第二章—温热环境

西南大学荣昌校区动物科学系朱海生,家畜环境卫生(EnvironmentalHygieneofDomesticAnimals),2温热环境,第一节家畜热调节第二节太阳辐射第三节空气温度第四节空气湿度第五节气流第六节温热因素的综合评定第七节温热因素对家畜疾病的影响,温热环境、体热平衡、体热调节、相对湿度、露点温度、气流掌握产热和散热途径；高、低温环境下体热调节方式及判定了解太阳辐射的生物作用及掌握影响太阳辐射的因素了解气温变化规律掌握等热区、临界温度概念及其对家畜的影响判定湿度对家畜的影响湿度的变化规律气流表述的指标及风向频率图学会以二氧化碳含量计算通风换气量,掌握与了解,第一节体温与畜体热调节,有关概念体热调节平衡环境温度与体热调节平衡太阳辐射与畜体热调节,有关概念,1温热环境(thermalenvironment)家畜周围空气中的温暖、炎热与寒冷，它是由空气温度、空气湿度、气流速度和太阳辐射等温热因素综合而成。它们是影响家畜健康和生产力的极为重要的环境因素。其中温度最为重要。,1,6,温热环境是家畜很重要的环境因素：直接影响：温热环境通过热调节对家畜发生直接影响；间接影响：自然界的温热条件还可通过饲料植物的生长、化学组成和季节性供应，以及寄生虫和其它疾病的发生和传播,间接对动物的健康和生产力发生作用。,1,7,2大气指包围在地球周围厚厚的空气。3对流层最接近地面的大气层。厚度917Km，对地球生物影响最大。4气象(meteorology)发生在对流层中各种物理现象（风雨雷电等）。5气象因素(meteorologicalelements)用来描述和表达对流层中各种物理过程和物理现象的基本特征量和大气现象。如：温度、湿度、气压、风速、风向、降水6天气（weather）由各种气象因素所引起的大气状况（阴晴）。7气候(climate)指一个地区多年的综合的天气状况。8小气候(microclimate)指小范围的特殊气候。,对流层,平流层,直流层,热层,外层,1,9,一体温、皮温和平均温度,1体温：是指身体深部（体核）的温度(deep-bodytemperatureorcoretemperature)。是衡量恒温动物热平衡的唯一可靠的指标。躯体体内部位不同，温度也不完全相同。,1,10,直肠温度能代表体温，又易测量，故长期以来均以直肠温度表示体温。在测量体温时，应使温度表的感应部位伸入直肠深部。成年牛、马等大家畜为15cm，羊、猪为10cm，小家畜和家禽为5cm。,1,11,2皮温皮肤表面的温度称为“皮温”(skintemperature)皮温受身体本身和外界温热条件的影响，常随外界条件的变化而变化。动物身体部位不同，其皮温也不相同。凡距离身体内部较远、被毛保温性能较差、散热面积较大、血管分布较少和皮下脂肪较厚的部位，皮温较低。四肢下部、耳部和尾部在低温时皮温显著下降。,1,12,例如犊牛在35的高温环境中，直肠温度为39.8，身体各部位的皮温没有很大的差异，范围在36.538.5之间。在5的低温环境中，直肠温度为39.5，胸部皮温为31.2，耳部仅7，两者相差20。,1,13,3平均温度平均体温是指整个动物体各部位温度之加权平均值，可以用公式计算：T=0.7Tr+0.3Ts式中：Tr直肠温度（）；Ts平均皮温（）。,二体热调节平衡,体热平衡指恒温动物为维持体温恒定而保持产热和散热的平衡产热散热体温产热营养不良较瘦个体,性别：雌性年龄大,生产水平：生产力水平高生产力水平低,采食量：采食量大采食量小,活动量：活动量大活动量小,影响动物产热的因素,1,24,（二）散热(heatloss),1辐射散热当环境温度低于体表温度时，机体会以红外线长波的形式向环境散发热量。