CC BY
74
УДК 631.22.012.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ КОРОВ К МАШИННОМУ ДОЕНИЮ
В.Е. Любимов, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ E-mail: [email protected]
Аннотация. Машинное доение и беспривязное содержание лактирующих коров являются теми факторами, к которым продолжается адаптация организма коров, обеспечивая не только его выживание, но и постоянное приспособление к окружающей среде и эволюционное развитие. Воздействия искусственных электромагнитных полей (ЭМП) являются мощным фактором, ослабляющим и снимающих нагрузку машинного доения на нейрорецепторную систему молочной железы коров, препятствуют возникновению воспаления вымени - мастита, облегчая и обеспечивая быстрые адаптационные реакции коров на раздражающее воздействие вакуума и сосковой резины доильного аппарата (ДА) и развитие молочной железы по стадиям лактации. Конструкция ДА не способствует увеличению продуктивности коров, и важными недостатками ДА являются легкость распространения инфекций вымени и возникновение мастита. Для устранения недостатков применения воздействия ЭМП на организм лактирующей коровы -кратковременность воздействия в процессе доения (выдаивание происходит максимум 10 мин.), питание генератора от электросети и устранение болезненной реакции коров на машинное доение при острых формах мастита - в лаборатории автоматизированных технологий производства молока и машинного доения ВИ-ЭСХ совместно с ООО «Токран» разработано компактное устройство «ЛОРЦ-ОЗ», состоящее из аппликатора вымени и генератора ЭМП ВЧ. Питание генератора ЭМП автономно и осуществляется от аккумуляторной батареи, обеспечивающей непрерывное воздействие ЭМП в заданной мощности в течение 96 ч. Ключевые слова: доильный аппарат, соматические клетки, адаптивные реакции, маститы коров, аппликатор вымени, электромагнитные поля, модуляция высокими частотами.
Всякая адаптация - это компромиссное приспособление одновременно к нескольким влияниям извне, причем такие влияния могут в большей степени противоречить друг другу. Стресс - это неблагоприятная ситуация, вызванная отклонениями от нормального способа существования, возникающая у животных и человека как следствие их адаптации к сложившимся, устоявшимся условиям жизни [1]. В период становления лактационной функции (после отела) в стадии раздоя нейрорецепторная система первотелок начинает испытывать регулярное раздражение вакуумом доильного аппарата (ДА). Не все первотелки адаптируются к возрастающей нагрузке раздражающих факторов на систему анализаторов и на механорецепторы молочной железы. Конструкция современных ДА при регулярных ежедневных дойках для вызова молокоотдачи обеспечивает раздражение рецепторного аппарата сосков вымени вакуумом и сосковой резиной пороговой силой - механическое раздражение вымени ин-
тенсивностью 2-2,2 кг/с, длительностью 40 с [2]. Одним из достоверных критериев адаптивной реакции к машинному доению является содержание соматических клеток в молоке. Коровы с чрезвычайно высоким содержанием соматических клеток в молоке вынуждены сильнее активировать «неспецифический защитный механизм» молочной железы и вследствие этого живут меньше. Средний возраст выбытия коров в Ганновере составил 62,5 мес. Для коров с высоко прикрепленным выменем отмечено низкое число соматических клеток. Во всех случаях, необходимо обеспечивать полноценную подготовку вымени к машинному доению, что служит профилактикой маститов [3].
При невыраженных реакциях на мастит-ный тест предлагается принимать число 500000 соматических клеток в 1 мл в качестве физиологической границы воспаления вымени [15]. Правила машинного доения рекомендуют производить подготовку вымени к машинному доению с обязательным мас-
сажем не менее 25 с, обеспечивая стимуляцию рецепторного аппарата вымени в течение 40-50 с. Подготовка вымени должна быть комплексным процессом, который обеспечивает непрерывное механическое раздражение вымени и особенно сосков, и сразу же, не позже чем через 10 с, на соски должны быть надеты доильные стаканы (ДС) [3]. В действительности же, на практике, в условиях поточной системы оператор тратит на подготовку вымени всего около 30 с без массажа, часто пренебрегая даже сдаиванием первых струек в кружку.
