Механизм расщепления клетчатки и крахмала у крупного рогатого скота




Расщепление клетчатки

Клетчатка , это сложный полисахарид . Она составляет основную массу корма у КРС . В растительных кормах ее содержится до 40-50 %.

В пищеварительных соках животных нет ферментов , переваривающих клетчатку .  В преджелудках жвачных , под действием целлюлозолитических бактерий , расщепляется 60-70 % перевариваемой клетчатки .

Клетчатка имеет большое физиологическое значение для жвачных не только как источник энергии , но и как фактор , обеспечивающий нормальную моторику преджелудков .

Ферменты бактерий расщепляют клетчатку (сложный полисахарид) до более простых форм :

  • вначале до дисахарида целлюбиозы
  • позже , до моносахарида глюкозы

Продукты расщепления клетчатки в рубце подвергаются различным видам брожений.

Расщепление крахмала

В рубце жвачных крахмал легко сбраживается с образованием  кислот :

  • летучих 
  • жирных нелетучих

Бактерии и инфузории переваривают крахмал, захватывая его зерна и воздействуют на крахмал с поверхности .

  • бактерии и инфузории, расщепляют крахмал , накапливают внутриклеточный полисахарид гликоген , а также амилопектин, который медленно и длительно сбраживается
  • это  способствует сохранению постоянства биохимических условий в рубце и предупреждает возникновение интенсивного брожения при поступлении свежего корма
  • простые сахара (дисахариды и моносахариды) всегда содержатся в траве и других кормах , а также образуются в рубце как промежуточный продукт ферментации при расщеплении клетчатки и гемицеллюлозы

При сбраживании сахаров появляются :

  • молочная 
  • уксусная 
  • пропионовая 
  • масляная кислоты 

 

Летучие жирные кислоты, образующиеся в рубце, почти полностью всасываются в преджелудках. В свободном состоянии они усваиваются лучше, чем их соли.

 

Интенсивность бродильных процессов очень велика , за сутки в рубце образуется до 4 л летучих жирных кислот .

 

Всосавшиеся ЛЖК используются организмом жвачных в качестве главного источника энергии и как исходные компоненты в различных ассимиляторных процессах: они служат одним из источников образования жира.




Роль жевания жвачки и рубцовой микрофлоры




  Роль жевания жвачки 

При пережевывании жвачки пищевые комки (болюсы) из рубца отрыгиваются в рот на дополнительное пережевывание . При жевании болюсы сдавливаются и выделяющаяся при этом жидкость и мелкие пищевые частицы проглатываются . Большие пищевые частицы пережевываются в течение 50-60 секунд и после этого также проглатываются .

Пережевывание жвачки является жизненно необходимой частью нормального пищеварительного процесса и усвоения волокнистых веществ.

Основные функции пережевывания жвачки заключаются в следующем:

  • при пережевывании жвачки происходит увеличение слюновыделения
  • под воздействием пережевывания происходит уменьшение размеров пищевых частиц и увеличение их плотности (от этих характеристик зависит время нахождения пищевых частиц в рубце)
  • пережевывание жвачки помогает отделить пищевые частицы, готовые выйти из рубца, от тех, которым необходимо больше времени для их полной ферментации
  • в результате пережевывания жвачки происходит размельчение волокнистых структур, что увеличивает поверхность воздействия на них микроорганизмов, а значит их перевариваемость
  • жвачка является необходимым условием для измельчения и дальнейшего переваривания грубых кормов. Она обычно начинается вскоре после окончания приема корма, когда он в рубце подвергается размягчению и разжижению
  • чаще всего руминация наступает при полном покое животных, когда они лягут

Жвачка у животных обычно начинается через 30−70 минут после еды и протекает в строго определенном для каждого вида животных ритме.

  • В течение суток бывает 6-10 жвачных периодов, каждый из которых продолжается по 30-60 минут
  • За 5 минут преджелудки сокращаются 8-14 раз. Продолжительность механической обработки пищевого кома в виде жвачки во рту — около одной минуты
  • Следующая порция пищевого корма поступает в рот спустя 3−10 секунд
  • Жвачный период у животных продолжается в среднем 45−50 минут, затем у животных наступает период покоя, продолжающийся у различных животных разное время, затем снова наступает период жвачки
  • Здоровая корова выполняет до 40-45 тысяч жевательных движений в день
  • За сутки корова таким образом пережевывает около 60 кг пищевого содержимого рубца

Существует хороший способ определения, достаточно ли волокнистых веществ содержится в рационе стада :

Если в любое время дня и ночи 1/3 поголовья скота жует, это значит, что рацион составлен правильно

Роль рубцовой микрофлоры

Учёные мужи доказали , что за счёт ферментов микрофлоры рубца удовлетворяется до 80% потребности жвачных в энергии , 30 — 50% — в белке , в значительной мере в макро — и микроэлементах и витаминах , переваривается от 50 до 70% сырой клетчатки рациона .

