第3章 光环境.ppt

家畜环境卫生学,第三章光环境,第一节概述,一、光的来源1.自然光（sunlight）家畜的光照主要来自太阳辐射，是一种电磁波，其主要波长范围在1504000nm，其中人眼可见光的范围在380760nm之间，可见光谱中根据波长不同又可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。波长小于380nm的是紫外线，波长大于760nm的是红外线，红外线和紫外线均是不可见光。在全部太阳辐射光中，红外线占5060，紫外线约占1%，其余部分是可见光。各种光的波长详见P46，表3-1。,波长越长，热增效应越大，所以红外线可以产生大量热。波长小于290nm的紫外线被大气臭氧层吸收，只有波长290380nm的紫外线才能达到地表。光谱成分随时间、纬度、海拔的变化而变化。如短波随纬度增加而减少，随海拔增加而增加；冬季长波光增多，夏季短波光增多；一天内中午短波光较多，早晚长波光较多。,光照射在动物肌体上时，一部分被反射，另一部分穿入肌体组织内，只有被肌体组织吸收的部分才起作用。如紫外线几乎全部在表皮处被吸收；红外线随波长增加，透入组织的深度也逐渐增加，有的可深达数厘米。,2.人工光照（artificiallight）在现代畜牧生产实践中，为了更好地控制家畜生产性能和繁殖规律，在舍内安装电灯照明，或早晚补充照明，我们称为人工光照。人工光照的光源一般有两种：一种是白炽灯，一种是日光灯。,二、光周期与光钝化1.光周期（photoperiod）光照时间运转日复一日，年复一年的规律性变化，我们称之为光的周期性，也称为光周期。一天24小时白昼交替循环。一年中冬至后日照时间渐长，到夏至为日照最长日；夏至后日照时间渐短，到冬至为日照最短日。光照变化比其他任何环境因素都有规律，因而许多动物机能也是随着日周期和年周期变化而变化的。,2.光钝化（photorefractivity）动物在持续的长光照下，会产生对光的不敏感现象，称为光钝化。光周期变化和光钝化作用可以调节动物的繁殖周期，以此在一定的时间内限制繁殖，以保证下一个繁殖季节有更好的环境和体质。,三、光照强度光照强度通常以勒克斯（lx）为单位表示，是指1平方米面积上的光通量为1流明时的强度。而流明是表示光通量单位，是指以1坎德拉的光源为球心，1米为半径，其球面上的光通量即为1流明。,第二节可见光,可见光是太阳辐射中使人和动物产生光觉和视觉的部分。可见光对动物肌体的生理过程，尤其是生殖过程，产生一系列的重要影响。,一、可见光作用的机理可见光对动物的影响，一般是导致下丘脑兴奋，由此引起一系列的反应、对家畜的生长发育、生产和繁殖产生影响。就哺乳动物而言，光线照射在眼睛上，引起视网膜兴奋，并通过视神经将这一兴奋传到大脑皮层的视觉中枢，后者又将兴奋传到下丘脑，使其分泌促释放激素。,对家禽而言，眼睛不是主要的，即使没有眼睛仍可引起反应。这是因为光线可穿过家禽头盖骨，经脑神经作用于下丘脑，引起下丘脑兴奋，即所谓“视网膜外或脑感受器”。此外，光还可以通过视神经作用于松果腺，减少褪黑激素的分泌，后者经下丘脑影响垂体前叶。,见P50图3-2下丘脑兴奋分泌的释放激素，如促性腺激素释放激素(GnRH)、促甲状腺激素释放激素(TRH)、促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)、生长激素释放激素(GRH)等，经下丘脑一垂体门脉循环系统到达垂体前叶，并使之释放促激素，如促卵泡素(FSH)、促黄体素(LH)、促甲状腺激素(TSH)、促肾上腺皮质激素(ACTH)，并释放生长激素(GH)，这些促激素再作用于相应的腺体，使其产生相应的激素，如甲状腺激素、肾上腺皮质激素、性激素等，直接影响机体的生长发育、生产和繁殖.。