Подготовка к машинному доению на установке «Елочка» ЗАО Татищево:
1. Подход оператора к корове в доильном станке 5±0,8 с;
2. Подмывание вымени 10,6±0,9 с;
3. Протирание сосков насухо 4,6±6 с;
4. Сдаивание первых струек в кружку 12 ±4,6 с;
5. Подключение доильных стаканов 7,3 ±2,5 с.
Итого 39,5 с
На доильном роботе перед подключением ДС моют только соски 10-20 с. Этого времени и этих операций недостаточно для полноценной стимуляции и реализации рефлекса молокоотдачи [7]. Кроме того, даже при одинаковой продуктивности четвертей, время их выдаивания неодинаковое, причем различия доходят до 2,5 мин. [13].
Считается, что эта величина механического раздражения является пороговой для большинства коров на МТФ, но у многих животных такое раздражение повышает общую чувствительность сосков и создает ощущение боли - коровы вынуждены терпеть машинное доение. И прежде чем происходит рефлекс молоковыведения, наряду с возбуждением лактационного центра, поток возбуждения формирует центр боли, что тормозит, замедляет образование и выделение окситоцина из гипофиза. Диапазон терпения каждого животного при ежедневном раздражении рецепторов сосков ДА на протяжении нескольких месяцев можно оценить по количеству субклинических маститов - в Европе в молочном скотоводстве допусти-
мым считается 20% уровень заболеваемости маститом [1].
Машинное доение и беспривязное содержание лактирующих коров являются теми факторами, к которым продолжается адаптация организма коров, обеспечивая не только его выживание, но и постоянное приспособление к окружающей среде и эволюционное развитие. Воздействия искусственных электромагнитных полей (ЭМП) являются мощным фактором, ослабляющим и снимающим нагрузку машинного доения на нейрорецеп-торную систему молочной железы коров, облегчая и обеспечивая быстрые адаптационные реакции коров на раздражающее действие ДА на различных стадиях лактации [8].
Установлено, что теленок в такте извлечения молока из соска воздействует на него микроколебаниями с частотой 5-22,5 Гц (наибольший вклад вносят колебания 10 Гц), вызывающими рефлекс молокоотдачи, и оттягивает вымя вниз со средним усилием 16 Н, во время сглатывания и последующего подталкивания вверх - 9 Н [12]. Кривая интенсивности молокоотдачи слагается из периода нарастания - 10-15 с или первой минуты доения, и периода «плато» - равномерного интенсивного выдаивания, который у легкодойных коров продолжается 1,5-2 мин., столько же продолжается 3-й период - неинтенсивного молоковыведения; у тугодойных - 5-6 мин., а период неинтенсивного молоко-выведения - в меньшей степени [14].
У первотелок повышение секреции одновременно снижает выработку факторов естественной резистентности: уменьшаются концентрации лактоферрина и лейкоцитов в молоке, падает активность фагоцитов. Второстепенной причиной, вызывающей мастит, является недостаточность сжимающей мускулатуры сосков из-за снижения кровоснабжения вследствие травмирования тканей молочной железы [2]. Основные причины, нарушающие физиологичную работу ДА: неравномерный уровень вакуума, неправильная установка числа пульсаций, изменяющийся в течение эксплуатации диаметр сосковой резины - ее изношенность. Повышение вакуума вызывает гиперемию сосков
и воспаление отдельных четвертей [9]. Интенсивное механическое раздражение рецепторов сосков в течение 30-60 с приводит к повышению внутривымянного давления -набуханию и напряжению сосков. Как правило, дояр из соображений экономии труда обходится без полноценной подготовки коровы к доению. Результаты такого пренебрежения физиологией - медленное увеличение молокоотдачи и удлинение додаивания. Отрицательным моментом является то, что вырабатывается условный рефлекс на такую подготовку и доение.
