ДАНИЛОВСКИХ М.Г., ВИННИК Л.И. ОБОСНОВАНИЕ СТИМУЛЯЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОПТИЧЕСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ НЕТЕПЛОВОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ


ДАНИЛОВСКИХ М.Г., ВИННИК Л.И. ОБОСНОВАНИЕ СТИМУЛЯЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОПТИЧЕСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ НЕТЕПЛОВОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ


Рубрика: Общая рубрика

Библиографическая ссылка на статью:
// Сельское, лесное и водное хозяйство. 2012. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://agro.snauka.ru/2012/12/788 (дата обращения: 19.11.2016).

Аннотация: Показано, что воздействие оптическим излучением нетепловой интенсивности на биологические системы сельскохозяйственных животных и птицы на различных стадиях онтогенеза приводят к положительным результатам, повышающим биологическую активность биосистемы.

Summary: It is shown that impact by optical radiation of not thermal intensity on biological systems of agricultural animals and a bird at various stages of an ontogenesis lead to the positive takes increasing biological activity of biosystem.

 

Введение

Одним из важных направлений научного обеспечения развития сельского хозяйства является разработка эффективных методов производства, позволяющих обеспечивать получение максимальной продуктивности при минимуме энергетических затрат. В связи с этим все большую популярность приобретает стимуляция биологических объектов электромагнитным полем оптического диапазона (ЭМП). Подобный вид обработки привлекает своей высокой технологичностью и экологичностью, к тому же контролируемое в пространстве и времени воздействие более эффективно для управления параметрами биологических систем.

Перспективность применения в биорегуляторных целях электромагнитных полей (от ионизирующего до СВЧ диапазонов) обоснована И.Ф. Бородиным [5], А.А. Шаховым [39], Н.Д. Девятковым [15], В.М. Инюшиным [17], A.M. Кузиным [23], Л.Г. Прищепом [35] и их научными школами. Наибольшей экологической безопасностью и технологичностью обладает излучение в инфракрасной, видимой и ближней ультрафиолетовой области спектра. В биологических системах оно выполняет не только энергетические, но и важные регуляторные функции, управляя различными процессами, вплоть до экспрессии генов. В основе световой регуляции лежит резонансное поглощение электромагнитного излучения составляющими биологической системы. Фундаментальные работы Г. Мора [28], Т.Й. Кару [20], Н.Ф. Гамалея, [10] Н.П. Воскресенской [6] позволили установить пути преобразования светового сигнала в химический и его воздействие на метаболизм клетки.

На определенных этапах технологического производства на базе оптических источников излучения возможно разработать новые способы и технологические приемы, позволяющие сократить применение пестицидов, химических и гормональных препаратов, повысить продуктивность и экологическую устойчивость многих сельскохозяйственных культур, животных и птицы, а также улучшить качество получаемой продукции.

1. Спектр электромагнитных излучений оптического диапазона

Под оптическим диапазоном в радиофизике рассматривают диапазон длин волн от субмиллиметрового до дальнего ультрафиолетового излучения (1мм-1нм) (Ю.И. Куклев [24]). Шкала электромагнитных волн для различных диапазонов представлена на (рис. 1).

 

Рис. 1. Шкала электромагнитных волн оптического диапазона

Оптическое излучение, обладающее высокой биологической активностью, во многом определяет жизненно важные процессы живых организмов различного уровня организации. В различных частях спектра оптическое излучение по-разному воздействует на биологические объекты. Поэтому спектр оптического излучения подразделяют на три диапазона: инфракрасное излучение (ИК); видимое (ВИ); ультрафиолетовое излучение (УФИ).

Инфракрасное излучение (ИК). Это излучение принято делить на четыре части: ближнюю зону (λ = 0,76…3мкм); среднюю зону (λ = 3…6мкм); дальнюю зону (λ = 6…15мкм); и сверхдальнюю зону (λ = 15…34мкм).

Видимое излучение (свет). Спектр видимого излучения можно условно разделить на следующие области: красную (770-650нм); оранжевую (650-585нм); желтую (585-575нм); зеленую (575-510нм); голубой (510-480нм); синюю (480-440нм); фиолетовую (440-390нм).

Ультрафиолетовое излучение (УФ). Ультрафиолетовое излучение в свою очередь делится на следующие области: длинноволновый ультрафиолет (ДУФ — 400-315нм); средневолновый (СУФ — 315-280нм); коротковолновый (КУФ — 280-200нм) вакуумный (ВУФ — 200-1нм).

