H.B. Казаровец, В.П. Миклуш, М.В. Колончук

В статье рассматривается взаимосвязь физиологических основ машинного доения животных и биологических принципов совершенствования технических средству которые могут быть решены совместными усилиями физиологов, инженеров и технологов.

Введение

Реализация генетического потенциала молочной продуктивности коров зависит от техники и технологии доения [1]. В соответствии с ними, например, продолжительность доения и скорость молокоотдачи считают важнейшими функциональными показателями пригодности коров машинному доению. Поэтому значительное количество коров (до 5%) со скоростью молокоотдачи до 0.015 л/с и длительностью доения более 6 минут выбраковывается [1]. В то же время низкая скорость выдаивания, необходимость додоя, наличие маститов говорят о том, что доильная техника требует усовершенствования.

Основной помехой усовершенствования конструкции доильных установок является недостаточное знание физиологических основ машинного доения. Проводимая селекционная работа носит одностороннюю направленность - повышение молочной продуктивности и доведение ее до рекордных показателей. Функциональное состояние организма коров-рекордисток в лактационном периоде и на протяжении всех лет лактации при таком уровне молочной продуктивности игнорируется. Одной из причин сложившегося положения является то. что исследование взаимодействия доильных стаканов и четвертей вымени коров производилось внешним наблюдением с констатацией выходных параметров доения, последующей разработкой гипотез и их трактовкой. Закономерности секреции молока в промежутке между доениями остаются малоизученными. Полученные результаты носят противоречивый характер. Это можно объяснить различием методологических решений, а также трудностью изучения морфологических и функциональных особенностей молочной железы. Так получилось, что физиология и анатомия не входят в разряд точных наук. Живой организм, который они изучают, сложен и многообразен. На протяжении веков физиология вымени была лишь описательной наукой и практически исключала причины большинства происходящих в нем явлений. В настоящее время известно больше закономерностей, касающихся центральных звеньев регуляции секреторной и моторной функций молочных желез. Ответы же моторного аппарата вымени (структур цистерны и системы выводных протоков, соска и его сфинктера) на деятельность доильного аппарата изучены слабо. Трудности проведения исследований вызваны отсутствием адекватных методов изучения физиологии этих структур [2] и сложностью процесса лактации. Представляется обоснованным при исследовании физиологических процессов в вымени коров учитывать закономерности, выявленные в анатомии других живых организмов. Ведь накоплен богатый теоретический и практический опыт в изучении движения крови по сосудам, работы альвеол легких. Эти явления имеют много схожего с работой вымени. В частности, выявлено, что давление, необходимое для раздувания альвеол легких, можно уменьшить, заполнив их физиологическим раствором. - солевым, близким по своему составу к межклеточной жидкости (рис. 1). Если считать, что каждая альвеола - это полый шарик, окруженный эластичной мембраной- то давление воздуха, необходимое для поддержания шарика в раздутом состоянии, должно полностью определяться диаметром шарика, толщиной мембраны и ее модулем Юнга и не зависеть от того, чем заполнен этот шарик. Противоречие между полученными экспериментальными данными и теорией растяжения эластичных шариков было устранено, когда обнаружили, что альвеолы изнутри покрыты тонким слоем жидкости - поверхностно-активным веществом, изменяющим ее механические свойства. Это обусловлено тем. что молекулы, образующие поверхностный слой жидкости, по сравнению с другими, более глубоко расположенными молекулами, обладают потенциальной энергией. Величина этой потенциальной энергии Unom для контакта определенной жидкости и газа по поверхности S должна быть пропорциональна величине этой поверхности UnomаS . где а - коэффициент поверхностного натяжения. Силы поверхностного натяжения стремятся уменьшить поверхность сферы радиусом R . сжимая находящийся внутри нее воздух. В результате давление воздуха внутри сферы, образованной жидкой пленкой, всегда оказывается больше атмосферного давления на величину АР = 4а/R . представляющую собой вклад сил поверхностного натяжения в эластичность альвеолы.

Аналогия между медленными процессами в альвеолах молочной железы коровы и работой сердечнососудистой системы и легких выявляет важную роль поверхностно-активного вещества - молочного жира. Молоко образуется в однородных по своему строению альвеолах - мельчайших пузырьках. Внутренняя поверхность их выстлана слоем секреторных клеток [3].

Образование 1 литра молока обеспечивают проходящие через вымя 400-500 литров крови [4]. Часть веществ, содержащихся в молоке, без изменения переходит из крови, часть, напротив, синтезируется альвеолярными клетками в результате сложных биохимических процессов. Экскрецию в просвет альвеол компонентов молока, образовавшихся в альвеолярных клетках, объясняют изменением соотношений давления между альвеолярной клеткой и альвеолярным просветом во время молокообразования. С увеличением давления секрета в альвеолах прогрессивно уменьшается секреторная способность альвеолярных клеток и диффузионная проницаемость молочного жира. В перерыве между доениями, после наполнения альвеол, молоко выталкивается в ближайшие протоки в результате механического рефлекса, а затем - в цистерны вымени [5].

Процесc тканепассивного выведения молока в систему выводных протоков подчиняется законам физики. Секрет, диффундирующий из альвеолярных клеток, перемещает, тем самым, молоко из альвеолярных просветов в систему молочных протоков. Этот процесс ограничивается естественной емкостью вымени или способностью его к растяжению. При давлении 3 кПа емкость вымени достигает своего среднего уровня. Таким образом дальнейшая секреторная деятельность альвеолярных клеток тормозится (рис. 2а) до момента опорожнения железы [4]. Предпосылка для тканеактивного выведения молока создается главным образом механическим и термическим раздражениями железы пли сосков. Горячие обмывания и все заболевания, протекающие с повышением температуры тела, повышают процент молочного жира [4. б]. Наибольшее выделение оксигоцина происходит при раздражении барорецепторов. наименьшее - при раздражении терморецепторов [2]. Во время доения содержание жира в молоке возрастает. Выталкиванию жировых шариков, вероятно, способствует слияние расположенных рядом пузырьков аппарата Гольджи [3]. Стабильная связь характерна между скоростями выдаивания коровы [5. 6] и суточными колебаниями процента молочного жира. Жир не выводится на альвеолярной емкости вымени на протяжении промежутка между доениями [б] (рис. 2б).

Цель работы - описать математически природу функционирования вымени коровы в процессе доения с учетом особенностей работы альвеол, протоков и поверхностно-активных веществ.

 

pdfСкачать статью целиком

 ЛИТЕРАТУРА

  1. Мельников, СВ. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов/ СВ. Мельников. - 2-е изд.. перераб. и доп. - Л. : Агропромиздат. Ленингр. отд-ние. 1985. - 640 с: ил.
  2. Вальдман, Э.К. Физиология машинного доения коров/ Э.К. Вальдман. - Л.: Колос. 1977. - 192 с.
  3. Георгиевский, В.И. Физиология сельскохозяйственных животных/ В.И. Георгиевский. - М.: Агропромиздат. 1990. - 511 с: ил.
  4. Гейдрих, Д. Маститы сельскохозяйственных животных и борьба с ними/ Д. Гейдрих, В.Ренк. - М.: Колос, 1968.-376 с.
  5. Секреты высокой молочной продуктивности коров авт. сост. С.Н. Александров. - М.: ACT: Донецк: Сталкер. 2005. - 254 с: ил.
  6. Физиология функциональной системы лактации: теория и практика: монография/ Г.М. Марченко. -Кишинев. 1996. - 132 с. : ил.
  7. Богданов, К.Ю. Физик в гостях у биолога/ К.Ю. Богданов. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. литры. 1986. - 144 с.