第四讲家畜与环境

第二章家畜与环境的关系,延边大学动物科学系,环境家畜,讲课内容,家畜环境及生态因子环境对家畜的作用适应：遗传适应与自然选择家畜的风土驯化应激家畜对环境的影响,第一节家畜环境的类型与生态因子,一、家畜环境,家畜的环境：是指环绕于家畜生产与居住空间周围的各种客观条件的总和。家畜与环境的关系表现在两个方面：（可调性）1、家畜在从外界环境中不断获取物质、能量和信息的同时受到各种环境因素的影响；2、家畜也影响着周围环境，其影响的性质和程度因环境条件的不同而异。,二、家畜环境的分类,家畜环境,根据人类对环境的影响程度,根据环境是否具有生命现象,非生物环境：光、热、空气、水、土壤等,社会环境：人口状况、宗教信仰、风俗习惯、经济力量、环境污染、经济政策和科学技术水平等,自然环境：气候因素、土地因素和生物因素等,生物环境：动物、植物和微生物,表2-1家畜环境因子的构成,三、生态因子,生态因子：明显地、直接地影响家畜生存与发展的环境因子称为家畜的生态因子，对家畜生存和发展作用不明显的或没有作用的环境因子称为非生态因子。家畜的生态因子划分为：非生物因子、生物因子和社会因子三类。,家畜生态因子构成,1.气候因子包括光、温度、水分、空气等。（短长日照-）2土壤因子包括土壤结构、土壤理化性质、土壤肥力和土壤生物等因子。3地形因子包括地面的起伏、坡度、坡向（阴坡和阳坡）等因子4生物因子包括动物、植物、微生物以及生物间的相互关系5经济因素主要指经济发展导致的市场需求而对家畜的影响。6科学技术因素主要指科学技术手段对畜禽品种形成和改良、形态和生产性能变化产生的影响。7社会习俗某些地域的人或有特殊爱好的人对家畜的品种、作用和功能有特殊的要求，如斗牛、斗鸡的习俗，饲养宠物的爱好等，这在一定程度上影响了家畜的生存、生长和生产。,四、生态因子的基本作用规律,综合性非等价性不可替代性和可调剂性阶段性和限制性（乳猪；海拔）,四、生态因子的基本作用规律,1李比希最小因子定律(Liebigslawofminimum)1840年，农业化学家JLiebig在研究营养元素与植物生长的关系时发现，植物生长并非经常受到大量需要的、自然界中含量丰富的营养物质（如水和C02）的限制，而是受到一些需要量小的微量元素（如硼）的影响。因此他提出“植物的生长取决于那些处于最少量因素的营养元素”，后人称之为Liebig最小因子定律。之后的研究表明，要在实践中应用最小因子定律必须注意两点：一是定律只能严格地适用于稳定状态，即能量和物质的流人和流出处于平衡状态；二是要考虑因子间的替代作用。,生态因子（量）的限制作用,四、生态因子的基本作用规律,2谢尔福德耐受性定律(1913年)生物的生存需要依赖环境中的多种条件，而且生物有机体对环境因子的耐受性有一个上限和下限，任何因子不足或过多，接近或超过了某种生物的耐受限度，该种生物的生存就会受到影响，甚至灭绝。这就是Shelford耐受性定律。（耐受范围）,生态因子（量）的限制作用,四、生态因子的基本作用规律,(1)每种生物对各生态因子都有一个耐受限度和最适范围。耐受限度和最适范围并不固定，在同物种内，随品种、个体、年龄、生理状况而异(2）一种生物可能对一个因子的耐受限度较广，而对另一因子的耐受限度较窄。(3)对所有环境因子的耐受限度都较广的生物，一般分布较广。(4)当一个物种的某一个生态因子处在最适范围之外时，该物种对另一些生态因子的耐受限度将会下降。(5)在自然界中，生物不可能像在实验室那样生活在某些特定环境因子的最适范围内。