В медицине существует разделение УФ-излучения на УФ-А-, УФ-B- и УФ-C-диапазоны: ближнюю с длиной волн от 390 до 320нм (область А); среднюю с длиной волн от 320 до 280нм (область В); дальнюю с длиной волн короче 280-200нм (область С)

 

2. Влияние оптического излучения нетепловой интенсивности на биосистему

Процессы взаимодействия ЭМ-излучений с живыми организмами довольно сложны и до сих пор не получили теоретического обоснования. При анализе взаимодействия ЭМИ с биологической системой различают излучения, ионизирующие и неионизирующие, тепловой и нетепловой интенсивности, стохастические и когерентные, экзогенные и эндогенные.

В общем случае взаимодействие электромагнитных полей с биологическим объектом определяется (Пресман А.С. [33], Бецкий О.В. и др. [3]):

Ø   параметрами излучения (частотой и длиной волны, когерентностью колебания, монохроматичностью и поляризацией волны);

Ø   физическими и биологическими свойствами биологического объекта как среды распространения ЭМП (диэлектрической проницаемостью, электрической проводимостью, длиной электромагнитной волны в тканях, глубиной проникновения, рассеяния, отражения и др.);

Ø   собственной биоэлектрической активностью органов и тканей.

К информационному виду воздействия ЭМП на биологический объект относится тот случай, когда излучение низкой интенсивности не вызывает нагрева ткани, т.е. носит нетепловой, биоинформационный характер внешнего излучения, но произведенный эффект оказывается значимым. Пресман А.С. [34], изучавший эти процессы, писал «… характер реакций организмов на электромагнитные поля зависит не от величины электромагнитной энергии, поглощаемой в тканях, а от модуляционно-временных параметров электромагнитных полей, от того на какие именно системы организма осуществлялось воздействие… Более того, величина той или иной реакции не только не пропорциональна интенсивности воздействующих электромагнитных полей, но, наоборот, в ряде случаев уменьшалась по мере возрастания интенсивности. А некоторые реакции не возникали при высоких интенсивностях».

По данным исследований верхней границей нетепловой интенсивности ЭМИ при облучении биологических тканей считается плотность потока мощности порядка 10мВт/см2. При нетепловом действии ЭМ-излучения с определенной вероятностью могут изменяться характер и скорость передачи информации внутри организма, процесс формирования условных рефлексов, количество ключевых ферментов энергетического обмена и др.

Фотобиологическое действие полихроматического оптического излучения. Оптическое излучение оказывает разнообразное влияние на все функции живого организма в виде зрительного, теплового и химического воздействий. Фотобиологическое действие — основная форма преобразования энергии при оптическом облучении биологических объектов, при этом различают несколько основных видов биологического действия ЭМ-излучения оптического диапазона.

Фотобиологические процессы и их стадии. Поглощение фотонов света веществом — необходимое условие преобразования оптического излучения. Фотобиологические процессы, начинающиеся с поглощения кванта света биологически важной молекулой, как правило, заканчиваются физиологической реакцией на уровне организма. К таким процессам относятся:

Ø   фотосинтез — синтез органических молекул за счет энергии солнечного света;

Ø   фототаксис — движение организмов, например бактерий, к свету или от света;

Ø   зрение — превращение световой энергии в энергию нервного импульса в сетчатке глаза или в аналогичных фоторецепторах;

Ø   действие ультрафиолетовых лучей (бактерицидное действие на микроорганизмы, мутагенное действие, канцерогенное действие, образование витамина D из провитаминов, эритемное действие на кожу, терапевтические эффекты);

Ø   действие инфракрасных лучей (тепловое действие, эритемное действие, терапевтические эффекты, ожоги и др.);

Ø   люминесценция — испускание молекулами части поглощенной энергии в виде кванта света (свечение некоторых бактерий и др.).

В механизме фотобиологического действия ЭМИ оптического диапазона указанных выше фотобиологических процессов определяющим является поглощение энергии световых квантов атомами и молекулами биологических тканей (закон Гротгуса-Дрейпера), в результате которого образуются электронно-возбужденные состояния молекул с переносом энергии кванта (внутренний фотоэффект), происходит электролитическая диссоциация и ионизация биологических молекул. Характер первичных фотобиологических реакций определяется энергией квантов оптического излучения. В инфракрасной области энергии фотонов (1,6-2,4)10-19Дж достаточно только для увеличения энергии колебательных процессов биологических молекул. Видимое излучение, энергия фотонов которого составляет (3,2-6,4)10-19Дж, способно вызвать их электронное возбуждение и фотолитическую диссоциацию. Кванты ультрафиолетового излучения с энергией (6,4-9,6)10-19Дж вызывают ионизацию молекул и разрушение водородных связей.

На следующем этапе энергия оптического излучения трансформируется в тепло или образуются первичные фотопродукты, выступающие пусковым механизмом фотобиологических процессов. Первый тип энергетических превращений присущ в большей степени инфракрасному излучению, второй — ультрафиолетовому. Анализ природы происходящих процессов позволяет утверждать, что специфичность наблюдаемых эффектов различных участков оптического излучения зависит от длины волны.

