CC BY
12
Научная статья
УДК 612.014.4:636.22/.28.03
doi: 10.47737/2307-2873_2023_41_120
ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ИА КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ СПЕРМОПРОДУКЦИИ БЫКОВ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ
©2023. Елена Николаевна Нарышкина
Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ имени академика J1.K. Эрнста, Дубровицы, Россия, [email protected]
Аннотация. Исследования по влиянию климатических метеопараметров (температура воздуха, атмосферное давление, относительная влажность) на выработку спермопродукции у 226 быков голштинской породы разного возраста были проведены на территории Московского региона за период 2012-2016 гг. Для этого использовали архивные данные метеостанции 27523 (http:rp5.ru). В связи с высокой динамикой колебания метеопараметров в течение сезонов года, сам фактор «сезон» оказывает небольшое влияние на количественные показатели спермопродукции 0,1...0,5%. В то время как непосредственное влияние метеопараметров следующее: температура окружающей среды 3,1...3,7, атмосферное давление 2,7...3,1% и относительная влажность 2,9... 3,8%. При среднесуточной температуре выше 27,4 °С значения объёма эякулята и количество сперматозоидов достоверно ниже на 0,85 мл (Р>0,05) и на 1,13 млрд (Р>0,01) соответственно. При понижении температуры ниже -17,3°С значения всех количественных признаков также ухудшаются: объем эякулята меньше на 0,6 мл (Р>0,05); общее количество сперматозоидов снижается на 1,6 млрд (Р>0,01). В диапазоне среднесуточной температуры окружающей среды +14,2...+24,7 и -6,8...-17,3 количество бракованных эякулятов ниже на 1,6...1,9%. Комфортным для организма животного является атмосферное давление 760... 762 мм рт.ст. Отклонения +-Зо, при котором давление более 777 и менее 746 мм рт.ст. отмечается снижение объема эякулята на 0,47... 0,42 мл, общее количество сперматозоидов и концентрация их в 1 мл также снизилась на 0,7... 0,8 млрд (Р>0,05) и на 0,06 млрд/мл соответственно, при этом количество бракованных эякулятов увеличивалось на 1,35... 1,71%. Относительная влажность достоверного влияния на количественные значения спермопродукции не оказала. Вместе с тем, наблюдалась тенденция увеличения доли бракованных эякулятов на 0,3... 0,5%.
Ключевые слова: метеопараметры, температура окружающей среды, атмосферное давление, относительная влажность, спермопродукция, бык-производитель
Введение. На качество спермопродукции быков-производителей влияет широкий спектр генетических и паратипических факторов, в том числе климатические метеорологические параметры окружающей среды.
Рядом ученых было всесторонне изучено влияние сезона года и метеофакторов на качество спермопродукции быков-производи-телей. Несмотря на то, что полученные данные по использованию быков-производителей в
некоторой степени противоречивы из-за различия климатических условий, условий микроклимата и окружающей среды, в которых проводились исследования, большинство выводов свидетельствует о том, что даже непродолжительное воздействие аномально высоких или низких метеопараметров негативным образом сказывается на качестве спермопродукции производителей в разные возрастные промежутки времени [1, 2, 3, 4, 5, 6].
Влияние сезона года может быть обусловлено такими факторами, как температура окружающей среды, относительная влажность, продолжительность фотопериода, структура кормления и качественный состав корма и другие [4]. Причем, параметры качественных и количественных показателей спер-мопродукции быков-производителей достоверно коррелируют с климатическими метеофакторами, в т.ч. и в умеренной зоне, и в большей степени влияют на качество семени за 1... 2 месяца до взятия спермы, чем в день взятия эякулята [7]. Так, повышение среднесуточной температуры окружающего воздуха на фоне повышенной относительной влажности отрицательно сказывается на биотехнологических показателях спермопродукции, что ведет к росту доли бракованных эякулятов [8].
Сперматогенез быков-производителей является непрерывным и четко последовательным процессом формирования спермиев от сперматогонии до сперматозоидов и происходит по всей внутренней поверхности извитых канальцев семенника. Причем, каждый этап имеет фиксированную и постоянную продолжительность [9].
