Понятие о балансе тепловой энергии

Большинство процессов и реакций как синтеза, так и распада веществ в теле совершается с изменением и освобождением энергии. Освобождающаяся в обменных реакциях энергия может быть использована для различных функций организма. Тепловая энергия является конечным продуктом превращений и распада веществ, происходящих в организме.

Выделению тепловой энергии сопутствует выделение веществ как вполне (например, С02, Н20), так и не вполне (например, мочевина) окислившихся продуктов, причем количеству названных веществ соответствует и довольно постоянное количество энергии.

По этим веществам можно определить количество выделившейся тепловой энергии, но потери тепловой энергии можно определить и непосредственным измерением. Первый путь носит название косвенной, а второй — прямой калориметрии.

Для того чтобы судить о балансе тепловой энергии в организме животного, нужно знать, какое количество этой энергии поступило и сколько ее выделилось из тела.

Тепловая энергия поступает в тело в химической форме только с питательными веществами кормов. Часть этих же веществ уходит в непереваренных остатках (в кале), часть в не вполне окислившихся веществах — с кишечными газами (метан) и, наконец, не вполне окислившиеся азотсодержащие вещества тела и корма выделяются в различных соединениях мочи. Эти потери химической энергии с целью учета баланса тепловой энергии должны быть предварительно выражены в единицах тепловой энергии — калориях. Чтобы определить запас тепловой энергии корма или экскретов, образец их нужно сжечь и учесть количество тепла, образовавшегося при его сжигании.

Прибор, в котором выполняется это определение, называется калориметром. Он состоит из металлического двустенного сосуда, или рубашки 5. Между стенками его налита вода, назначение которой — вместе с сосудом предохранять калориметр от теплообмена с внешней средой.

Определение баланса энергии

Схематично представляя процессы в организме так, что все статьи баланса энергии относятся к корму и касаются организма только в части отложенных веществ в случае положительного баланса или разрушенных в случае отрицательных, — разницу энергии между поступлением в корме и выделением в кале, моче и метане называли физиологически полезной энергией корма.

У некоторых исследователей этот термин встречает возражения, так как часть данной энергии при всяких оостоятельствах переходит в форм тепловой энергии и покидает тело безвозвратно, причем эта энергия в некоторой части, может быть, и не нужна для поддержания температуры тела животного. Поэтому разность между принятой с пищей и выделенной в указанных выше продуктах предложено обозначать термином «обменная энергия корма». Но и этот термин нельзя считать правильным. Пищеварительныи процесс так же относится к обмену, как и внутриклеточные превращения.

Мы сохраним обозначение «обменная энергия» как условное, учитывая отмеченную выше неточность термина.

В тех случаях когда обмен энергии условно рассматривается как вытекающий только из превращений веществ корма, в обменную энергию рекомендуется вводить поправку, зависящую от результата баланса азота. Обосновывается такая поправка тем, что в случае отрицательного баланса азота количество энергии, выделяемой в моче, повышено на величину, заключенную в азотистых продуктах обмена, происходящих из протеина тела.

Поэтому обменная энергия «корма» окажется меньше на соответствующую величину При положительном балансе отношения будут обратными. В моче будут как бы не учтены те продукты, которые там выделились бы, если бы баланс был нулевым. Поправка на приведение баланса азота к нулю вычисляется по азотистому балансу, причем 1 г отложенного или разрушенного азота принимается соответствующим 7,45 ккал (калорический коэффициент мочи предложен Рубнером). Поправка вычисляется по формуле: Ор =U« —40 где о п — обменная энергия, исправленная на азотистое равновесие, Он—обменная энергия, наблюденная в опыте, и ±N — баланс азота в граммах.

Итак, тепловая энергия в корме за вычетом тепловой энергии в кале, моче и метане дает в остатке обменную энергию. Чтобы определить, какая часть обменной энергии относится к энергии в отложенияхи какая часть к тепловой, выделяющейся из тела  применяют или косвенный подсчет, или же непосредственное определение последней в животном (био)калориметре.

Этот способ подсчета теплопродукции был предложен для голодающих животных v которых не происходит образование новых тканей тела за счет пищи. В специальных исследованиях последнего времени показано, что этот способ с некоторыми изменениями может быть распространен и на кормимых.

Следует отметить что при кормлении RQ может быть как меньше 0,/ш, так и больше единицы. При голодании же он не может быть выше единицы и меньше 0,7. Эти пределы независимы от участия белка тела в окислении, так как косвенно вычисленный RQ для оелка равен примерно 0,81.

Таким образом, в некоторых случаях по RQ трудно судить, имеем ли мы дело с кормимым или с голодающим животным. К этим случаям относятся те опыты в которых при кормлении RQ остается в пределах 0,7 1,0.

Третьим способом косвенного определения теплопродукции животных, разработанным для крупного рогатого скота, является способ вычисления ее по количеству продуцируемой углекислоты. Как у всех косвенных приемов, точность его невелика, но упомянуть о нем следует, как о наиоолее простом

Обработки опытов  проводившихся в респирационном калориметре, были найдены эмпирические зависимости между теплопродукцией, количеством поглощенного сухого вещества и выдыхаемой углекислотой. После некоторого пересчета, выполненного нами, может быть получена следующая формула: Т = 1,848 У 6,266 ккал, где Т — теплопродукция в ккал на 1 кг живого веса животного в сутки; У — продукция углекислоты на кило живого веса — в граммах, в сутки.

Читайте также

Прямым путем, описанным выше, можно определить переваримость только в тех случаях, когда изучаемый корм можно скармливать один, без каких-либо добавок.

В конце прошлого столетия получил распространение прием расчета потребностей по принципу полного возмещения трат.

Количество сока, отделяемого желудочными железами за весь период переваривания прямо пропорционально количеству съеденной пищи. Если наблюденные факты понимать так, что количество поглощаемой пищи размер отделения пищеварительных соков, то необходимо иметь в виду существование и обратной зависимости.

Еллий Анатольевич Богданов, профессор, родился 5 мая 1872 г. и умер 14 октября 1931 г. С 1897 г. до конца своей жизни руководил кафедрой обшей зоотехнии Московского сельскохозяйственного института, позднее переименованного в Сельскохозяйственную академию им. К. А. Тимирязева. Научная деятельность Е. А. Богданова протекала в созданной им при кафедре лаборатории, в работах которой участвовали многие молодые специалисты, кончавшие академию и ставшие впоследствии известными учеными.
По откорму сельскохозяйственных животных Богданов написал несколько трудов, выходивших повторными изданиями.

В кормлении животных распространен принцип разделения общей потребности продуцирующего животного на две самостоятельные части — поддерживающую и продуктивную. Этот принцип не имеет строгих обоснований, однако до недавнего времени он являлся общераспространенным.

В этом случае тщательно взятую среднюю пробу кормов изучаемого отдельного корма предварительно подвергают зоотехническому определяют содержание воды, азота, протеина, белка, эфирного экстракта сырого жира), клетчатки или целлюлозы и лигнина, золы и безазотистых.