Термодинамическое действие когерентного оптического излучения. При воздействии НИЛИ возможен локальный нагрев акцепторов на десятки градусов (Кару Т.Й. [21]). Хотя процесс длится очень короткий промежуток времени — менее 10-12с, — этого вполне достаточно для весьма значительных термодинамических изменений как в группе хромофоров непосредственно, так и в окружающих областях, что приводит к существенным изменениям свойств молекул, и является пусковым моментом индуцированной лазерным излучением реакции. В качестве акцептора может выступать любой внутриклеточный компонент, имеющий полосу поглощения для данной длины волны, в том числе и вода. Т.е. начальным пусковым моментом биологического действия НИЛИ является не фотобиологическая реакция как таковая, а локальный нагрев, и проявление термодинамического эффекта.

При незначительных локальных возмущениях, недостаточных для перевода молекулы в новое конформационное состояние, может сравнительно сильно измениться геометрия, конфигурация молекул. Структуру молекулы как бы «ведет», чему способствует возможность поворотов вокруг одинарных связей главной цепи. Это свойство макромолекул значительно влияет на их функционирование. Для эффективного преобразования энергии достаточно возбуждать такие степени свободы системы, которые медленно обмениваются энергией с тепловыми степенями свободы (Гудвин Б. [14]).

Функционирование большинства внутриклеточных компонент тесно связано не только с характером их конформаций, но, главное, с их конформационной подвижностью, зависящей от присутствия воды. Вследствие гидрофобных взаимодействий вода существует не только в виде объемной фазы свободного растворителя «цитозоля», но также в виде связанной воды «цитогеля», состояние которой зависит от природы и мест локализации белковых групп, с которыми она взаимодействует. Время жизни слабосвязанных молекул воды в такой гидратной оболочке молекул невелико (t ~ 10-12  10-11с), но около центра оно намного больше (t ~ 10-6с). В целом около поверхности белка может удерживаться устойчиво несколько слоев воды. Небольшие изменения в количестве и состоянии относительно небольшой фракции молекул воды, образующих гидратный слой макромолекулы, приводит к резким изменениям термодинамических и релаксационных параметров всего раствора в целом (Гейльбрун Л [12], Рубин А.Б. [36]).

Эффект достигается при воздействии именно «лазерным» излучением и наиболее важным является такое его свойство как монохроматичность. Если ширина спектральной линии будет значительна (более 30нм), т.е. соизмерима с полосой поглощения макромолекулы, то такое излучение вызовет колебание всех энергетических уровней и произойдет лишь слабый, на доли градусов, нагрев всей молекулы. Тогда как спектр с минимальной шириной, характерный для лазерного излучения (менее 3нм), вызовет эффект локального нагрева уже на десятки градусов. В этом случае вся энергия лазера будет выделяться на небольшом локальном участке макромолекулы, вызывая термодинамические изменения, достаточные для запуска дальнейшего физиологического отклика.

Следствием фотоиндуцированного «поведения» макромолекул является, с одной стороны, изменение структуры воды, с другой стороны, высвобождение ионов кальция из кальциевого депо. При этом увеличивается концентрация Ca2+ в цитозоле (Н.Ф. Гамалея [11], Смольянинова Н.К. и др. [37], Толстых П.И. и др. [38]).

Увеличение концентрации Ca2+ в цитозоле является основным механизмом, запускающим лазер-индуцированные процессы, и замечено что все физиологические изменения, происходящие вследствие этого на самых различных уровнях, — «кальцийзависимые» (Москвин С.В. [29]).

Собственные ЭМ-излучения в организме. Эволюция биосистем происходила под действием внешних (экзогенных) и внутренних (эндогенных) ЭМП. Живые организмы, состоящие из множества клеток, молекул, атомов, заряженных частиц, сами являются источниками ЭМ-колебаний в широком диапазоне частот — от ультравысоких до инфранизких. Эти колебания могут иметь случайный и периодический характер (Бецкий О.В. [4]).

В оптическом диапазоне в организме регистрируется активное собственное излучение различных длин волн. В ИК-диапазоне поверхность тела человека, его органы и ткани излучают тепловой поток с максимумом излучения при длине волны 9,6мкм, при этом с 1см2 кожного покрова человека излучается около 40Вт энергии (Мирошников М.М. [26]). УФ-излучение тканей и клеток организма лежит в области длин волн 190-340нм, его источником служат белки, полипептиды и углеводы и оно полностью отсутствует у жиров (Журавлев А.И. [16]). Сверхслабое свечение в видимой области спектра (360-800нм) свойственно всем тканям животных и характеризуется тем, что энергию для свечения клеток поставляет процесс свободнорадикального окисления тканевых липидов.