Местом, где происходит накапливание, полное созревание и дальнейшее хранение спермиев является придаток семенника. Благодаря тому, что в канале придатка не хватает кислорода и слабокислая реакция среды, спермин находятся в состоянии анабиоза, сохраняя при этом свою энергию. Продолжительное воздействие аномальных метеорологических факторов отрицательно влияет на функциональное состояние гематотестикулярного барьера, главной функцией которого является защитная реакция мейотически делящихся сперматоцитов и сперматид, а также сперма-тид, находящихся в фазе конденсации хроматина от веществ, способных вызвать нежелательные генные мутации [10]. Сперматозоиды восприимчивы к воздействию теплового стресса на разных стадиях сперматогенеза, особенно уязвимы во время мейоза, до того, как произошло уплотнение ДНК, что в свою
очередь влияет на фертильность семени. Оптимальной температурой окружающей среды для выработки спермы считается 15-18°С в течение всего периода сперматогенеза [5].
М.В. Rahman и др. (2018) отметили, что при повышении температуры окружающей среды возникает потребность в кислороде для поддержания аэробного метаболизма в семенниках. При увеличении температуры семенников, кровоток в них увеличивается очень незначительно, что ведет к гипоксии. В результате происходят качественные изменения сперматозоидов. В случае повышения температуры окружающей среды до 37 °С и более с относительной влажностью воздуха 81% в течение 12 ч в сутки 17 дней подряд было обнаружено в эякуляте до 30-40% морфологически аномальных сперматозоидов (в основном скрученные хвосты и поврежденные головки) с уменьшением общего количества сперматозоидов, концентрации и подвижности [1].
По результатам исследований А.И. Авилова и др. (2019) влияние аномально высокой температуры окружающей среды свыше 30°С (зона комфорта -до +25-27 °С), атмосферного давления более 775 мм рт.ст. (зона комфорта -755...765 мм.рт.ст) значения общего объема эякулята быков-производителей ниже на 19-43% (Р<0,001), также снижается концентрация и общее количество сперматозоидов для всех возрастных групп. В 2-4 раза увеличиваются предполагаемые потери выхода качественных доз семени. Вместе с тем, адаптивные способности организма быков позволяют противостоять кратковременным экстремальным условиям окружающей среды. Быки-производители в возрасте 2,5-5 лет наиболее устойчивы к кратковременному аномальному температурному фону и высокому атмосферному давлению [11].
Исследования N. Llamas-Luceno и др. (2020) также подтверждают негативное влияние чрезмерно высокого температурно-влаж-ностного фона в период сперматогенеза, выраженное снижением фертильности семени бы-ков-производителей в возрасте старше 3-х лет и получением некачественных эякулятов в 3,8
раза больше в сравнении с молодыми быками менее 3-х лет [12].
Основной целью исследований являлось изучение влияния паратипических и генетических факторов на фенотипическую изменчивость основных показателей спермопродук-ции быков-производителей разного возраст.
В задачи исследования входило:
- изучение динамики изменения физических свойств окружающей среды по сезонам года в 2012-2016 гг.;
- обобщить данные по воздействию сезона года и общеклиматических величин (темп, окружающей среды, атм. давление, отн. влажность) окружающей среды на величину количественных признаков спермопродукции быков-производителей разного возраста;
- используя дисперсионный анализ, определить степень влияния таких факторов, как возраст, Т°С, Рмм рт.ст., 11%, быка-произ-водителя на количественные признаки эякулята.
Методика. Исследования проводились с использованием данных за 2012-2016 гг. по основным количественным значениям в эяку-лятах 226 быков-производителей голштин-ской породы, рожденных в 2002-2014 году. В
2012 г. исследовано 5664 эякулята 119 быков-производителей, в 2013г. - 5551 эякулят 130 быков, в 2014 г. - 5802 эякулята 152 быков, в 2015 г. - 4653 эякулята 148 быков и в 2016 г. -5525 эякулятов 138 быков-производителей.
Количественные признаки собственной продуктивности быков-производителей:
объем эякулята, мл; общее количество сперматозоидов в эякуляте, мл; концентрация сперматозоидов, млрд/мл; количество бракованных эякулятов (объем эякулята менее 0,5 мл, концентрация сперматозоидов менее 0,8 млрд/мл, подвижность менее 7 баллов) [13].
Провели анализ влияния метеорологических факторов на выработку спермопродукции у быков-производителей. Для этого использовали архивные данные метеостанции 27523 (http:rp5.ru): темп, окружающей среды, °С; атм. давление на уровне моря, мм рт.ст.; отн. влажность, %.
Для оценки влияния исследуемых метеорологических факторов на количественные показатели собственной продуктивности применили дисперсионный анализ с использованием статистической модели:
Yikjaomn = М- + year; + seasonk + agej + Та + Р0 + Um + Sn + eikgaomn, (1)
где
уijaomn - значение показателя собственной продуктивности быка-производителя;
ц- среднее значение;
yean - фикс, i-й учетный год;
seasonk - k-й сезон года;
agej - возраста j-го быка на момент взятия эякулята;
Та - темп, окружающей среды, °С;
Ро-атм. давление, мм.рт.ст;
Um - отн. влажность, %;
sn - n-й бык-производитель;
eijaomn -ошибка.