Недостаточная предварительная стимуляция (из-за чего окситоцин выделяется фракциями) приводит к снижению молочного потока, возникновению бимодальности кривой молокоотдачи, холостому доению и повышению продолжительности додаивания, снижению общего удоя. Бимодальность кривой молокоотдачи служит показателем стресса. ДА без автоматической стимуляции не обеспечивают полноценную молокоотдачу у большинства коров. Потребность в стимуляции сильно варьирует. От 30-40% коров имеют молокоотдачу по бимодальному типу. Очевидно, что продолжительная стимуляция вымени значительно снижает время додаивания и улучшает состояние сосков. Долгое додаивание и холостое доение чрезмерно воздействуют на открытый сосковый канал и его отверстие, нарушая кровообращение, возникают условия для проникновения возбудителя болезней, замедляется закрытие канала и повышается опасность инфекций.
Установлено, что у коров с высокой продуктивностью и в начале лактации продолжительность стимуляции меньше, чем у коров с низким удоем и в конце лактации вследствие большей продолжительности выдаивания цистернального молока. Предложена автоматическая стимуляция с частотой от 90 до 300 мин-1 в течение 20-50 с, заменяющая физически нелегкую ручную стимуляцию 12 с. Процесс стимуляции определяется по потоку молока, при достижении порога (от 150 до 500 г/мин) автоматика переключается на нормальное доение. Но у легкодойных коров такая стимуляция не обес-
печивает необходимого эффекта, и необходим более высокий порог переключения со стимуляции на нормальное доение с повышением времени задержки с 5 до 25 с. Проблемы автоматической стимуляции, приводящие к бимодальности кривой молокоотда-чи - малое время стимуляции; сильная стимуляция; у коров с припухшим выменем -повышение внутривымянного давления вызывает боль-стресс и сброс ДА. Рекомендуется отключать стимуляцию в первые дни доения после отела [11].
Изменения электрофизиологических показателей организма коровы, характеризующие состояние сердечно-сосудистой системы, значительно изменяются при различных функциональных нагрузках: доении, фиксациях, переводах и являются адаптивными реакциями организма коровы на рефлекторное раздражение нервно-сосудистого аппарата вымени; процесс доения рассматривается как естественная функциональная проба для определения тонуса вегетативного отдела нервной системы [4,5,8]. Установлено, что доение учащает работу сердца, изменяет ЭКГ, усиливает и учащает дыхание коров, отмечено резкое учащение частоты сердечных сокращений (ЧСС) коровы и ее плода после постановки ДА на вымя [6]. У высокопродуктивных лактирующих коров с высоким обменом веществ частота дыхания (ЧД) превышает ЧД среднепродуктивных на 1012% и низкопродуктивных - на 15-17% [5]. Известно, что по мере повышения эмоциональной и половой нагрузок у животных наблюдается закономерность уменьшения электрокардиографических (ЭКГ)-интерва-лов: R-R, Б-Т, Т-Я, Р^ и возрастание амплитуды зубцов Т и Р при уменьшении диастолы сердца, показывая высокую информативность реакции животного на изменения условий окружающей среды [17].
Установлена динамика физиологических изменений, происходящих в организме коровы при подготовке, в процессе и после машинного доения, и закономерность специфических вегетативных реакций коров на применение режимов ЭМП 15,20,30 и 40 Вт. Воздействия исследованных режимов ЭМП
УВЧ при машинном доении вызывали повышение числа соматических клеток, лизо-цима, жира в молоке и не оказали значительных изменений в работе сердечно-сосудистой системы организма опытных коров. Воздействие ЭМП в режиме 15 Вт достоверно снижало нагрузку машинного доения на сердечно-сосудистую систему коров и является оптимальным для стимуляции рефлекса мо-локоотдачи, создания доминанты лактации у коров. Положительный эффект применения режимов ЭМП УВЧ во время машинного доения является существенным фактором, ускоряющим адаптацию коров к доению и обеспечивающим профилактику возникновения маститов. Электрофизиологические параметры являются показателями адаптивных реакций коров на исследованные раздражающие факторы: машинное доение и воздействие ЭМП УВЧ [4,8].
Существенным недостатками применения ЭМП УВЧ в процессе доения являются: малое время воздействия ЭМП на организм лактирующей коровы - выдаивание происходит максимум 10 мин., и необходимость подключения питания генератора ЭМП к электросети, а также для коров с повышенной реакцией на болезненное машинное доение при острых формах мастита - необходимость применения универсальных станков для фиксации [18].