 

3. Применение ЭМ-излучений оптического диапазона в птицеводстве

Освещение в птичнике играет важную роль при выращивании птицы всех направлений и позволяет управлять процессами физиологического развития птицы, обеспечить более комфортные условия ее содержания и добиться существенного роста практически всех показателей продуктивности поголовья. Правильно организованная система освещения совместно с правильно спроектированной программой освещения позволяет влиять на возраст полового созревания, обеспечить оптимальный режим развития птицы, увеличить яйценоскость, длительность периода яйцекладки, размер яиц и их массу, прочность скорлупы, оплодотворенность, снизить бой яиц. А также увеличить выживаемость молодняка, снизить затраты кормов и улучшить их усваиваемость, снизить травматизм у птицы и уменьшить затраты электроэнергии в 1.5-3 раза.

Основные параметры освещения, влияющие на жизнедеятельность птицы — это освещенность, спектр излучения осветителей, длительность светового дня и ее изменение.

Установлено, что ритмы дневной активности и ночного покоя у кур регулируются эпифизом путем выделения фермента, отвечающего за превращение серотонина в мелатонин, при повышении уровня которого в крови птицы садятся на насест, засыпают, и температура тела у них понижается. Эксперименты показали, что эпифиз чувствителен к свету, однако эта чувствительность различна в разные периоды суток. Предполагают, что длительность суток измеряется с помощью эндогенного ритма, который состоит из двух полуциклов: “светочувствительного” и “темночувствительного”. Световая стимуляция происходит только тогда, когда продолжительность светового дня распространяется на “темночувствительную” часть эндогенного ритма. По последним данным, светочувствительная фаза для кур наступает спустя 11 часов после первого включения света “рассвета” и продолжается 5 часов, несмотря на то, что этот период может прерываться короткими периодами темноты (Кавтарашвили А.Ш. [18]).

Предынкубационная и инкубационная обработка яиц. Одной из причин высокой себестоимости продукции птицеводства является диспаритет цен на продукцию и корма для птицы. Недостаточное питание птицы, как правило, ведет к снижению резистентности организма, следовательно к повышению затрат труда и средств на единицу продукции. В связи с этим, разработка технологий, не требующих значительных затрат, но повышающих продуктивность птицы, является целесообразной (Бессарабов Б.Ф. [2]). В этих целях можно успешно применять ЭМ-излучение оптического диапазона (Н.В. Михайлов [27], И.Л. Якименко и др., [41]). Для воздействия энергией ЭМ-излучения оптического диапазона яйцо птицы является одной из тех биологических сред, где световое воздействие вызывает значительные сдвиги, как в эмбриональный, так и в постэмбриональный периоды развития (В.В. Пак и др., [30], В.В. Коновалов [22]).

Освещенные в литературе экспериментальные данные говорят об эффективности применения ЭМ-излучения как в период перед закладкой на инкубацию, так и в процессе инкубации. Так, наибольшее внимание привлекают работы сотрудников Московской академии ветеринарной медицины и биотехнологии, проведенные под руководством профессора (Б.Ф. Бессарабова [1]). При обработке яиц перед инкубацией Ha-Ne лазером в экспозициях 5мин, 10мин и 15мин было обнаружено лучшее развитие сосудистого поля зародыша, большее количество пар сомитов, наименьшая масса аллантоиса. Вывод цыплят от числа оплодотворенных яиц увеличился на 2-3%, а от числа заложенных на 3-4%.

Ранняя стимуляция эмбриогенеза гелий-неоновым лазерным излучением отражается и на результатах вывода. В опытных группах вывод молодняка от числа заложенных яиц повысился на 3-4%, отход цыплят снизился в 1,8 раза. Подопытные цыплята отличались в 30-дневном возрасте лучшим развитием, большей живой массой, при этом сохранность поголовья была выше на 4,95%, чем в контроле (Е.Б. Петров [31]).

В работе (М.Н. Мамукаев [25]) показана комплексная обработка яиц мясных кур как перед закладкой на инкубацию, так и в процессе инкубации квазимонохроматическим и лазерным облучением. Обработка яиц красным светом лампы ДНЕСГ-500 с экспозицией 5мин, а затем He-Ne лазером ЛГН-104 с экспозицией 3мин и излучением ультрафиолетовой лампы ДРТ-400 с экспозицией 3мин приводят к повышению эмбриональной и постэмбриональной жизнеспособности, повышению выводимости молодняка птицы на 1,5-7,1%, что положительно коррелирует с показателями естественной резистентности.