Для определения степени влияния температурного стресса в летний период на выход бракованного эякулята использовали индекс THI (Temperature Humidity Index), предложенный NRC (National Research Council, 1971),
представляющий собой комбинацию двух переменных температуры окружающей среды и относительной влажности воздуха [14]:
ТН1 = (1.8 *Т + 32) - (0.55 - 0.0055 * ЯН) * (1-8 *Т — 26), (2)
где ТН1 - температурно-влажностный индекс; Т - температура окружающей среды, °С; ЯН - относительная влажность, %.
ТН1 разделен на категории в соответствии с уровнем теплового стресса: <71 зона теплового комфорта (при условии, что ТН1 не опускается ниже термонейтральных условий, что вызывает холодовой стресс); от 72 до 79 -умеренный тепловой стресс; от 80 до 90 - более выраженный тепловой стресс; >90 - сильный тепловой стресс.
Статистический, дисперсионный анализ, проверку гипотез о достоверности влияния различных факторов на фенотипическую оценку изменчивости показателей собственной продуктивности проводили с использование языка Я в среде Г^исПо [15]. При проверке значимости (достоверности влияния факторов) использовали Б-критерий Фишера при заданном уровне значимости а=0.05.
Результаты. К паратипическим факторам, оказывающим влияние на качество спер-мопродукции быков-производителей, относят также метеорологические изменения в течение года. Как было сказано выше, длительное воздействие аномально высоких (низких) метеорологических величин, отклоняющихся от норм определенного региона, где используются быки-производители, оказывает негативное влияние на качество их эякулята.
Климатические сезонные колебания обусловлены такими физическими свойствами окружающей среды, как температура (Т°С), атмосферное давлени (Р, мм рт.ст.), относительная влажность (II, %), скорость движения и направление воздушных масс, ионизация и другие физические свойства. Мы рассмотрим влияние первых трех.
В преобладающем на территории нашей страны умеренном поясе (к которому относится и Московский регион) выражена сезонность времен года — весна, лето, осень и зима,
которые разделяются по термическим значениям (рис. 1).
В зимний период температура в среднем -5...-12°С, опускается до -26...-28...-32 (кратковременно, в ночное время), с оттепелями до 0 °С. Летний период - самый тёплый, со среднесуточной температурой +17...+19 до 33 °С (в обеденное время). Весенне-осенний период характеризуется примерно одинаковым разбросом температурного фона.
В качестве показателя, характеризующего атмосферное давление, приняли давление, приведённое к уровню моря. В норме атмосферное давление на уровне моря - 760 мм рт.ст., при котором организм животного ощущает себя наиболее комфортно. Среднесуточный показатель атмосферного давления за ряд лет был на уровне 750...760 мм рт.ст. (в пределах нормы). Причем, наиболее сильные перепады давления наблюдаются в зимний (740 мм рт.ст. и ниже с температурой около °С и влажностью 80% и более...до 792 мм рт.ст. с температурой ниже 25°С) и в осенний период (737 мм рт.ст. с влажностью более 90% и температурой +8...+12°С до 787 мм рт.ст.). В летний период давление сохранялось на уровне 750...769 мм. рт.ст., в весенний период -736...778 мм рт.ст.
Влажность воздуха характеризуется содержанием в нем водяных паров. Высокие показатели относительной влажности более 95% преимущественно в осенне-зимний период, в начале весны (март) и в конце лета (август). Весенний период характеризуется большой динамикой разброса 18...99%. В летний период влажность более 90% наблюдается преимущественно в августе.
3
I
г ■
i
г
— -
i
5 700 • 2
2 rja-<
rjo-
5 »»•
В
¡5 2
х б
5
1
Т
1
433
в
л т
В
|Г
| Л
ш
г
»14
m
X
в
ат
f~~l iiui Q вгспв □ .-»по Q мгяъ
Рис 1. Средние значения климатических метеопоказателей за период 2012...2016 гг. Fig. 1. Average values of climatic weather forecasters for the period 2012-2016
Метеорологические показатели, характеризующие сезон года, могут влиять на процесс сперматогенеза быков-производителей и количественные показатели спермопродук-ции. К примеру, сезонные колебания, связанные с продолжительностью фотопериода, влияют на концентрацию лютеинизирующего гормона, тестостерона и мслатонина. что. в свою очередь, влияет на процесс сперматогенеза.