В преджелудках жвачных развиваются в основном анаэробные микроорганизмы :

  1. простейшие (инфузории)
  2. бактерии

Состав микрофлоры рубца жвачных животных варьирует в широких пределах в зависимости от вида корма :

  1. инфузории — от 200 тыс. до 2 млн. в 1 мл
  2. бактерии — от 100 млн. до 10 млрд. в 1 мл

Видовой состав микроорганизмов также широк :

  1. бактерий – более 200 рас
  2. простейших – более 20 видов

Рост и размножение одних микроорганизмов сопровождаются автолизом и отмиранием других , поэтому в рубце всегда присутствуют живые , разрушающиеся и мертвые микроорганизмы .

Видовой состав зависит от того , какой корм превалирует в рационе . При смене рациона меняется и популяция микроорганизмов . Поэтому для жвачных важное значение имеет постепенный переход от одного рациона к другому .

Простейшие рубца относятся к подтипу инфузорий , классу ресничных инфузорий , состоящему из десятка родов и множества (около 100) видов . Они попадают в преджелудки , как и многие другие микроорганизмы , с кормом и очень быстро размножаются ( До 5-6 поколений в день ) .

В 1 г содержимого рубца находится до 1 млн. инфузорий , размеры их колеблются от 20 до 200 мкм .

Инфузории играют важную биологическую роль в рубцовом пищеварении.

Они подвергают корм механической обработке , используют для своего питания трудно-перевариваемую клетчатку и благодаря активному движению создают своеобразную микро-циркуляцию среды.

Внутри инфузорий можно увидеть мельчайшие частицы корма , съеденного животным . Инфузории разрыхляют, измельчают корм , в результате чего увеличивается его поверхность , он становится более доступным для действия бактериальных ферментов .

Инфузории , переваривая белки , крахмал , сахара и частично клетчатку, накапливают в своем теле полисахариды . Белок их тела имеет высокую биологическую ценность .

Из бактерий в преджелудках содержатся кокки , стрептококки , молочнокислые , целлюлозолитические и другие, которые попадают в рубец с кормом и водой и благодаря оптимальным условиям активно размножаются .

  • целлюлозолитические  — самые важные микроорганизмы рубца . Эти бактерии расщепляют и переваривают клетчатку, что имеет большое значение для питания жвачных
  • амилолитические  бактерии , в основном стрептококки , представлены в рубце многочисленной группой . Они находятся в рубце при даче различных рационов , их количество особенно возрастает при использовании зерновых , крахмалистых и сахаристых кормов
  • молочнокислые  бактерии в преджелудках играют важную роль при сбраживании простых углеводов (глюкоза, мальтоза, галактоза, лактоза и сахароза). Молочнокислые бактерии имеют большое значение в молочном кормлении

Между всеми видами микроорганизмов существует симбиотическая связь: активное размножение одних видов может стимулировать или тормозить размножение других. Так, развитие стрептококков сдерживает рост молочнокислых бактерий, и наоборот, активное размножение молочнокислых бактерий создает неблагоприятную среду для жизнедеятельности стрептококков.

Обнаружена тесная связь между химическим составом и питательностью кормового субстрата, численностью микроорганизмов рубца и продуктивностью животных .

Субстраты с высоким содержанием азота , протеина , жира , БЭВ (глюкоза , фруктоза , сахароза , мальтоза , лактоза , крахмал) оказывают больший стимулирующий эффект на рост и размножение микрофлоры рубца по сравнению с субстратами с меньшим содержанием указанных показателей .

Оптимальным для размножения микроорганизмов рубца кормовым субстратам характерен уксуснокислый тип брожения и рН среды ближе к нейтральной — от 6,6 до 6,9 .

Менее оптимальным кормовым субстратам свойственен пропионово-масляный тип брожения и более кислый рН среды — от 6,2 до 6,5. При этом большая дополнительная нагрузка по нейтрализации рубцового содержимого ложится на слюнные железы .

