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.