В условиях умеренного климата, в которых проводилось настоящее исследование, сезон года, метеорологические показатели и возраст быков-производителей оказывали влияние на количественные показатели спермо-продукции (табл. 1).
Наибольшее влияние (г|. %) на показатели спермопродукции оказал сам бык-производитель: объем эяку лята - 28,9, общее количество сперматозоидов - 17.8, концентрация в I мл-30,1%.
Сезон года оказывает небольшое влияние 0,1... 0,5%. Это может быть связано с тем, что в течение сезона высокая динамика колебания температуры окружающей среды, атмосферного давления и относительной влажности (зимой может пойти дождь и наблюдаться плюсовые температуры, поздней весной может быть прохладно, как осенью, а осенью тепло, как летом).
Непосредственно влияние параметров окружающей среды на количественные показатели спермопродукции выше и составляют: температура окружающей среды 3,1...3,7, атмосферное давление 2,7...3,1% и относительная влажность 2,9...3,8% (табл. 1).
Таблица 1
Влияние различных факторов на показатели спермопродукции быков-производителей голштинской породы
Показатели Объем эякулята, мл.
Температура окружающей среды, Т°С Атмосферное давление, мм рт.ст. Относительная влажность, %
Df F value л,% F value л,% F value л,%
Год 4 195 4*** 1,9 194 7*« 1,9 195 9*** 1,9
Сезон года 3 69,7** 0,5 69,5** 0,5 69,8** 0,5
Возраст, лет 9 132,2*** 3,0 131,8*** 3,0 132 5*** 3,0
T/P/U 384/319/4 00 2*** 3,1 2,8 3,3
Бык 225 50,8*** 28,9 50,56** 28,8 5Q 9*** 28,9
Residuals (остаток) 24720/ 24785/ 24704 62,5 62,8 62,3
Общее количество сперматозоидов, млрд.
Год 4 293,0*** 3,5 291,62*** 3,5 293 1 *** 3,5
Сезон года 3 56,1** 0,5 55,83** 0,5 56,1** 0.,5
Возраст, лет 9 36,53** 0,98 36,35*** 0,9 36,5*** 0,9
T/P/U 384/319/4 00 3,7 3,34*** 3,2 2*** 3,8
Бык 225 26,6** 17,84 26,55*** 17,8 26,6*** 17,8
Residuals (остаток) 24720/ 24785/ 24704 73,4 74,0 73,4
Концентрация сперматозоидов, млрд/мл
Год 4 151 1*** 1,5 150,1*** 1,5 150 4*** 1,5
Сезон года 3 6,9** 0,1 6,8** 0,1 6,8** 0,1
Возраст, лет 9 74 0*** 1,71 1,7 1,7
T/P/U 384/319/4 00 3,3 2,7 2 g*** 2,9
Бык 225 52,2*** 30,1 9*** 30,1 52,2*** 30,2
Residuals (остаток) 24720/ 24785/ 24704 63,2 63,8 63,5
Т - температура окружающей среды, °С Р - атмосферное давление, мм рт.ст. и - относительная влажность, %
Возраст быков-производителей 2...3-5 пользования, который характеризуется отно-лет является периодом активного полового ис- сительной стабильностью количественных и
качественных показателей спермопродукции.
Здесь и далее: * Р>0,05 ** Р>0,01 *** Р>0,001
новных количественных признаков спермо-продукции быков, рассчитали изменение данных признаков при распределении параметров окружающей среды в пределах 3-х сигм (табл. 2)
Учитывали количество бракованных эякулятов, выраженных в % к общему количеству полученных эякулятов, в пределах значений параметров среды, характеризующих о.
Таблица 2
Распределение признаков собственной продуктивности быков-производителей в возрасте 3... 5 лет при изменении параметров окружающей среды в пределах +-Зо
а min-max Х± Брак, % Объем эякулята, мл Общее количество спер-миев в эякуляте, млрд Концентрация, млрд/мл
Темпе! эатура окружающей среды, °С
+3а 24.73-35.23 27.42 8.64 4.05* 6.06** 1.40
0.02 0.20 0.38 0.04
+2а 14.22...24.72 20.61 8.12 4.86 6.64 1.38
0.04 0.03 0.05 0.01
+1а 3.71...14.21 13.24 9.72 4.88 6.68 1.38
0.05 0.03 0.05 0.01
а=10.5 3.70 10.1 4.90 7.19 1.47
0.07 0.29 0.52 0.06
-1а 3.69...-6.81 1.34 9.74 4.77 6.57 1.39
0.05 0.03 0.05 0.01
-2а -6.80...-17.3 -7.41 8.48 4.67 6.52* 1.40
0.08 0.06 0.09 0.01
-За -17.29...-27.79 -18.08 9.80 4.30* g 59** 1.31
0.15 0.11 0.17 0.02
Атмосферное давление, мм рт.ст.