Таким образом, существует прямая зависимость между количеством бактерий и инфузорий в рубцовом содержимом и продуктивностью жвачных животных . Чем больше количество микроорганизмов в рубце , тем выше уровень продуктивности животных .

Существует три взаимодействующие среды , в которых микробы размещены в рубце :

  • Первая – это жидкая фаза, где свободно живущие микробные группы в жидкости рубца питаются растворимыми углеводами и протеином. Эта фаза составляет до 25 % микробной массы
  • Вторая – это твердая фаза, где микробные группы, связанные или прикрепленные, с частицами корма переваривают нерастворимые полисахариды, такие как крахмал и волокно (клетчатку), а также менее растворимые протеины. Эта фаза может составлять до 70 % микробной массы
  • В третей фазе 5 % микробов прикреплены к эпителиальным клеткам рубца или к простейшим. Кормовой рацион, скармливаемый молочной корове, влияет на количество и относительное соотношение различных микробных видов в рубце

Одна из наиболее часто встречающихся проблем в сельхоз-организациях , возникающих в управлении питанием , это внезапные изменения в кормовых рационах жвачных животных с целью включения большего количества концентрированных кормов .




Роль желудочной ферментации и образование газов в рубце




Желудочная ферментация :

  • в рубце находится много различных видов бактерий и простейших
  • грибковые также являются частью нормальной популяции микроорганизмов рубца
  • тип кормов потребляемых коровой, определяет, какой вид бактерий доминирует в желудке, а те, в свою очередь определяют количество и пропорцию выделяемых летучих жирных кислот, которые используются коровой в качестве источника энергии
  • среда рубца является благоприятной для роста микроорганизмов
  • РН (кислотность) в рубце находится в пределах от 5,5 до 7,0; температура колеблется от 39° до 40°, что является оптимальным условием для многих ферментов
  • кислород, который токсичен для многих видов бактерий, в рубце почти отсутствует
  • в рубце имеется достаточно пищи, которая поступает болee или менее постоянно
  • конечные продукты ферментации — летучие жирные кислоты и аммиак — всасываются стенками рубца

Численность бактерий, находящихся в рубце, в течении дня изменяется прямо пропорционально количеству энергии, доступной для микробов, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна количеству энергии, полученной через корма.

 

 

Ферментативные процессы в рубце дают корове следующие преимущества:

  • Возможность получения энергии из сложных углеводов, содержащихся в клетчатке и в волокнистых структурах растений.
  • Возможность компенсирования белковой и азотной недостаточности.

Микроорганизмы рубца обладают способностью использовать небелковый азот для образования белка собственных клеток, который затем используется животным для образования молочного белка.

  • Синтез витаминов группы В и витамина К.

В большинстве случаев, при нормальном функционировании рубца, организм коровы способен обеспечить собственные потребности в этих витаминах.

  • Нейтрализация некоторых токсических веществ в кормах.

Однако, наряду с положительными, существуют и отрицательные стороны желудочной ферментации. К таким относятся:

Ферментация углеводов сопровождается потерей энергии в виде выделяемых газов (метан, углекислый газ).

Белок высокой питательной ценности частично разрушается с возможной потерей азота в форме аммиака. Дело в том, что бактерии не способны (из-за недостатка энергии) использовать весь образовавшийся при ферментации белков аммиак для построения белка собственных клеток. Лишний аммиак всасывается через стенки рубца в кровь, а затем выделяется с мочой в виде мочевины.

Образование газов

  • В процессе сбраживания корма в рубце, кроме летучих жирных кислот, образуются газы (углекислый газ, метан, водород, азот, сероводород) и очень незначительное количество кислорода.
  • Количество и состав образующихся в рубце газов непостоянны и зависят как от содержащихся в рационе кормов , возраста животного , температуры внешней среды, так и от многих других причин .
  • По некоторым данным у крупных животных за сутки образуется до 1000 литров газов при употреблении легкосбраживаемых и сочных кормов , особенно бобовых культур , что может привести к острому вздутию рубца (тимпании) .
  • Образующиеся в рубце газы удаляются из организма , главным образом , при отрыгивании корма во время жвачки . Значительная их часть всасывается в рубце , переносится кровью в легкие , через которые удаляются с выдыхаемым воздухом .
  • В большей степени удаляется через легкие углекислый газ , и в меньшей метан . Некоторая часть газов используется микроорганизмами для дальнейших биохимических и синтетических процессов .