Для устранения этих недостатков воздействия ЭМП на молочную железу коров на промышленной МТФ в лаборатории автоматизированных технологий производства молока и машинного доения ВИЭСХ совместно с ООО «Токран» разработано компактное устройство - аппликатор вымени с генератором «ЛОРЦ-03». Питание генератора осуществляется от аккумуляторной батареи, обеспечивающей непрерывное воздействие ЭМП в заданной мощности в течение 96 ч.
Методика. Воздействие частотно-резонансной терапии для лечения маститов коров проводили аппаратом «ЛОРЦ-03», излучающим ЭМП на несущей частоте 27 МГц, в течение 8-9 часов в 8-9 режимах. Диапазон резонансных частот генератора (1-500 кГц), определенных возбудителей мастита у опыт-
ных коров не выявляли и ставили программы частот на все возможные патогены, вызывающие мастит. Животных подбирали с повышенным содержанием количества соматических клеток в пробах не менее 1 млн по результатам исследования проб молока областной лабораторией. Ветеринарный врач хозяйства по клиническим признакам состояния пораженной четверти (болезненность при сдаивании, припухлость) и с помощью кенотеста диагностировал мастит: от 2-х до 4-х крестов. За время воздействия опытных коров доили два раза по принятой в хозяйстве технологии доения, не снимая «ЛОРЦ-03». Считали частоту дыхательных движений (ЧДД) до, во время и после машинного доения. ЭКГ снимали электрофизиологическим комплексом «Конан» Кулаичева А.П.
У коровы №3854 перед воздействием «ЛОРЦ-03» количество соматических клеток было 5010 млн по результатам кенотеста 4+ передней и задней правых четвертей вымени. Перед воздействием «ЛОРЦ-03» увеличение ЧСС по интервалам R-R на ЭКГ на 1%. Перед воздействием «ЛОРЦ-03» ЭМП (фон), при машинном доении в первые две минуты - увеличение ЧДД этой коровы на 3±0,8 ДД, что составило 17,4%. Возможно, учащение дыхания произошло при снижении активности вазомоторного центра вследствие отравления нейронов центра токсинами микрофлоры, вызвавшей мастит.
После трех 8-часовых сеансов воздействий количество соматических клеток в пробах молока из больных четвертей снизилось до 710 тыс., а проба кенотеста с содержимым пораженной четверти показала 2+. После первого 8-часового сеанса применения «ЛОРЦ-03» в первые две минуты доения возникает учащение дыхания на 1,5%. После 8-часового воздействия «ЛОРЦ-03» перед началом машинного доения (одеванием доильных стаканов) - увеличение ЧСС по интервалам R-R на ЭКГ на 1%, увеличение ЧДД у трех опытных коров на 2%. Показатели дыхания (ЧДД) и сердечной деятельности (ЧСС) являются адаптивными реакциями коров и отражают рефлекторные реакции лак-тирующего организма на пороговые и сверх-
пороговые раздражения, возможные при воздействии ЭМП. Режимы частотно-резонансной терапии ощущаются организмом коровы как сильный раздражитель после первого 8-часового сеанса воздействия ЭМП и как слабый раздражитель - во 2-й и 3-й сеансы воздействия ЭМП и начинают восприниматься животными как условные раздражители, ослабляющие раздражающее действие машинного доения на рецепторную систему молочной железы коров.
Заключение. Проведено 68 сеансов воздействия на 19 коров с клиническими и субклиническими признаками мастита, установленными по кенотесту и подтвержденными результатами исследования проб молока областной лабораторией. После воздействия ЭМП выздоровело 3 коровы - в пробах молока из больных маститом четвертей снизилось количество соматических клеток до 250-350 тыс/мл, у 12 животных отмечено значительное улучшение состояния вымени со снижением количества клеток в пределах 400-600 тыс. Анализ 8 записей ЭКГ от 4-х коров в 1 -й, 4-й и 9-й часы воздействия аппарата «Л0РЦ-03» не обнаружил увеличения ЧСС, изменений комплекса QRS и R-R-ин-тервалов, что показывает хорошую компенсаторную реакцию сердечно-сосудистой системы коров на частотно-резонансное воздействие. Воздействие ЭМП улучшает кровообращение в альвеолярной ткани системы лактирующей молочной железы и капиллярной сети легких коров, что подтверждается снижением количества соматических клеток в молоке. Режимы воздействия ЭМП не оказали существенной нагрузки на сердечную деятельность коров.