+3а 777.7... 785.4 787.26 7.95 4.66 6.49* 1.39
0.14 0.09 0.15 0.02
+2а 769.9...777.6 773.52 9.04 4.82 6.70 1.40
0.09 0.05 0.09 0.01
+1а 762.1... 769.8 764.79 7.32 4.81 6.62 1.38
0.04 0.03 0.05 0.01
<5=1,1 762.02 7.69 5.08 7.18 1.45
0.05 0.25 0.35 0.04
-1а 762.01...754.3 757.94 9.40 4.81 6.57 1.38
0.03 0.03 0.04 0.00
-2а 754.2...746.6 750.40 9.04 4.84 6.60 1.37
0.07 0.05 0.08 0.01
-За 746.5...738.8 743.06 9.37 4.61 6.40* 1.39
0.16 0.10 0.17 0.02
Относительная влажность, %
+3а 99.43... 99.50
0.06
+2а 85.62...99.42 88.40 9.40 4.77 6.57 1.38
0.03 0.04 0.06 0.01
+1а 71.81...85.61 79.69 9.37 4.81 6.56 1.37
0.08 0.03 0.04 0.00
а=13,8 71.80 9.43 4.66 6.47 1.40
0.08 0.22 0.37 0.05
-1а 71.79...57.9 66.98 9.23 4.82 6.57 1.37
0.07 0.03 0.05 0.01
-2а 57.8...44.0 54.17 9.72 4.78 6.71 1.41
0.09 0.05 0.08 0.01
-За 43.9...30.1 39.93 9.88 5.00 6.77 1.35
0.20 0.11 0.19 0.02
В связи с этим, в дальнейших исследованиях использованы значения спермопродукции бы-ков-производителей 3... 5 лет за ряд лет (2012...2016 гг.).
Чтобы понять, каким образом метеорологические параметры окружающей среды (температура, атмосферное давление и относительная влажность) влияют на значения ос-
При температуре окружающей среды в пределах +2а (+3.7...+24.7°С) наблюдаются относительно стабильные показатели объема эякулята 4.9...4.86 мл, общего количества сперматозоидов 6.64...7.19 млрд. концентрация - 1,47...1,38 млрд/мл. При среднесуточной температуре выше +27,4°С значения объема и количества спермиев достоверно ниже на 0.85 мл (Р>0.05) и на 1.13 млрд (Р>0,01) соответственно. При понижении температуры на каждую сигму, значения всех количественных признаков ухудшаются: объем эякулята на 0,13...0.23...0,6 (Р>0,05) мл; общее количество сперматозоидов снижается на 0,62...0.67... 1,6 (Р>0,01) млрд. При температуре + 14.2... +24.7 и -6.8...-17.3 количество бракованных эякулятов ниже на 1.6... 1.9%.
Комфортным для организма животного является атмосферное давление 760 ..762 мм рт.ст. При таком давлении получены высокие значения объема эякулята до 5.08 мл, количество и концентрация сперматозоидов - 7.18 млрд и 1.45 млрд/мл соответственно. Наибольшее негативное влияние оказали крайние варианты перепада давления ±Зо (более 777 и менее 746 мм рт.ст.) на общее количестве сперматозоидов, количество которых снизи-
ТН1 (лето) 75
лось на 0.7...0.8 млрд. (Р>0.05). Объем эякулята также незначительно снизился на 0.47...0.42 мл. При снижении давления количество бракованных эякулятов увеличивалось на 1,35... 1.71%.
Относительная влажность не оказала достоверного влияния на количественные значения спермопродукции. Вместе с тем. наблюдалась тенденция увеличения доли бракованных эякулятов на 0.3... 0.5%.
Организм животного подвергается комплексному влиянию различных метеорологических факторов. Поэтому для определения комплексного влияния температуры и влажности в летний период применили комплексный температурно-влажностный индекс (ТН1). который используют для оценки теплового стресса организма животного. С этой целью для летнего периода был рассчитан ТН1 на основе среднесуточных значений температуры окружающей среды и относительной влажности (рис. 2). Значение ТН1 более 72 баллов характеризуется среднесуточной температурой +24,5...+25.6"С и среднесуточной относительной влажностью 65...68% (с колебаниями Т +18.5... +19"С и и 80...85% в ночное время; Т до +33,5°С и и ниже 35% в дневное время).