Постнатальная стимуляция суточных цыплят. В настоящее время разработка методов повышения продуктивных качеств птицы на ранних этапах жизни, раскрытие ее биоресурсного потенциала, по-прежнему, остается в зоне внимания и имеет большое практическое значение. Ранний постэмбриональный период является периодом становления пищеварительной (переход с липидного питания на углеводный), иммунной, гормональной систем и направленности метаболических процессов в организме. Поэтому важно именно в суточном возрасте стимулировать организм цыплят с целью улучшения обмена веществ, повышения жизненного тонуса, уменьшения или ликвидации стрессовых механизмов, снижению смертности и улучшению однородности поголовья по массе.

Освещенные в литературе экспериментальные данные говорят об эффективности применения биостимуляции суточных цыплят бройлеров. Так в работе (Головей В.В. [13]) по магнитолазерному воздействию использовались специально отобранные угнетенные, с низкой живой массой (36-37г) цыплята. Облучение цыплят с экспозицией 1мин и 3мин показало ускорение роста живой массы цыплят-бройлеров до 2400-2500г., в то время как в контроле этот же показатель составил лишь 1500г. (p < 0,001). Таким образом, магнитолазерное воздействие при выращивании и откорме слабых цыплят-бройлеров способствует повышению сохранности поголовья и интенсивности роста живой массы.

В работах (Вяйзенен Г.Н. [7, 8]) проводились исследования по выявлению влияния монохроматического излучения лазера ИК диапазона и квазимонохроматического излучения светодиодов СДИК красного диапазона через ИБАМ из различного растительного сырья и БАВ чаванпраш на область грудки цыплят-бройлеров (в течение первых часов жизни). Анализ показателей роста цыплят в двух экспериментах выявил появление различий в живой массе в опыте и контроле.

В эксперименте с НИЛИ при разных экспозициях на 14-е сутки цыплята, подвергшиеся воздействию излучения с экспозицией в 30 секунд, начали опережать по этому показателю молодняк контрольной группы, а с 28-х суток его превосходила уже вся подопытная птица. Максимальное значение данного показателя получено в случае применения БАВ чаванпраш при экспозиции НИЛИ 30, 8 сек, и составило 35,67 и 30,13 раза.

В эксперименте со СДИК красного диапазона при постоянной экспозиции в 30сек анализ показателей роста цыплят выявил появление различий, в живой массе начиная с 7-го дня жизни, причем величина различий составила до 10,24% в пользу опытных групп (матрица с калганом). На день убоя цыплята во всех опытных группах превышали сверстников из контрольной группы по энергии роста, максимальная предубойная живая масса была получена по группе цыплят, в которой использовалась матрица с семенами тимофеевки и ягод рябины красной — на 12,7% и 13,8% к показателю контрольной группы.

 

4. Применение ЭМИ оптического диапазона в животноводстве

Рост и развитие молодняка. Рост и развитие молодняка животных находятся в определенной зависимости от уровня естественной и искусственной освещенности, продолжительности воздействия ее на организм, спектрального состава видимого излучения. В животноводческих помещениях специализированных ферм и комплексов для достижения максимального биологического эффекта необходимо правильно нормировать освещение, как по интенсивности, так и его продолжительности, особенно при выращивании молодняка.

Установлено, что эффективное влияние на рост и развитие телят оказывало смешанное естественное (1,0% к.е.о.) и искусственное освещение на уровне 100-200лк при общей продолжительности светового дня 14ч в сутки. Это дает возможность активизировать в организме обменные процессы, повысить его устойчивость к воздействиям вредных факторов среды, что сопровождается увеличением темпов роста и развития телят в сравнении с молодняком, выращенным при недостаточной освещенности 10-20лк. Из литературных данных видно, что у телят при смешанном освещении 60-200лк к 6-месячному возрасту, живая масса была выше на 3,7-7,9%, а среднесуточный прирост — на 5,3-11,7%, в сравнении с животными в группах с освещенностью менее 50лк. Лучший рост и развитие телят отмечался при сочетании естественной и искусственной освещенности интенсивностью в среднем 100лк и общей продолжительностью фотопериода 12-14ч в сутки. Такой режим освещенности способствовал также снижению заболеваемости и повышению сохранности телят на 15-20% (Юрков В.М. [40]).

Молодняк крупного рогатого скота. В России в настоящее время производство говядины в целом убыточно, а ее качество не соответствует международным стандартам. Доля говядины в продукции мясного скотоводства составляет около 1%, остальное приходится на мясо от выбракованных молочных коров. В отечественном скотоводстве прирост живой массы 800-900г/сут считается умеренным, 1100-1300г/сут — интенсивным. По мнению ученых, сделать производство говядины рентабельным на молочной породе скота можно только при увеличении прироста живой массы до 1000г/сут при снижении затрат корма (не более 5 КЕ/кг прироста) и повышении неспецифической резистентности и стрессо-устойчивости животных (Галочкин В.А., Галочкина В.П. и др. [9]).