В начале машинного доения наблюдали кратковременное (в течение 80 с) учащение работы сердца коров, что является рефлекторной реакцией на раздражение системы рецепторов нервно-сосудистого аппарата вымени высоким вакуумом - 450 мм рт. ст., используемого на МТФ. Частотно-резонансное воздействие ЭМП аппаратом «Л0РЦ-03» снижает нагрузку машинного доения - раздражающее влияние вакуума доильного аппарата на рецепторную систему молочной
железы коров, и ослабляет сердечно-сосудистую реакцию животных. Выводы.
1. Снижение количества соматических клеток в молоке от пораженной маститом четверти вымени до нормы после одного 8-часового сеанса воздействия ЭМП является важным показателем адаптивной реакции коров.
2. Испытания воздействия частотно-резонансной терапии для лечения маститов коров аппаратом «ЛОРЦ-03», излучающим ЭМП на несущей частоте 27 МГц, показали эффективность применения разработанной конструкции аппликатора вымени, являющегося компенсаторным приспособлением, ставшим одним из главных факторов, обеспечивающих клиническое выздоровление вымени коров от мастита.
Литература:
1. Ковальчикова М. Адаптация и стресс при содержании и разведении с.-х. животных. М.,1978. 271 с.
2. Кокорина Э.П. Условные рефлексы и продуктивность животных. М.,1986. 335 с.
3. Вильфрид Б. Многофункциональная суперкорова -где она? // Новое сельское хозяйство. 2005. №6. С.70.
4. Адаптивные реакции вымени при стимулирующем воздействии ЭМП УВЧ // Тр. МВА. М., 1985. С. 56.
5. Ипполитова Т.В. Физиологические параметры центральной нервной, симпатоадреналовой и сердечнососудистой систем коров в процессе адаптации к промышленной технологии: автореф. дис. д.б.н. М., 1992.
6. Мурзакулов У.З. Влияние дифференцированного вакуума на функциональное состояние коровы и плода при машинном доении: дис. к.в.н. М., 1982.
7. Роботизированное доение коров в условиях Калужской области // Сб. тр. КНИИСХ. Калуга, 2016. С. 302.
8. Любимов В.Е. Влияние электромагнитного поля ультравысокой частоты на молочную железу коров при машинном доении: автореф. дис. к.б.н. М., 2004.
9. Королев В.Ф. Доильные машины. М., 1969.
10. Хахенберг С. Ищем слабое звено // НСХ. 2017. №1.
11. Кансволь Н. Эффективное доение при полном комфорте // НСХ. 2009. №1. С. 56-59.
12. Ожигов В.П. Уточнение требований к аппаратам для доения с.-х. животных // МЭСХ. 2007. №12. С. 20.
13. Еремин А.Г. Зоотехническое обоснование выбора доильных машин. М.,1973. 111 с.
14. Крейлис М.Л. Физиология молокоотдачи и практика доения коров: автореф. дис. д.б.н. Харьков, 1987.
15. Ветеринарно-санитарные и зоогигиенические проблемы промышленного животноводства. М.,1979.
16. Емельянова А.С. Связь функционального состояния сердечно-сосудистой системы и молочной про-
дуктивности коров по электрокардиографическому обследованию: автореф. дис. д.б.н. Рязань, 2011. 17. Пат. №2616360 РФ. Станок для искусственного осеменения телок и коров / Любимов В.Е. и др. Опубл. 14.04.17.