,二、可见光对家畜的影响可见光从强度、波长（光色）和照射时间及其变化对家畜的生产性能和健康产生影响。1.光照强度对家畜的影响（1）生长发育鸡对可见光十分敏感，感觉阈很低，大量的资料表明，小鸡在弱光中能很好地生长，光照强度过大，容易引起鸡的啄癖和神经质，对鸡的生长有抑制作用。,一般认为5Lx光照能剌激仔鸡最大生长，过弱的光照强度不但影响饲养管理工作，而且使鸡的生长发育也受到影响。母猪舍内的光照强度以60100Lx为宜，光照强度过小会使仔猪生长减慢，成活率降低；肥育猪则宜采用40Lx光饲养。,目前一般认为，弱光能使肥猪保持安静，减少活动，提高饲料利用率，但光照强度小于5Lx，猪免疫力和抵抗力降低。过强的光照会引起肥猪兴奋，减少休息时间，增加甲状腺素的分泌，提高代谢率，从而影响增重和饲料利用率。,（2）产蛋光照强度对蛋鸡产蛋具有重要影响，据Morris研究，获得最大产蛋率，在饲槽水平高度至少应有10Lx照度。但可见光照强度在10Lx以上产蛋量增加很少。,（3）繁殖适当提高光照强度有利于动物的繁殖活动。雄禽的性活动可能需要较强的光照。研究表明，光照强度对小母猪性成熟具有重要影响，当光照强度从10Lx增加到45Lx，小母猪初情期提前3040天。,当光照强度从10Lx增加到100Lx，公猪射精量和精子密度显著增加。低光照强度不利于母畜子宫发育。研究发现：在较黑暗环境中培育的猪子宫要比光亮环境中培育猪子宫重量少18%26%，睾丸重量少21%。,（4）行为光照强度也影响家畜的行为和生长发育。光照强度较低时，鸡群比较安静，生产性能和饲料利用率都比较高，光照强度过大，容易引起啄喙、啄趾啄肛和神经质。,突然增大光照强度，容易引起母鸡泄殖腔外翻。猪在照度为0.5Lx时，站立和活动时间较短睡眠和活动时间较长，随着照度强度增加，猪活动时间增加，休息时间缩短。,2.光的波长(光色)对家畜的影响医学上认为一般红光有充血作用，蓝光和绿光起镇静作用，黄色光和黄绿色对机体最舒适。但红光对家禽有明显镇静作用，能降低畜禽对环境刺激的敏感性，减轻或制止鸡的啄癖、争斗，减少鸡活动量和采食时间。此外，在夜间或无窗鸡舍内捕鸡时，用红光照射，鸡不能迅速移动，很易捕捉。,3光照时间对家畜的影响（1）繁殖性能有些动物如：马、驴等动物在春季日照逐渐延长的情况下发情配种，而又有些动物如：绵羊和山羊等动物则在秋季日照时间缩短的情况下发情配种。我们将光照时间逐渐延长情况下发情配种的动物称为长日照动物；将在光照时间逐渐缩短时发情配种的动物称为短日照动物。,长日照动物有马、驴、雪貂、浣熊、狐、野猪、野猫、野兔和一般食肉兽以及所有的鸟类。短日照动物有牛、绵羊、山羊、鹿和一般反刍动物。一些动物由于人类的长期驯化，其繁殖的季节性消失，如猪、兔，这些动物能常年发情配种繁殖。动物繁殖的季节性本身就说明光对家畜的繁殖具有深刻的影响。,一般而言，延长光照，有利于长日照动物繁殖活动。对于长日照动物的公畜，延长光照，可提高公畜的性欲，增加公畜的射精量，提高公畜精子密度，增强精子活力。例如，马在春夏长日照季节，精液质量最高，性行为反应最为明显。,将公鸡光照时间从12h/d延长到16h/d，射精量、精子浓度、精子总数和精子活力均增加，畸形率和死精率则下降。延长光照，可促进长日照动物性腺发育，如延长光照，可诱发母马发情。持续光照，会使母猪发情期延长。,与长日照动物相反，延长光照，则抑制短日照动物繁殖活动。缩短光照可提高短日照公畜的繁殖力。如将绵羊光照时间从13h/d缩短到8h/d，公羊精子活力增加，进而提高母羊受胎率和产羔率。,（2）产蛋性能禽类对光照的刺激更为敏感，小母鸡在短光照尤其是逐渐缩短光照时间的环境中性成熟延迟，在长光照尤其是逐渐延长光照时间的环境中性成熟提前。