% брака 16,0
—THI (лето) —% брака .....Полиномиальная (% брака)
Рис 1. Динамика изменения количественных признаков спермопродукции быков-производителей при различных значениях THI (температурно-влажностный индекс, лето) Fig. 1. Dynamics of changes in quantitative signs of spenn production of bulls-producers at different values of THI (temperature-humidity index, summer)
Следует отметить, что с ростом ТН1 количественные значения спермопродукции снижаются, а количество бракованного семени составляет более 14%. Аномально высокие дневные температуры с низкой относительной влажностью непродолжительны, но в данный период времени для максимального нивелирования отрицательного воздействия этого комплекса факторов, животные должны быть обеспечены навесами, бесперебойным водоснабжением, и принудительной вентиляцией в помещении.
Результаты исследования, представленные выше, показывают, что не только экстремально высокие температуры имеют отрицательное воздействие на организм животного, но и температуры ниже -20°С, сопровождающиеся высоким атмосферным давлением более 780 мм рт.ст. оказывают негативное влияние на показатели спермопродукции (рис.2).
Выводы. В центральном регионе в Московской области наблюдается выраженная сезонность времен года. Вместе с тем, наблюдаются значительные сезонные климатические от-
клонения, поэтому и сила влияния сезона минимальна - до 0,53%. Вместе с тем, сами метеопараметры (температура окружающей среды, атмосферное давление, относительная влажность) оказывают большее влияние: объем эякулята 3,10...2,78...3,28%; общее количество сперматозоидов 3,74...3,19...3,84%; концентрация сперматозоидов 3,30...2,71...2,98%.
В холодное время года зимой (декабрь, январь, февраль) и в начале весны (март, частично апрель) независимо от возраста быки имели более низкие значения количественных показателей спермопродукции. Для оценки воздействия метеофакторов на качество получаемой спермопродукции от быков-производителей следует использовать комплексные индексы, включающие набор метеопараметров окружающей среды, которые следует учитывать и при необходимости корректировать график взятия семени.
Источник финансирования. Исследование выполнено в рамках государственного задания Минобрнауки России № 0445-2021-0016.
Список источников
1. Rahman М.В., SchellanderK.,LucenoN.L., Soom A.V. Heat stress responses in spermatozoa: Mechanisms and consequences for cattle fertiHty//Theriogenology. 113(2018). pp. 102-112. doi.org/10.1016/j.theriogenology.2018.02.012.
2. Абилов А.И., Племяшов КВ., Комбарова Н.А., Пыжова Е.А., Решетникова Н.М. Некоторые аспекты воспроизводства крупного рогатого скота// СПб: Проспект Науки. 2019. 304 с.
3. Fuerst-Waltl В., Schwarzenbacher Н, Perner Ch., Solkner J. Effects of age and environmental factors on semen production and semen quality of Austrian Simmental bulls // Animal Reproduction Science. 95 (2006). pp. 27-37. doi: 10.1016/j.anireprosci.2005.09.002
4. Boujenane Is., Boussaq Kh. Environmental effects and repeatability estimates for sperm production and semen quality of Holstein bulls // Archiv Tierzucht. 56(2013). 98. doi: 10.7482/0003-9438-56-098.
5. Morrell J.M. Heat stress and bull fertility // Theriogenology. 153.2020. pp. 62-67. doi.org/10.1016/j.theriogenology.2020.05.014.
6. Murphy E.M., Kelly A.K., O'Meara C., Eivers В., Lonergan P., Fair S. Influence of bull age, ejaculate number, and season of collection on semen production and sperm motility parameters in Holstein Friesian bulls in a commercial artificial insemination centre // J. Anim. Sci. 2018. 96:2408-2418. doi: 10.1093/jas/skyl30.
7. Sabes-Alsina M., Lundeheim N., Johannisson A., Lopez-Bejar M., Morrell J. M. Relationships between climate and sperm quality in dairy bull semen: A retrospective analysis // J. Dairy Sci. 102:5623-5633. doi.org/10.3168/jds.2018-15837.
8. Четвергакова E.B. Влияние температуры и влажности окружающего воздуха на биотехнологические показатели спермы быков-производителей//Вестник КрасГАУ. 2020. №7. С. 112-117. doi: 10.36718/18194036-2020-7-112-117.
9. StaubC., JohnsonL. Review: Spermatogenesis in the bull //Animal. 2018. 12:S1. pp 27-35. doi:10.1017/S1751731118000435.