Половые органы самцов




 

Половые органы быка представлены парными органами:

  • семенниками (яичками) с придатками,
  • семяпроводами и семенными канатиками,
  • придаточными половыми железами и непарными органами:
  • мошонкой,
  • мочеполовым каналом,
  • половым членом
  • препуцием

Рис. 14. Схема строения мочеполового аппарата быка:

  1. почка
  2. мочеточник
  3. мочевой пузурь
  4. придаточные половые железы
  5. прямая кишка
  6. семявыносящий проток
  7. половой член
  8. семенник
  9. мочеполовой канал

Быки вырабатывают 3–6 мл спермы, в 1 куб.мм которой содержится до 2 млн спермиев.

Семенник – основной половой парный орган самцов, в котором происходит развитие и созреванием спермиев. Он также является железой внутренней секреции и вырабатывает мужские половые гормоны. У быков длина семенника 12–15 см, толщина – 6–7 см, масса – около 300 г.

Семенник имеет яйцевидную форму, подвешен на семенном канатике и расположен в полости мешковидного выпячивания брюшной стенки – мошонке. С ним тесно связан его придаток, который является частью выводного протока. В придатке зрелые спермии могут сохраняться в неподвижном состоянии довольно длительное время. В этот период они обеспечиваются питанием, а при спаривании животных перистальтическими сокращениями мышц придатка выбрасываются в семяпровод. Придаток имеет головку, тело и хвост.

Мошонка – это вместилище семенника и его придатка, представляющее собой выпячивание брюшной стенки. У быка она расположена между бедрами.

Температура в мошонке ниже, чем в брюшной полости, что благоприятствует развитию спермиев. Кожа этого органа покрыта мелкими волосами, имеет потовые и сальные железы. Мышечно-эластичная оболочка расположена под кожей и формирует перегородку мошонки, в результате чего полость органа делится на две части. Мышечные образования мошонки обеспечивают подтягивание семенника к паховому каналу при низкой внешней температуре.

Семявыносящий проток, или семяпровод, представляет собой продолжение протока придатка в виде узкой трубки из трех оболочек. Он начинается от хвоста придатка. В составе семенного канатика через паховый канал семяпровод направляется в брюшную полость, оттуда в тазовую, где образует ампулу.

Позади шейки мочевого пузыря семяпровод соединяется с выводным протоком пузырьковидной железы в короткий семяизвергательный канал, который открывается в начале мочеполового канала.

Семенной канатик – это складка брюшины, в которой заключены сосуды, нервы, идущие к семеннику, и лимфатические сосуды, выходящие из семенника, а также семявыносящий проток.

Мочеполовой канал, или мужская уретра, служит для выведения наружу мочи и спермиев. Начинается отверстием уретры от шейки мочевого пузыря и оканчивается наружным отверстием уретры на головке полового члена. Начальная, очень короткая часть уретры – от шейки до места впадения семяизвергательного канала – проводит только мочу. Стенка мужской уретры образована слизистой оболочкой, губчатым слоем и мышечной оболочкой.




Кроме желез, имеющихся в ампулах семяпроводов, к придаточным половым железам относят:

  1. парные пузырьковидные
  2. предстательную железу 
  3. парные луковичные железы расположенные на верхней стенке шейки мочевого пузыря. Протоки этих желез открываются в уретру.
  • Пузырьковидные железы вырабатывают клейкий секрет, разбавляющий массу спермиев.
  • Секрет предстательной железы активизирует подвижность спермиев.
  • Секрет луковичных желез способствует освобождению мочеполового канала от остатков мочи и смазыванию слизистой оболочки уретры перед прохождением спермиев.

Половой член, или пенис, выполняет функцию введения спермы быка в половые органы коровы, а также служит для выведения из организма мочи.

Пенис состоит из пещеристого тела полового члена и половочленной (удовой) части мочеполового канала.

На половом члене различают:

  • корень
  • тело
  • головку

Корень и тело снизу покрыты кожей, последняя распространяется и на головку, образуя при переходе на нее складку – препуций, или крайнюю плоть.

Препуций – это кожная складка. При неэрегированном состоянии полового члена препуций полностью прикрывает его головку, предохраняя ее от повреждений. Он натягивается на головку полового члена с помощью препуциальной краниальной мышцы, а оттягивается оттягивателем полового члена.