Результаты опытов по откорму молодняка крупного рогатого скота с 6 до 18-месячного возраста показали, что ограниченная по интенсивности и продолжительности освещенность положительно сказывается на откорме. В исследованиях (Плященко С.И. [32]) для трех групп животных продолжительность искусственного освещения на уровне 10лк составляла соответственно 6, 9 и 12ч в сутки. Группа молодняка содержалась в секции откорма с окнами при естественном освещении. Для всех животных в ночные часы дежурная освещенность не превышала 1лк.

Полученные данные показали, что регулируемый режим освещения положительно влиял на прирост живой массы молодняка, при этом отмечали относительно спокойное поведение животных, менее напряженное течение окислительно-восстановительных процессов в организме. В среднем от каждого животного при 6 часовом световом дне получен прирост массы на 25,8кг (11,3%) больше, чем от молодняка в условиях без дополнительного освещения. У опытных животных при дополнительном освещении не снижались основные показатели мясной продуктивности, питательные и вкусовые качества говядины, убойный выход повысился на 2%.

Молочная и мясная продуктивность. Исследования, проведенные в России и за рубежом, показали, что на здоровье, плодовитость, обмен веществ и продуктивность животных свет оказывает разностороннее влияние, которое нельзя недооценивать. Так, по мнению американских ученых увеличение продолжительности светового дня до 16 часов в сутки в осенне-зимний период привело к росту молочной продуктивности лактирующих коров в среднем на 8%, потребление корма возрастало на 6-8% за счет большей активности животных. Увеличение молочной продуктивности, по мнению ученых, связано с повышенным выбросом из печени аутогенного фактора роста-1 (АФР-1) и снижением концентрации мелатонина в светлый период. Установлено также, что для сухостойных коров оптимальной является продолжительность светового дня 8 часов с последующим периодом темноты 16 часов (Н. Кансволь [19]).

Исследования, выполненные в США, показали положительное влияние различных режимов освещения на удои коров. В частности, ежедневное 16-часовое освещение интенсивностью 120-200лк способствовало увеличению удоев у голштинского скота на 10-15% по сравнению с животными, содержащимися только при 9-12-часовом естественном освещении интенсивностью 40-90лк. В течение 60-дневного периода 46 коров при дополнительной освещенности имели среднесуточный удой 33,5кг молока, а при естественной — 30,5кг. На процент жира продолжительность освещения не влияла. Увеличение прироста живой массы и удоя происходило без дополнительного потребления корма. Определяющей для воздействия света на организм животного является величина освещенности, (Н. Кансволь [19]), она должна составлять у поилок и кормового стола от 200 до 300лк, а в боксах для отдыха лактирующих коров на уровне головы около 200лк.

В зимний и переходный периоды года необходимо обеспечивать дополнительную искусственную освещенность помещений в целях увеличения освещенности и продолжительности светового воздействия на коров. Это мероприятие способствует активизации обмена веществ и повышению резистентности организма, улучшению усвояемости и отложению протеина корма и минеральных веществ, а также синтезу молока. Например, по данным экспериментального хозяйства «ВИЖа», при повышении интенсивности освещенности с 5-10 до 25-50лк удои увеличивались на 5,8-15,9%, при дальнейшем повышении искусственной освещенности с 15-25 до 100-120лк молочная продуктивность коров за год увеличилась в среднем на 9,0%.

 

Заключение

Таким образом, регуляторное воздействие ЭМ-излучений оптического диапазона во многом определяет функциональное состояние организма и его физиологической адаптации. Значительный экспериментальный и теоретический материал, накопленный к настоящему времени, свидетельствует о том, что в биологических тканях под влиянием ЭМ-излучений реализуются многие известные физике эффекты, связанные с поляризацией, прямой и отрицательной проводимостью биологических структур, генерацией собственных ЭМ-колебаний, пьезоэффектами, фотопроводимостью и др. На клеточном уровне, кроме дипольной, рассматриваются мембранная, ионная, полевая (нехимическая) и другие теории взаимодействия ЭМП с клеточными структурами.

Наряду с энергетическим действием ЭМИ, многие исследователи рассматривают в основе организации биосистем информационные взаимодействия, которые сформировались в процессе эволюции. Биологический организм представляет собой сложную систему, состоящую из многих органов и подсистем, которые в течение жизни согласованно работают при изменениях внутренних и внешних условий, адекватно реагируя на них. Поэтому функционирование биосистемы возможно лишь при наличии развитых информационно-управляющих систем.

Циркуляция огромного потока информации в процессе функционирования биосистемы возможна при использовании сигналов. Используемые биосистемой сигналы должны обладать малой мощностью, так как затраты энергии на формирование этих сигналов должны быть совместимы с энергетическими возможностями биосистемы, которые используются в основном для обеспечения работы организма. По оценкам ученых, мощность сигналов должна составлять 1…10мВт/см2 являясь нетепловой, то есть биоинформационной интенсивности.