10. Сыч Л.Ф., Беляев B.A., Сафоновская E.B., ПереверзеваЯ.И. Гематотестикулярный барьер: функции и значение для организма // ФГБОУ ВПО Ставропольский ГАУ. Режим доступа: http://www.stgau.ru/science/conference/conference_21.11.12/doklad/72.pdf. Дата обращения: 10.10.2022
11. Абилов А.П., Амерханов Х.А., Корнеенко-Жиляев Ю.А., Пыжова Е.А., Комбарова Н.А., Виноградова И.В., Йе Эрлан-Хиермаола // Качественные и количественные показатели семени у быков-производителей в зависимости от атмосферного дав-ленияв день взятия эякулягов// Сельскохозяйственная Биология. 2017. Т. 52. С. 314-322. doi: 10.15389/agrobiology.2017.2.314rus.
12. Llamas-Luceno N., Hostens M., Mullaart E., Broekhuijse M., Lonergan P., Soom A.V. High temperature-humidity index compromises sperm quality and fertility of Holstein bulls in temperate climates // J. Dairy Sci. 103:9502-9514. doi.org/10.3168/jds.2019-18089.
13. ГОСТ 23745-2014 Межгосударственный стандарт. Сперма быков неразбавленная свежеполученная.
14. NRC. 1971. A Guide to Environmental Research on Animals. Natl. Acad. Sci., Washington, DC.
15. Кабаков Р.И. R в действии. Анализ и визуализация данных в программе R. М: ДМК Пресс. 2014. 588 с.
THE INFLUENCE OF THE PHYSICAL PROPERTIES OF ENVIRONMENT ON QUANTITATIVE PARAMETERS OF SEMEN PRODUCTION OF BULLS-
PRODUCERS
©2022. Elena N. Naryshkina
Federal Research Center for Animal Husbandry named after Academy Member L.K. Ernst, Dubrovitsy, Russia, [email protected]
Abstract. The studies on the influence of climatic parameters (ambient temperature, atmospheric pressure, relative humidity) on the sperm production in 226 breeding bulls of different age groups of the Holstein breed were conducted on the territory of the Moscow Oblast for the period 2012-2016. To do this, we used the archival data of the weather station 27523 (http:rp5.ru ). Due to the high dynamics of the fluctuation of meteorological parameters during the seasons of the year, the "season" factor itself has a slight effect on the quantitative indicators of the production of 0.1. ..0.5%. While the direct influence of meteorological parameters is: ambient temperature 3.1...3.7, atmospheric pressure 2.7...3.1% and relative humidity 2.9...3.8%. At an average daily temperature above 27.4 °C, the values of ejaculate volume and sperm count are significantly lower by 0.85 ml (P>0.05) and 1.13 billion (P>0.01), respectively. When the temperature drops below -17.3 °C, the values of all quantitative signs also worsen: the volume of ejaculate is less by 0.6 ml (P>0.05); the total number of spermatozoa decreases by 1.6 billion (P>0.01). In the range of the average daily ambient temperature +14.2...+24.7 and -6.8... -17.3, the number of defective ejaculates is 1.6...1.9% lower. The atmospheric pressure of 760...762 mmHg is comfortable for the animal's body. With extreme variants of atmospheric pressure of more than 777 and less than 746 mmHg, a decrease in the volume of ejaculate by 0.47...0.42 ml was noted, the total number of spermatozoa and their concentration in 1 ml also decreased by 0.7...0.8 billion (P>0.05) and by 0.06 billion/ml, respectively, while the number of defective ejaculates increased by 1.35...1.71%. Relative humidity did not have a significant effect on the quantitative values of sperm production. At the same time, there was a tendency to increase the proportion of defective ejaculates by 0.3...0.5%.
Keywords: meteorological parameters, temperature, environment, atmospheric pressure, relative humidity, sperm production, producer bull.
References
1. Rahman M.B., Schellander K., Luceno N.L., Soom A.V. Heat stress responses in spermatozoa: Mechanisms and consequences for cattle fertility//Theriogenology. 113(2018). Pp. 102-112. doi.org/10.1016/j.theriogenology.2018.02.012. 2. Abilov A.I.,PlemyashovK.V., KombarovaN.A.,PyzhovaE.A., ReshetnikovaN.M. Nekotorye aspekty vosproizvod-stva krupnogo rogatogo skota (Some aspects of cattle reproduction) SPb: Prospekt Nauki. 2019. 304 p.