Literatura:
1. Koval'chikova M. Adaptaciya i stress pri soderzhanii i razvedenii s.-h. zhivotnyh. M.,1978. 271 s.
2. Kokorina EH.P. Uslovnye refleksy i produktivnost' zhivotnyh. M.,1986. 335 s.
3. Vilfrid B. Mnogofunktional'naya superkorova - gde ona? // Novoe sel'skoe hozyajstvo. 2005. №6. S.70.
4. Adaptivnye reakcii vymeni pri stimuliruyushchem voz-dejstvii EHMP UVCH // Tr. MVA. M., 1985. S. 56.
5. Ippolitova T.V. Fiziologicheskie parametry central'noj nervnoj, simpatoadrenalovoj i serdechno-sosudistoj sis-tem korov v processe adaptacii k promyshlennoj techno-logii: avtoref. dis. d.b.n. M., 1992.
6. Murzakulov U.Z. Vliyanie differencirovannogo vakuu-ma na funkcional'noe sostoyanie korovy i ploda pri mash-innom doenii: dis. k.v.n. M., 1982.
7. Robotizirovannoe doenie korov v usloviyah Kaluzh-skoj oblasti // Sb. tr. KNIISKH. Kaluga, 2016. S. 302.
8. Lyubimov V.E. Vliyanie ehlektromagnitnogo polya ul'-travysokoj chastoty na molochnuyu zhelezu korov pri ma-shinnom doenii: avtoref. dis. k.b.n. M., 2004.
9. Korolev V.F. Doil'nye mashiny. M., 1969.
10. Hahenberg S. Ishchem slaboe zveno // NSKH. 2017. №1.
11. Kansvol' N. EHffektivnoe doenie pri polnom komforte // NSKH. 2009. №1. S. 56-59.
12. Ozhigov V.P. Utochnenie trebovanij k apparatam dlya doeniya s.-h. zhivotnyh // MEHSKH. 2007. №12. S. 20.
13. Eremin A.G. Zootekhnicheskoe obosnovanie vybora doil'nyh mashin. M.,1973. 111 s.
14. Krejlis M.L. Fiziologiya molokootdachi i praktika doeniya korov: avtoref. dis. d.b.n. Har'kov, 1987.
15. Veterinarno-sanitarnye i zoogigienicheskie problemy promyshlennogo zhivotnovodstva. M.,1979.
16. Emel'yanova A.S. Svyaz' funkcional'nogo sostoyaniya serdechno-sosudistoj sistemy i molochnoj produktivnosti korov po ehlektrokardiograficheskomu obsledovaniyu: avtoref. dis. d.b.n. Ryazan', 2011.
17. Pat. №2616360 RF. Stanok dlya iskusstvennogo ose-meneniya telok i korov / Lyubimov V.E. i dr. Opubl. 14.04.17.
THE PHYSIOLOGICAL PARTICULARITIES OF THE COWS ADAPTIVE REACTIONS TO MACHINE MILKING V.E. Lubimov, candidate of biological sciences, senior researcher Federal research agriculture centre VIM
Abstract. The lactating cows' machine milking and tie free keeping are the factors of cows organism adaptation's continue, ensuring not only its survival but also its constant environment adaptation and evolutionary development. The artificial electromagnetic fields' (EMP) exposures are a powerful factor, that reducing and removing the load of milking on neuroreceptor system of the cows' mammary gland, preventing the udder inflammation occurrence -mastitis, facilitating and providing cows' fast adaptive response on irritate effect of vacuum and teat rubber of mil king machine (YES) and mammary gland's development by lactation's stages. The YES design does not help of the milk production increasing and YES important drawback is the udder infections' ease of distribution and mastitis. To eliminate the EMP disadvantages' impact on the lactating cows body: short-time impact during the milking process - the milking duration is 10 minutes maximum, generator's power from the electro set and the cows painful reaction to machine milking eliminating at the mastitis acute forms - in laboratory of milk production's automated technologies and machine milking of VIESH in cooperation with OOO "Tokran" is designed "LORZ-03"compact unit, consisting of an udder applicator and the V Ch EMP generator. The EMP generator power is autonomous and is formed by accumulator battery, providing continuous EMP exposure at a given power for 96 h. Keywords: milking machine, somatic cells, adaptive responses, mastitis's of cows, udder applicator, electromagnetic fields, high frequencies modulated.