温度大于绝对零度的（0K或273）任何物体都能放出辐射能。辐射散热是指动物与周围环境可度量距离内物体之间以电磁波形式进行的热交换。,1,25,2传导散热是通过物体间的直接接触，由高温物体把热量直接传递给低温物体。动物体呼吸道和皮肤都具有传导散热的作用。呼吸道是将热传给较冷的吸入空气，皮肤主要是通过直接与较冷物体如地面、冷水等接触而进行传导散热。传导散热量的多少取决于：接触物的导热系数；接触面积；两者温差。,1,26,3对流散热当畜体体表温度低于流体（如空气）温度时，通过对流可以带走畜体表面热量，发生对流热散。对流形成的原因有两种：是由外力作用发生对流，称为“强制对流”（forcedconvection）；另一种为空气因受热不均导致密度变化而产生的对流，称为“自然对流”（naturalorfreeconvection）。对流散热量取决于散热面的面积和散热面温度与空气温度之差。对流散热不仅发生在皮肤表面，而且发生在呼吸道表面。,1,27,4蒸发散热家畜皮肤和呼吸道表面的水分通过水汽化吸热和水分子运动而散热的过程。途径：皮肤呼吸道,5加热饲料和饮水,1,28,（1）皮肤蒸发,机制有二：一、渗透蒸发(diffusionevaporation)，即皮肤组织水分通过上皮向外渗透，水分在皮肤表面蒸发。因为渗透蒸发不见有水滴，常称为“隐汗蒸发”(insensibleperspirationevaporation)。二、出汗蒸发(perspirationevaporation)，即通过汗腺分泌，使汗液在皮肤表面蒸发。出汗多时，常见皮肤表面有水滴残留，故又称为“显汗蒸发”(sensibleperspirationevaporation)。（马属动物）,1,29,出汗散热能力与汗腺发达程度和被毛状态有关，马属动物汗腺较发达，牛次之，绵羊有汗腺，但较小且为突发性汗腺，猪无活动汗腺，鸡、兔、狗等均无汗腺；对于大多数动物，由于被毛的阻滞作用，即使动物处于高温高湿汗腺分泌汗液多，但是汗液也很难在皮肤表面蒸发，蒸发对动物散热作用不大。因此，在高温高湿时动物主要靠增加渗透蒸发和呼吸道蒸发而散热。,1,30,（2）呼吸道蒸发,呼吸道粘膜湿润、温度高、水汽压大，空气的水汽压一般相对较低，当水汽压较低的空气通过呼吸道时，呼吸道粘膜的水分子很容易从空气中逸出而发生蒸发作用；吸入呼吸道的空气的温度通常低于体温，因经呼吸道的传导、对流的散热作用而使空气温度升高，饱和压水气压亦随之提高，从而能容纳更多的水汽。呼吸道蒸发的主要部位是上呼吸道。,1,31,当气温较低时，动物呼吸次数减少而深度增大；当气温升高时，动物呼吸变得短而急促。热性喘息就是指在高温环境中，动物出现的增加呼吸频率，减少呼吸深度的现象。热性喘息常见于汗腺不发达或缺乏汗腺的动物如猪、鸡、狗。热性喘息在排出大量的水蒸气的同时，将体内大量CO2排出体外，导致呼吸性碱中毒。,（二）散热(heatloss),蒸发散热呼吸道（不可感散热）皮肤显汗隐汗辐射散热非蒸发散热传导散热（可感散热）对流散热,非蒸发散热量的大小主要受环境温度的影响，非蒸发散热的结果是导致空气温度变化。蒸发散热量主要受空气湿度的影响，不导致空气温度变化，但使舍内湿度上升。,1,33,此外，通过胃肠道加热饲料和饮水可消耗部分体热，同时粪、尿排泄也带走少量热，但这种散热不属于正常的生理热调节范围。