分增加，水槽、饲料中水蒸发加快；空气湿度高，则需水量减少。*因此，热应激时应向动物提供充足的清洁的凉水。,8.缓解热应激的其他措施：（1）产蛋鸡饲粮中添加杆菌肽锌对生产性能的改善作用不显著，但高温下，饲粮中添加杆菌肽锌可大幅度提高产蛋鸡的生产性能；（2） 饲粮中添加维吉尼亚霉素1520mg/kg，在热应激条件下，增重、饲料效率和存活率都有所提高 ；（3）热应激期间奶牛日粮中添加真菌提取物（fungal extracts）可提高产奶量和降低直肠温度 。原
17、因：可能是抑制了肠道菌群的发酵产热。,（一）热应激情况下动物机体的营养代谢变化,1.热应激环境中，采食受限，但驱散体内余热过程中需增强能量代谢，总产热高于在温度适中区时的代谢产热；2.热应激因维持的能量需要增加，能量摄入受到限制，机体动用蛋白质和脂肪分解作为能量来源；3.热应激通过肾上腺皮质等内分泌腺的活动，高温时大量出汗，体液及细胞内pH、渗透压的代偿性调节机能导致矿物质代谢的改变；,4. 热应激增加脂解作用、三羧酸循环和糖异生作用的维生素代谢需要量：核黄素、烟酸、泛酸、生物素、维生素B12、镁和钾等辅助因子；5. 热应激使体表蒸发散热的水分增加导致需水量急剧增加；6. 热应激引发心、肝、肾
18、等组织脂质过氧化损伤，使抗氧化营养物质合成受阻而分解增加，同时因采食量下降导致抗氧化营养物质摄入不足，加剧机体的过氧化损伤。7. 动物急剧的呼吸使体内CO2的呼出量明显增加，导致呼吸性碱中毒。,（二）缓解热应激的营养调控措施,1. 热应激下的能量与蛋白质、氨基酸调控措施：（1）通过添加能值高、热增耗低且能降低食糜在胃肠道流通速度的油脂加以缓解，饱和度高的油脂较饱和度低的油脂更为适宜；（2）适当提高饲粮蛋白水平和突出氨基酸平衡有助于兼顾生产性能与缓解热应激； 2. 补偿因干物质摄入量降低和某些矿物质排出增加导致的矿物质损失。3. 添加脂肪分解与糖原异生代谢所需的维生素与微量元素。,4. 提供充足
19、的清洁的凉水 5. 缓解热应激的抗氧化措施：提高有抗氧化作用的营养物质，如维生素C、维生素E、维生素A、核黄素及锌、硒等的添加量。6. 缓解呼吸性碱中毒措施：饲粮中添加NH4Cl （有效的血液酸化剂）或添加NaHCO3提供HCO3-都能缓解热应激7. 添加杆菌肽锌、维吉尼亚霉素等抗生素，抑制肠道发酵产热,第二节 营养调控对生态环境的影响,随着经济发展，生活质量的提高，人类的环境保护要求也在不断地增强。 养殖对环境造成的污染，越来越引起世界各国的重视，尤其一些欧美国家，非常关心养殖生产对水源、土壤和空气质量的影响。 目前最引人注目的是畜禽水产养殖活动带来的臭味污染及其粪便尿排泄物中氮、磷及药物添
20、加剂等物质造成的污染。,一、养殖污染,1.畜禽臭味污染中恶臭成分为氨、硫化氢、吲哚、粪臭素（又名甲基吲哚）和硫醇类的有机物 2.氮、磷及药物添加剂恶化生态环境,动物生产特点：高污染,固体粪、灰尘、损失饲料,液体尿、废水,气体CH4,CO2,NH3NO,NO2,SO2,噪音,臭味,水污染,温室效应,直接危害人畜,二、防治措施,1.在饲料中添加一些除臭剂，如某些丝兰属植物的提取物，以天然沸石为主的偏硅酸盐矿石、绿矾和酶制剂等，以起到吸附、抑制、分解、转化排泄物中有毒有害成分的作用2.EM有效微生物技术 3.采用“理想蛋白氨基酸模型” 配置日粮；4.采用酶制剂（植酸酶）5.微生态制剂,1、准确预测动
21、物的营养需要，分阶段饲养和公母,分开饲养, 分阶段：可满足动物不同生长阶段的不同营养需要, 避免出现营养过剩或不足（有试验表明，多段饲养可提高饲料转化率70，尿氮可降低14.7，氨气排出量可降低16.8 ）。, 公母分开：可针对不同的营养需要进行日粮配制,大大提高饲料营养物质的利用率, 减少饲料浪费和对环境的污染。,2、利用理想蛋白质技术配制饲粮，降低饲粮蛋白质水平，减少氮的排出量。一般而言，饲粮添加第1-3限制性氨基酸，蛋白质降低2-4个百分点，N排泄量可减少20-30%。,3、应用生物活性物质提高养分利用和消化率,已成功应用的生物活性物质包括酶制剂、有机微量元素化合物、微生态制剂、除臭剂等
22、。,表2,添加植酸酶、加磷添加剂对50kg猪磷利用的影响,对照组(C)食入量g/d） 6.88粪中（g/d） 3.27a消化率） 52.77b尿中（g/d） 0.005b沉积（g/d） 3.57,C+植酸酶5.791.93b66.45a0.028b3.68,C磷酸盐9.85a4.29a57.02ab0.133a4.52,P值0.05,沉积/食入,52.16b,65.53a,46.98b,0.01,（）（韩延明等，1995）,4、限制某些饲料添加剂的使用,对环境有污染的一些饲料添加剂应限制使用，如高铜、高锌、砷制剂等。,5、合理调制饲料，提高饲料利用率,粉碎、混合、制粒（饲料颗粒化过程中的高温可使其中的淀粉、蛋白质熟化, 会改善蛋白质消化率,减少氮的排泄量）以及膨化（在适宜的膨化条件参数下,可提高一些氨基酸的利用率）等,可影响畜禽对饲料养分的利用率。,