Информационная основа заложена в защитном механизме биосистемы не реагировать на многие сигналы, присутствующие в окружающей его природе, т.к. реакция на эти сигналы могла бы возбуждать и нарушать нормальное функционирование внутренней информационной системы. Подтверждением информационной природы воздействия является получение практически одинакового информационного эффекта воздействия при облучении различных участков тела, удаленных как друг от друга, так и от органа, на который оказывается воздействие. Это свидетельствует о том, что речь идет о действии на единую информационно-управляющую систему организма. Биологические эффекты, обусловленные этими взаимодействиями, зависят уже не от величины энергии, вносимой в ту или иную систему, а от ее информационного содержания (модуляционно-временных параметров амплитуды, частоты, длительности, поляризации, плотности мощности и т.д.) и состояния самой биологической системы. Вместе с тем определив соответствующие параметры режима облучения, можно целенаправленно воздействовать на отдельные органы и системы биообъекта.

Таким образом, рассмотрение взаимодействия стохастического и когерентного ЭМ-излучения и биологической системы на всех уровнях организации как фотобиологический и термодинамический процесс, показывает значимость различных внешних электромагнитных полей, в первую очередь, оптического диапазона, в регулировании процессов жизнедеятельности биосистемы.

 

Литература

1.             Бессарабов Б.Ф., Мельникова И.И., Петров Е.Б. и др. Применение лучей лазера для облучения инкубационных яиц в производственных условиях Константиновской птицефабрики // Сб. науч. тр./Моск. вет. акад., 1981.-Т.119. – С.65-67.

2.             Бессарабов Б.Ф., Митюшников В.М., Федоровский А.Н. Неспецифическая резистентность сельскохозяйственной птицы // В кн.: XXI Всемирный ветеринарный конгресс – М., 1979.-С. 3.

3.             Бецкий О.В., Голант М.Б., Девятков Н.Д. Миллиметровые волны в биологии. – М., 1988.

4.             Бецкий О.В., Кислов В.В. Волны и клетки. – М., 1990.

5.             Бородин И.Ф., Шарков Г.А., Горин А.Д. Применение СВЧ-энергии в сельском хозяйстве. – М.: ВНИИТЭИ, 1987. – 48с.

6.             Воскресенская Н.П. Фотосинтез и спектральный состав света / Н.П. Воскресенская. – М.: Наука, 1965. – 311с.

7.             Вяйзенен Г.Н., Даниловских М.Г. Исследование не контактного информационного воздействия НИЛИ через ИБАМ на организм цыплят-бройлеров / Миграция тяжелых металлов и радионуклидов в звене: почва – растение (корм, рацион) – животное – продукт животноводства – человек: шестая науч. конф. с междунар. участием, 20 – 21 марта 2007 г. – Великий Новгород, 2007. – С. 113 – 116.

8.             Вяйзенен Г.Н., Даниловских М.Г., Винник Л.И., Кун. С.Н., Левоско М.Ю., Горохова Е.Н. Некоторые аспекты использования фактора информационного воздействия лазера и светодиодов в производстве мяса бройлеров / Миграция тяжелых металлов и радионуклидов в звене: почва – растение (корм, рацион) – животное – продукт животноводства – человек: пятая науч. конф. с междунар. участием, 22 – 23 марта 2005 г. – Великий Новгород, 2005. – С. 186 – 187.

9.             Галочкин В.А., Галочкина В.П. Неспецифическая резистентность и мясная продуктивность у бычков при введении в рацион арабиногалактанов / Сельскохозяйственная биология, 2008, № 4, С. 89-95.

10.         Гамалея Н.Ф. Новые данные по фоточувствительности животной клетки и механизму лазерной биостимуляции / Н.Ф. Гамалея, Е.Д. Шишко, Ю.В. Яниш // Доклады АН СССР. – 1983. – Т. 273-С. 224-227.

11.         Гамалея Н.Ф. Лазеры в эксперименте и клинике. – М.: Медицина, 1972.-232с.

12.         Гейльбрун Л. Динамика живой протоплазмы. – М.: Изд-во иностранной литературы, 1957. – 347с.

13.         Головей В.В., Евстигнеев А.Р., Севостьянова Н.Н. и др. / Влияние магнитолазерной терапии на рост живой массы слабых при рождении цыплят-бройлеров // Вестник Междунар. акад. наук экологии и безопасности жизнедеятельности. – 2004. – Т. 7, № 8. – С. 7 – 8.

14.         Гудвин Б. Временная организация клетки. – М.: Мир, 1966. – 251с.

15.         Девятков Н.Д., Голант М.Б., Бецкий О.В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. М., 1991.