延长光照可使小母鸡性成熟提前，10h/d以下的光照，性成熟的日龄随光照时间缩短而延长。延长光照，母鸡产蛋率明显增加。,延长光照，可增加牛、羊和猪的产奶量。其主要原因是：一是长光照刺激了动物的采食活动，增加了营养物质的摄入量，为提高产奶量奠定了物质基础；二是长光照促进了腺垂体分泌生长激素、催乳素、促甲状腺素和促肾上腺皮质激素。这些激素调节体内能量和物质代谢，有利于乳汁生成。,（3）生长肥育和饲料利用率一般认为，光具有促进畜禽生长的作用。24h的持续光照，无论强度如何，都能提高鸡生长速度。采用短周期间歇光照，可刺激肉用仔鸡消化系统发育，增加肉用仔鸡采食量，降低肉用仔鸡活动时间，提高增重和饲料转化率。延长光照，有利于牛的生长，加快增重。,光照影响家畜生长发育的生理机制，主要表现在饲料营养物质的摄入量，家畜活动的能量消耗和体组织的增生三个方面。,第三节红外线和紫外线,一、红外线对家畜的作用红外线又称为“热射线”，红外线照射到动物体，其能量在被照射部位的皮肤及皮下组织中转变为热，引起温度升高（可达6摄氏度），血管扩张，皮肤潮红，局部循环加强，组织营养和代谢得到改善光热效应。,1、红外线照射可提高仔畜成活率。在畜牧生产中，照射仔猪、雏鸡、羔羊和病畜，提高其成活率。常用红外线灯作为热源，不仅可以御寒，而且改善了血液循环，促进了生长发育，减少死亡，效果良好。2、红外线具有消炎镇痛作用。这是局部血液循环得到改善的继发结果。血液循环旺盛，局部渗出物易被吸收清除，所以组织张力下降，肿胀自然减轻，这一反应被应用于医疗实践。,3、不良影响过度的红外线作用，可使热调节发生障碍。当过强的红外线作用于皮肤时，皮肤温度可升达40或更高，皮肤表面发生变性，甚至造成烧伤。,红光和红外线能穿透颅骨，使颅内温度升高，引起“日射病”。红外线长时间照在眼睛上，可使水晶体及眼内液体的温度升高，引起羞明、视觉模糊、白内障、视网膜脱离等眼部疾病。因此，在夏季户外长时间放牧或使役时，应注意保其头部和眼睛。,二、紫外线对家畜的影响1、红斑作用在紫外线照射下，被照射部位的皮肤会出现潮红，这一现象称为红斑作用。2、杀菌作用紫外线的杀菌作用决定于波长、辐射强度及微生物对紫外线的抵抗力，杀菌力最强的是253.7nm，波长愈短或愈长，杀菌力均减弱。,紫外线杀菌作用机理：是由于使细胞DNA即失去正常功能，从而影响了细菌的正常代谢、生长、发育和繁殖，甚至引起核蛋白变性，照射剂量足够大时，可使蛋白凝固，细菌因此死亡。,3、抗佝偻病作用紫外线照射使动物皮肤的7-脱氢胆固醇转变为VD3，使植物和酵母中的麦角固醇转变为VD2。VD的主要作用是促进动物肠道对钙的吸收，保证了骨骼的正常发育。当缺乏紫外线照射时，VD2、VD3的合成受阻，动物对Ca的吸收减少，引起骨钙化不全，幼畜出现佝偻病，成畜表现骨软症。,4、色素沉着作用色素沉着就是动物在太阳光的照射下，皮肤和被毛颜色变深的现象。皮肤的色素沉着，在紫外线、红外线和可见光下均能发生，最强、最持久的色素沉着，发生在几种光谱同时作用时。,动物皮肤的基底有一种黑色素细胞，它能够产生和贮存黑色素。黑色素的合成产生需要一种酪氨酸酶，这种酶的活性可以被紫外线照射激活。紫外线照射在动物皮肤上，使酪氨酸酶的活性大大增加，在酪氨酸酶的作用下，合成黑色素蛋白，使皮肤颜色变深。,5、增强免疫力和对传染病抵抗力紫外线的适量照射，能明显增强机体的免疫力和对传染病的抵抗力。在紫外线的作用下，机体的组织细胞分子结构发生变化，抗原性发生变化，激发机体产生免疫反应。同时紫外线照射可提高免疫细胞的吞噬活性，增加补体和凝集素，增强细胞免疫和体液免疫功能。,6、光照性眼炎与癌紫外线对眼睛过度照射时，可使结膜与角膜发生变化，经数小时后发生结膜炎与角膜炎，称光照性眼炎。临床表现为角膜损伤、眼红、烧灼痛、流泪、畏光，经数天后消失。此外,