这样，其他一些因子就显得比较重要了。(6)在生物的繁殖阶段，环境因子的限制作用特别明显。,耐受性定律的要点,四、生态因子的基本作用规律,生态价就是生物种（或品种）的生态价值，具体指的是生物种对外界环境的适应幅度的大小。生态价高的种在生态因子较为剧烈的变化中能够较好地生存和繁殖。实践中生产性能好的家畜品种往往对某些环境因素的适应性比较窄,何为生态价？,第二节家畜环境与生态因子的作用,一、环境对家畜的作用,（一）生态环境对家畜品种形成的影响1自然环境因素对家畜品种形成的影响2社会经济技术因素对家畜品种形成的影响（农牧业生产方式、社会制度和民族习俗、社会经济、科学技术）（二）生态环境对家畜生活习性的影响（三）生态环境对家畜体格和体型的影响,二、生态因子对家畜健康与生产性能的影响,1光照强度对家畜的作用（必须适中）2光质对家畜的作用：(l)红外线(2)紫外线(3)可见光3光照时间对家畜的作用（长日照动物）4.光同期（换毛）,（一）太阳辐射（光、热）,二、生态因子对家畜健康与生产性能的影响,1气温对家畜生产力的作用（繁殖、生长、泌乳）等热区？2.气温对家畜健康的作用冷、热应激,（二）空气温度,二、生态因子对家畜健康与生产性能的影响,1气湿对家畜生产力的作用生长发育和育肥的影响(2)家畜泌乳的影响：(3)家禽产蛋的影响2气湿对家畜健康的作用适宜温度条件下，湿度对家畜健康一般无影响,（三）空气湿度,二、生态因子对家畜健康与生产性能的影响,1气流对家畜的作用（通风）气流对家畜生长发育、泌乳、育肥、产蛋等的影响主要取决于气温低温而潮湿的气流，能促使家畜机体大量散热稀释或清除空气中有害气体、灰尘2气压对家畜的作用气压对家畜的繁殖有着重要作用。马的影响最大，牛次之，绵羊最小。不适应高海拔的家畜迁入高海拔地区后，精液品质下降。,（四）气流、气压,第三节家畜对环境的适应,一、适应的概念与原理,适应(adaptation)是指生物受到内部和外部环境的刺激而产生的生理机能反应或遗传反应。这种反应可以使生物有机体一切功能保持着与外界环境的动态平衡，使其能茌变化的环境条件下正常地生存与繁衍。生物的适应性就是生物对外界环境作用所表现出的调整能力与程度。（1.表型适应2.遗传适应）,（一）适应的概念,一、适应的概念与原理,1格罗杰法则(Gloger，1833)生活在温暖潮湿地区的哺乳动物及鸟类，其皮朕中的黑色素比寒冷干旱地区的同种动物多；生活在干旱地区的动物，贮积黄色与红棕色的色素较多，而生长在寒冷气候地区的动物，则这类色素较少。爱伦(Allen，1877)支持这个论点，认为动物皮肤色素的形成与长期生活环境的温度、湿度有关。,（二）适应的基本原理,北极熊和黑熊,一、适应的概念与原理,2白格曼法则(Bergmann，1841)和爱伦(Allen)法则同种温血动物，在（北半球）北方寒冷地区体格较大，在南方温暖地区（热带）体格较小。这个法则实质上论述了动物体型与气候的关系，其结论完全适用于家畜。例如，猪的类型及品种，由北向南移，其体型变化趋势是由大到小；黄牛也是北方的大于南方。大型的荷斯坦牛在美国北部较冷地区适应性较好，而小型娟姗牛则在南部温暖地区适应性较好。,（二）适应的基本原理,和斯坦牛,娟姗牛,300-400kg,600-700kg,一、适应的概念与原理,爱伦法则：同一物种在不同气候环境影响下，其体表相对面积也有很大差异，气温高的地区（靠近热带），其体表面积有增大趋势。