3. Fuerst-Waltl B., Schwarzenbacher H., Perner Ch., Solkner J. Effects of age and environmental factors on semen production and semen quality of Austrian Simmental bulls // Animal Reproduction Science. 95 (2006). Pp. 27-37. doi:10.1016/j.anireprosci.2005.09.002
4. Boujenane Is., Boussaq Kh. Environmental effects and repeatability estimates for sperm production and semen quality of Holstein bulls//ArchivTierzucht. 56(2013). 98. doi: 10.7482/0003-9438-56-098.
5. Morrell J.M. Heat stress and bull fertility // Theriogenology. 153. 2020. Pp. 62-67. doi.org/10.1016/j.theriogenol-ogy.2020.05.014.
6. Murphy E.M., Kelly A.K., O'Meara C., Eivers B., Lonergan P., Fair S. Influence of bull age, ejaculate number, and season of collection on semen production and sperm motility parameters in Holstein Friesian bulls in a commercial artificial insemination centre // J. Anim. Sci. 2018. 96:2408-2418. doi: 10.1093/jas/skyl30.
7. Sabes-Alsina M., Lundeheim N., Johannisson A., Lopez-Bejar M., Morrell J. M. Relationships between climate and sperm quality in dairy bull semen: A retrospective analysis // J. Dairy Sci. 102:5623-5633. doi.org/10.3168/jds.2018-15837.
8. Chetvertakova E.V. Vliyanie temperatury i vlazhnosti okruzhayushchego vozdukha na biotekhnologicheskie pokazateli spermy bykov-proizvoditelei (The influence of ambient temperature and humidity on the biotechnological indicators of sperm of bulls-producers) Vestnik KrasGAU. 2020. No.7. Pp. 112-117. doi: 10.36718/1819-4036-2020-7-112-117.
9. Staub C., Johnson L. Review: Spermatogenesis in the bull // Animal. 2018. 12:S1. Pp. 27-35. doi:10.1017/S1751731118000435.
10. Sych L.F., Belyaev V.A., Safonovskaya E.V., Pereverzeva Ya.I. Gematotestikulyarnyi bar'er: funktsii i znachenie dlya organizma (Hematotesticular barrier: functions and importance for the body) FGBOU VPO Stavropol'skii GAU. Rezhim dostupa: http://www.stgau.ru/science/conference/conference_21.ll.12/doklad/72.pdf. Data obrashcheniya: 10.10.2022
11. Abilov A.I., Amerkhanov Kh.A., Korneenko-Zhilyaev Yu.A., Pyzhova E.A., KombarovaN.A., Vinogradova I.V., Ie Er-lan-Khiermaola // Kachestvennye i kolichestvennye pokazateli semeni u bykov-proizvoditelei v zavisimosti ot at-mosfernogo davleniya v den' vzyatiya eyakulyatov (Qualitative and quantitative indicators of seed in bulls-producers, depending on atmospheric pressure on the day of taking ejaculates) Sel'skokhozyaistvennaya Biologiya. 2017. T. 52., Pp. 314-322. doi: 10.15389/agrobiology.2017.2.314rus.
12. Llamas-Luceno N., Hostens M., Mullaart E., Broekhuijse M., Lonergan P., Soom A.V. High temperature-humidity index compromises sperm quality and fertility of Holstein bulls in temperate climates // J. Dairy Sci. 103:9502-9514. doi.org/10.3168/jds.2019-18089.
13. GOST 23745-2014 Mezhgosudarstvennyi standart. Sperma bykov nerazbavlennaya svezhepoluchennaya (Interstate standard. Undiluted freshly received bull sperm).
14. NRC. 1971. A Guide to Environmental Research on Animals. Natl. Acad. Sci., Washington, DC.
15. Kabakov R.I. R v deistvii. Analiz i vizualizatsiya dannykh v programme R () M.: DMK Press. 2014. 588 p.
Сведения об авторах
E.H. Нарышкина - канд. с.-х. наук, старший научный сотрудник.
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр животноводства - ВИЖ имени академика JI.K. Эрнста, 142132, Московская область, Городской округ Подольск, поселок
Дубровицы, дом 60.
Information about the author
E.N. Naryshkina- Cand. Agr. Sci., Senior Researcher.
Center for Animal Husbandry named after Academy Member L.K. Ernst, Dubrovitsy, 60, Podolsk Municipal District, Moscow
Oblast, 142132, Russia
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest: the authors declare that they have no conflicts of interest.
Статья поступила в редакцию 02.11.2022; одобрена после рецензирования 23.11.2022; принята к публикации 07.03.2023.
The article was submitted 02.11.2022; approved after reviewing 23.11.2022; acceptedfor publication 07.03.2023.