,影响动物散热的因素,空气的温度、湿度和气流,动物体表面积,动物的姿态,动物的被毛状态,皮下脂肪层,环境热量与动物产热和散热的关系,三环境温度与体热调节平衡,(一)环境温度与散热方式高温：蒸发散热为主其他方式为辅；低温：非蒸发散热为主蒸发散热为辅；（二）体热调节指动物为达到热平衡，保持体温恒定而通过中枢神经系统对产热和散热而进行的调节。方式物理调节化学调节,黑白花牛在不同温度非蒸发散热、皮肤蒸发散热和呼吸道蒸发散热平均值的比率,1,38,物理调节在炎热或寒冷环境中，家畜首先借皮肤血管的舒缩，增减皮肤的血流量和皮肤温度，其次通过加强或减弱汗腺和呼吸活动，寻找较舒适的小气候环境和改变姿势等，以增加或减少热的放散来维持正常的体温，这称之为“散热调节”或物理调节。,1,39,化学调节在较严重的热或冷应激中，散热调节已不足以维持体温恒定时，则必须减少或增加体内营养物质的氧化，以减少或增加热的产生，这种调节称之为“产热调节”或“化学调节”。,1,40,当物理和化学调节同时进行还不能维持热平衡时，表现为体温的升高或下降，说明热平衡破坏，这时往往引起生理机能失常。严重威胁家畜的健康和生产力。甚至危及生命。,（三）体热调节机理,中枢感受器(下丘脑、大脑、脊髓),外周感受器(皮肤、内脏及粘膜),热调节中枢,热感受器,冷感受器,体温,第二节太阳辐射(solarradiation),太阳辐射强度及其影响因素太阳辐射对畜体的作用太阳辐射对家畜生产力的影响,1,43,太阳辐射经过大气层（1）约有18被大气和云层所吸收；（2）约有7被各种气体分子和悬浮的微粒散射；（3）约有27被云层反射。因此，仅约48的太阳辐射能到达地面，其中30为直射，18为散射。太阳辐射被减弱的程度除与大气的状态有关外，还与太阳高度角（h）有关,一太阳辐射强度及影响因素1概念：太阳在核聚变过程中产生巨大的能量，这种能量以电磁波的形式向宇宙放射，即太阳辐射，其本质是一种电磁波。红外线：长波大于0.773x102um可见光（光合有效辐射）：0.390.77um紫外线：短波小于0.380.004um2太阳辐射的强度指单位面积单位时间接受太阳辐射的能量。到达地面的辐射强度，除受大气的影响外，还受太阳高度角、海拔等有关。,3影响太阳辐射强度的因素,1）大气透明度透明度越大，直接辐射大、散射辐射小空气污染指数：晴天0.85阴天0未饱和32.5,静、烟直上烟能表示风向，但风向标不能转动人面感觉有风，风向标能转动，树叶有微响旌旗展开，树叶及微枝摇动不惜树的小枝摇动，能吹起地面灰尘和纸张有叶的小树摇动，内陆水面有小波大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞困难全树摇动，大树枝弯下来，迎风步行感觉不变可折毁树枝，人们前行感觉阻力甚大烟囱及平屋房顶受到损坏，小屋遭到破坏陆上少见，可将树拔起或将建筑物吹毁陆上很少，有则必有重大损失陆上绝少，其摧毁力极大,龙卷风,龙卷风,保温性能好的畜舍：空气流速69产生热应激,3风冷指数（H）,以气温风速结合估计寒冷程度的指标（单位：KJm2.h或千卡m2.h）H（100V10.45V）（33Ta）,无风时的皮肤温度,无风环境的冷却温度：,冷却温度33H22.066,气温,风速,欧洲牛在6.8OC为冷应激区,例：气温0OC，风速5m秒：,H（100V10.45V）（33Ta）,（100510.455）（330）918.02千卡m2.h3814KJ