体型与环境温度有密切关系，寒带温血动物的体躯一般比热带温血动物的体躯更接近于球形，即四肢变短，体型比较紧凑，这样能保持体内热能，减少散热量。爱伦法则实际是对白格曼法则的补充。在寒冷地区，动物需要减少体热的散发量，为此应缩小体表面积，而体格之增大恰使单位体重所占有的体表面积减少；在炎热地区，情况则相反。,（二）适应的基本原理,北极燕鸥,普通燕鸥,一、适应的概念与原理,3威尔逊法则(Wilson，1854)动物的被毛分为两层，外层是刚硬的粗毛，内层是柔软的绒毛。绒毛的含量与温度呈反比，而粗毛的含量则与温度呈正比。寒冷地区的家畜一般被毛较厚，外层是鬃状粗毛，内层是厚而软的绒毛。寒冷地区动物的表皮比较致密、重而厚，而热带动物的表皮层薄而疏松，皮下脂肪少。,（二）适应的基本原理,一、适应的概念与原理,4白纳德法则(Bernard，1876)随着气候的变化，畜体内部也呈现一定反应与变化。动物身体的外周部位（耳、四肢、蹄冠、脚等）的温度，是借助血液循环来进行调节的。白纳德研究兔子的耳朵时发现，兔子耳朵的血管在天气极热时增加了血流量，以加快散热，寒冷时则减缓血流量以保持体温。若按重量计算，耳朵的表面面积比例很高。后来芬德里(Findley)提出，牛及其他动物也都具有这种“血管调节机能”，所以其身体的外周末梢部位能够耐受极低的温度。,（二）适应的基本原理,北美麝牛,二、适应的类型（表型适应和遗传适应）,1体型2腿与脚3嘴与消化道4体被：(1)皮肤颜色(2)皮肤厚度：(3)被毛(4)汗腺5脂肪组织：皮下脂肪和局部化脂肪,（一）形态适应（气候因子是关键）,图2-4光照周期对被毛的影响,二、适应的类型（表型适应和遗传适应）,家畜在变化的环境中通过行为和各种器官产生反应，维持体内平衡体内平衡包括：热平衡（能量平衡）、化学平衡（水和电解质的平衡）、循环平衡（心脏和血管的调节机能）等。,（二）生理适应,图2-5动物体内平衡示意图,正常进行适应调节，不出现异常表现，生产性能没有下降，不发生疾病，这就是达到新的体内平衡，也就是动物对这种生态环境能够耐受与适应。,图2-6在南撒哈拉地区夏季两种动物体温的日变化,TRH（促甲状腺素释放激素）、TSH（促甲状腺素）、甲状腺素的反应起到重要的调节作用,二、适应的类型（表型适应和遗传适应）,动物对环境变化的反应引起了种群基因频率和基因型频率的改变，且这种遗传改变能世代传递，故称之为动物对环境的遗传适应。,（三）遗传适应,二、适应的类型（表型适应和遗传适应）,1遗传适应与自然选择2遗传适应与遗传多样性3遗传生态分化与生态型,（三）遗传适应,图2-7长期的遗传反应：耐干热适应,三、家畜的风土驯化与引种,风土驯化(acclimatization)是指家畜逐步适应新环境条件的复杂过程。家畜能否达到风土驯化，不但要看其种群在新的环境条件下能否生存、繁殖、正常地生长发育，还要视其是否能够保持原品种的特征和生产性能。家畜风土驯化主要是气候驯化和饲养条件驯化,（一）风土驯化,三、家畜的风土驯化与引种,家畜的风土驯化主要通过两种途径一是直接适应，即家畜在新环境条件下，在行为上和生理上产生一系列反应，直到基本适应新环境条件为止；这种新的环境条件，一般属于该品种的耐受范围，故能达到风土驯化的目的。二是定向改变遗传基础，当新环境条件超越了该品种的耐受范围，家畜就会产生种种不适应的反应，甚至发病、死亡；此时通过人工选择的作用，淘汰不适应的个体，留下适应的个体，从而改变了群体的基因频率，使家畜群体的遗传物质基础发生改变。上述两种途径不是孤立的，在实践中往往是首先通过直接适应，然后经过人工选择，使遗传物质基础发生变化，达到风土驯化。,（一）风土驯化,三、家畜的风土驯化与引种,引种有三种方法：1.家畜适应环境2.改变环境来满足家畜的需求3.在生态条件基本相似的区域内引种，找到其潜在的生态区域其中第三种方法最切实可行。,（二）家畜引种应遵循的原则,三、家畜的风土驯化与引种,(1)海拔、地形、气候、饲养管理条件等方面的相似性，分析该品种能否在新地区适应(2)考虑到家畜、家禽有逐渐适应新环境的能力，或通过一个地理过渡阶段后有逐渐适应新环境的可能性。(3)从低劣环境引到优良环境时，比较容易适应；家畜在性成熟年龄迁徙最合适，而母畜在妊娠后期迁徙是最不适当的。(4)一个品种范围内，较小的、中等体型比大体型动物有较大的耐受力,（二）家畜引种应遵循的原则,三、家畜的风土驯化与引种,适应性良好的家畜，应当具有：发病率和死亡率不超过正常水平；各种生理表现没有异常；体格达到品种标准，体型外貌正常；在不利的条件下（如营养缺乏、气候应激、运输应激等）体重下降最少，繁殖力不受影响，对幼畜生长发育影响不大；生产性能良好，达到品种标准的要求。反之，不良的适应性则表现为生长率、生产力、繁殖力、抗病力等全面下降。,（三）家畜对新环境适应性的评定,三、家畜的风土驯化与引种,判断绵羊的总适应能力的公式为：GA=40R+30P+30E式中GA-总适应能力；R-繁殖力评分；P-生产力评分；E-经济效果评分。R、P、E的评分各为0.11O，GA的最高分为100,（三）家畜对新环境适应性的评定,三、家畜的风土驯化与引种,（三）家畜对新环境适应性的评定,表2-2家畜适应性等级评定,第四节家畜的应激及动物福利,一、应激的概念,应激(stress)是家畜机体对内部或外界的超常刺激所产生的非特异性应答反应的总和。无论何种刺激，只要达到一定强度，在引起针对该种刺激的特异性反应的同时，还引起“模式化的、共性的”非特异性反应，这种反应才是应激。,二、应激的阶段性反应,（一）惊恐反应阶段（二）适应或抵抗阶段（三）衰竭阶段,二、应激的阶段性反应,H.Selye(1972)用大鼠所做的实验证实了应激反应发展的阶段顺序，在惊恐反应初期（休克相），机体对应激源作用的总抵抗力降低，然后逐渐提高（反休克相）；进入适应阶段，机体抵抗力大大提高，甚至可高于正常水平，并一直保持到衰竭阶段开始；在最后阶段，机体耗尽防御储备，随之总抵抗力急剧下降,图2-8应激发展阶段与机体的反应,三、在变化的环境中家畜的应激与适应,（一）环境变化程度与家畜适应的关系图2-9环境变化程度与家畜适应的关系,三、在变化的环境中家畜的应激与适应,（二）适应性锻炼家畜对多数常见应激源均可获得适应。对家畜机体持续进行这种弱刺激，机体将停止对其产生反应。如果弱刺激逐渐加强，可以导致家畜对其敏感（感应）性降低，防卫机能逐渐加强，这种适应的获得，能量消耗较少，在畜牧生产中对培育体质结实、适应力强的畜群有重要意义。,四、家畜的应激与福利,1动物福利的概念动物福利就是动物适应其所处的环境后所达到的状态。这些状态包括动物的感觉，健康状况、生理功能及是否受到伤害等“五大自由”：不受饥渴的自由；生活舒适的自由；不受痛苦伤害和疾病威胁的自由；生活无恐惧和应激的自由；表达天性的自由。（1968）,（一）动物福利及其评定,四、家畜的应激与福利,2动物福利的评价行为指标生理指标生产力指标受伤和疾病,（一）动物福利及其评定,四、家畜的应激与福利,表2-3运输应激对不同品种仔猪肉质相关指标的影响,（二）家畜的高产应激与福利,四、家