Интересное в тему :

  1. Половые органы самок
  2. Система мочевыделения крупного рогатого скота




Половые органы самок




Половые органы самок включают парные органы (яичники и маточные трубы) и непарные (матка, влагалище, преддверие влагалища и наружные половые органы) (рис. 15).

Рис. 15. Схема строения половых органов коровы:

  1. яичник
  2.  яйцепровод
  3.  рог матки с карункулами
  4. тело матки;
  5.  шейка матки
  6. влагалище
  7.  преддверие влагалища
  8.  вульва
  9. клитор
  10.  прямая кишка
  11.  мочевой пузырь
  12.  мочеиспускательный канал
  13. дивертикул мочеиспускательного канала
  14. промежность
  15. вымя

Яичник – орган овальной формы, в котором развиваются женские половые клетки – яйцеклетки, а также образуются женские половые гормоны.

На яичнике различают два конца:

  • трубный
  • маточный

К трубному концу прикрепляется воронка маточной трубы, а к маточному – собственная связка яичника. Большая часть яичника покрыта зачатковым эпителием, под которым находится фолликулярная зона, где происходит развитие фолликулов с заключенными в них яйцеклетками.




Стенка зрелого фолликула лопается, и фолликулярная жидкость вместе с яйцеклеткой вытекает наружу. Этот момент называется овуляцией. 

На месте лопнувшего фолликула образуется желтое тело, которое выделяет гормон, тормозящий развитие новых фолликулов. При отсутствии беременности, а также после родов желтое тело рассасывается.

У крупного рогатого скота яичники массой 14–19 г располагаются на уровне последнего поясничного позвонка – крестцового бугра подвздошной кости.

Маточная труба, или яйцепровод, представляет собой узкую, сильно извитую трубку, соединенную с рогом матки длиной 21–28 см. Она служит местом оплодотворения яйцеклетки, проводит оплодотворенную яйцеклетку в матку, что осуществляется как сокращением мышечной оболочки маточной трубы, так и движением ресничек мерцательного эпителия, выстилающего яйцепровод.

Матка представляет собой полый перепончатый орган, в котором развивается плод. Во время родов последний выталкивается маткой через родовые пути наружу.

В матке различают:

  • рога
  • тело
  • шейку

Рога сверху начинаются от маточных труб, а ниже срастаются в тело. Полость матки переходит в узкий канал шейки, открывающейся во влагалище.

В матке спермии живут от 55 до 70 ч.

    • Влагалище – это трубчатый орган, служащий органом совокупления и расположенный между шейкой матки и мочеполовым отверстием.
    • Преддверие влагалища – это общий участок мочевых и половых путей, продолжение влагалища позади наружного отверстия уретры. Оно заканчивается наружными половыми органами.
    • Наружные половые органы самок представлены женской срамной областью – вульвой – и включают срамные губы, расположенные между срамной щелью и клитором.
    • Вульва находится ниже ануса и отделена от него короткой промежностью. На нижней стенке преддверия вульвы открывается отверстие мочеиспускательного канала.
    • Срамные губы окружают вход в преддверие влагалища. Это складки кожи, переходящие в слизистую оболочку преддверия.
    • Клитор – это аналог полового члена самцов. Он также построен из кавернозных тел, но развит слабее.

Интересное в тему :




Как животные видят наш мир ? — видео




 

Вот так животные видят наш мир :

  • Коровы обладают монокулярным боковым и центральным бинокулярным цветным зрением.

Из-за вытянутого зрачка в горизонтальном направлении животное имеет панорамное зрение на 330°.

  • У коров хорошо развито ночное зрение

За эту особенность отвечает преломляющая среда, усиливающая отражённый от предметов свет.

  •  Зона бинокулярного зрения расположена перед коровой

Из-за этого она отчетливо видит всё, что перед ней, но плохо различает детали удаленных предметов.

  • В основном глаза у коровы чёрного либо тёмно-коричневого цвета

Но иногда встречаются и другие цвета . Всё зависит от породы животного.

 

 




Работа пищеварительной системы крупного рогатого скота — видео




Правильное пищеварение коровы способствует быстрому усвоению пищи и насыщению организма питательными элементами . Желудочно-кишечный тракт  включает в себя ротовую полость , глотку, пищевод , четыре камеры желудка , кишки .

 

 

Также активное участие в переваривании продуктов принимает печень . Кормовые массы движутся по желудочно — кишечному тракту со скоростью около 4 метра в сутки .

Завершением всех этапов является выход переработанной пищи через анальное отверстие .