16.         Журавлев А.И. Спонтанное сверхслабое метаболическое свечение плазмы и сыворотки крови в видимой области спектра // Сверхслабые свечения в медицине и сельском хозяйстве. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1974. – С. 9-27.

17.         Инюшин В.М. Лазерный свет и живой организм / В.М. Инюшин. – Алма-Ата, 1970.-47с.

18.         Кавтарашвили А.Ш. Что нужно учитывать при разработке и использовании прерывистых световых программ в яичном птицеводстве // Птицеводство. – 2001. -№1.

19.         Кансволь Н. Больше света в коровник! // Новое сельское хозяйство. – 2006. – № 1. – С. 58-62.

20.         Кару Т.Й. Фотобиохимия регуляции метаболизма клетки низкоинтенсивным видимым светом / Т.И. Кару / Препринт научно-исследовательского центра по техническим лазерам АН СССР. – Троицк, 1985. – № 7. -37с.

21.         Кару Т.Й. Первичные и вторичные клеточные механизмы лазерной терапии // Низкоинтенсивная лазерная терапия. – М.: ТОО «Фирма «Техника», 2000.-С.71-94.

22.         Коновалов В.В., Резник Н.К. Ультрафиолетовое облучение индюшиных яиц // Ветеринария, 1983.-№ 1. – С. 20-21.

23.         Кузин A.M. Структурно-метаболическая теория в радиобиологии / A.M. Кузин. М.: Наука, 1986. 284с.

24.         Куклев Ю.И. Физическая экология: учебное пособие. – М.: Высшая школа, 2001.- 357с.

25.         Мамукаев М.Н. Физиологические показатели, выводимость и жизнеспособность цыплят-бройлеров при светолазерной активации яиц / Автореф. дис. канд. биол. наук, Боровск, 1988. – 18с.

26.         Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов – Л.: Машиностроение, 1983, – 696с.

27.         Михайлов Н.В. Механизм лечебно-стимулируюшего действия луча лазера на организм животных и повышение их продуктивности // Казань: Казанский университет, 1985.-199с.

28.         Мор Г. Свет и морфогенез растений / Г. Мор // Теоретические основы фотосинтетической продуктивности / под ред. А.А Ничипорович. – М.: Наука,1972. – С. 323-343.

29.         Москвин С.В. Возможные пути повышения эффективности лазерной терапии с позиций современных представлений о физиологических механизмах действия низкоинтенсивного лазерного излучения // Матер. IV межд. конгр. «Доказательная медицина – основа современного здравоохранения». – Хабаровск: Изд. центр ИПКСЗ, 2005. – С. 181-182.

30.         Пак В.В., Белов А.Д. Рост и развитие эмбрионов и цыплят, облученных в процессе инкубации // Сб. науч. тр./ 1980.-Т.-113.-С.37-42.

31.         Петров Е.Б. Влияние лучей лазера на инкубацию и жизнеспособность цыплят // Информационный листок №300-81 / Гос. НИИ науч. и техн. информации, 1981.-3с.

32.         Плященко С.И. Влияние факторов внешней среды на резистентность в условиях современных технологий. – Минск, 1987. – 40с.

33.         Пресман А.С. Электромагнитные поля и живая природа. М., 1968.

34.         Пресман А.С. Действие микроволн на живые организмы и биологические структуры // Успехи физ. наук. – 1965. – 86, № 2. – С. 263-302.

35.         Прищеп Л.Г. Электромагнитное излучение в процессе прорастания семян / Л.Г. Прищеп, П.Ф. Зильберман // Механизация и электрификация с.-х. -1984.-№ 6.-С. 57-58.

36.         Рубин А.Б. Биофизика: В 2-х кн. Кн. 1. Теоретическая биофизика. – М.: Высш. шк., 1987. – 319с.

37.         Смольянинова Н.К., Кару Т.Й., Зеленин А.В. Облучение He-Ne лазером усиливает бласттрансформацию, вызванную фитогемагглютинином // Докл. Акад. наук СССР. – 1990. – Т.315, № 5. – С. 1256-1259.

38.         Толстых П.И., Клебанов Г.И., Шехтер А.Б. и др. Антиоксиданты и лазерное излучение в терапии ран и трофических язв. – М: Издательский дом «ЭКО», 2002. – 240с.

39.         Шахов А.А. О преобразовании энергии света в растительной клетке / А.А. Шахов // Проблемы фотоэнергетики растений, 1978. – С. 5-21.

40.         Юрков В.М. Влияние света на резистентность и продуктивность животных. – М.: Росагропромиздат, 1991. – 192с.

41.         Якименко И.Л., Разумнюк В.Т. Обработка инкубационных куриных яиц расфокусированным излучением гелий-неонового лазера / Киев: ИМЭКС, 1991. -информ. листок №902-91. – 4с.



Все статьи автора «dmg1955»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: