Эколого-физиологическое действие кадмия на сельскохозяйственную птицу и пути его снижения
Скачать 0.68 Mb.
|
На правах рукописи ЛИСУНОВА ЛЮДМИЛА ИВАНОВНА ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ КАДМИЯ НА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННУЮ ПТИЦУ И ПУТИ ЕГО СНИЖЕНИЯ 03.00.13 – физиология Авторефератдиссертации на соискание ученой степенидоктора биологических наукНовосибирск – 2008 Работа выполнена на кафедре кормления сельскохозяйственных животных ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Токарев Владимир Семенович Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Незавитин Анатолий Григорьевич доктор ветеринарных наук, профессор Павлова Александра Иннокентьевна доктор биологических наук, профессор Шестопалова Лидия Владимировна Ведущая организация: ФГОУ ВПО Омский государственный аграрный университет Защита состоится 20 октября 2008 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 220.048.04 в ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет (630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет». Автореферат разослан 2008 г. Ученый секретарь Князев Сергей Павлович ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Многочисленные исследования, проведенные в последние 10 лет, направлены на выявление степени загрязнения пищевых продуктов тяжелыми металлами и влияния их на физиологические системы макроорганизмов (В.Г. Артомонова, 1993). Среди основных загрязнителей внешней среды выделяются кадмий и его соединения. Несмотря на признание токсических свойств этого металла, способного аккумулироваться в организме и оказывать в конечном итоге отрицательное воздействие на нервную систему, кровь и сосуды, установлено, что он содержится во всех органах и тканях животных и человека (И.Е.Зимаков, 1990; U.Wemmer, 1990). Из всех сельскохозяйственных животных и птиц менее всего изучено влияние данного металла на физиологические системы перепелов. Так, японские домашние перепела, которые наиболее выгодно отличаются от других видов сельскохозяйственной птицы своей скороспелостью, быстрым сроком инкубации и формирования половой зрелости, позволяют получить 3-4 поколения птицы в год (М.Д.Пигарева, 1989). Важными факторами, оказывающими решающее влияние на реализацию генетического потенциала продуктивности сельскохозяйственной птицы, а также возможность загрязнения мяса тяжелыми металлами, являются корма и методы кормление (О.И. Маслиева, 1967; В.И.Георгиевский, 1970; В.Н.Агеев, 1987; D.Soukorova, 1991). В ходе эволюции у животных были выработаны механизмы предотвращения токсического эффекта тяжелых металлов, но при современных уровнях поступления этих элементов такие механизмы уже не могут достаточно надежно защищать живые организмы (А.М.Никаноров, 1991; А.В.Жолнин, 2000; Т.И.Бокова, 2004). В профилактике неблагоприятного воздействия кадмия ведущая роль отводится использованию детоксицирующих препаратов. В последнее время увеличилось количество публикаций о применении различных детоксикантов в сельском хозяйстве с целью повышения экологической чистоты продукции (B.Groppel, 1979; R.A.Ahokas, 1980; Н.А.Бойко 1996; Д.Н.Бондарчук, 1997; Г.Н. Вяйзенен, 1997; А.С.Кашин, 1997; A.Gupta, 1997; Т.И.Бокова, 2000, 2004). С учетом вышеизложенного изучение влияния кадмия на физиологическое состояние цыплят-бройлеров и перепелов, использование детоксикантов на концентрацию данного элемента в организме птицы, на процессы обмена, продуктивность и качество получаемой продукции имеет большое общебиологическое и практическое значение, особенно для экологически неблагополучных регионов. Цель и задачи исследований. Основная цель исследований – определить действие кадмия на организм цыплят-бройлеров и перепелов и разработать мероприятия по снижению его накопления в организме сельскохозяйственной птицы. Для достижения указанной цели были сформулированы следующее задачи: – изучить физиолого-биохимические показатели перепелов в возрастном аспекте; – определить степень накопления кадмия в органах и тканях цыплят-бройлеров и перепелов при скармливании кормовых смесей с различной концентрацией его ионов; – установить влияние кадмия и его детоксикантов на биохимические показатели крови, а также химический, минеральный и аминокислотный состав органов и тканей птицы; – выявить лучший детоксикант из числа нутриентов и гумата натрия для снижения токсического влияния кадмия на организм птицы. Научная новизна. Впервые детально изучены возрастные изменения биохимического состава крови перепелов, находящихся в оптимальных условиях кормления и содержания, а также химический, минеральный и аминокислотный состав их органов и тканей. Установлена возрастная динамика действия токсиканта на физиологически важные органы и ткани цыплят-бройлеров и перепелов. Выявлены органы-накопители кадмия, степень его отложения и токсического действия на организм птицы. Оценено влияние различных доз поллютанта на продуктивность и основные показатели обмена веществ у сельскохозяйственной птицы, при этом предложены наиболее эффективные методы детоксикации кадмия в органах и тканях цыплят- бройлеров и перепелов. Практическая значимость работы. Сформирована база данных интерьерных параметров перепелов японской породы. Получены новые сведения, позволяющие расширить представление о влиянии кадмия на биологический статус сельскохозяйственной птицы. Результаты имеют важное теоретическое и практическое значение в развитии научного направления в физиологии, экологии и ветеринарной медицине. Установлено, что содержание кадмия в пере и крови является маркером поступления и аккумуляции его в мышечной ткани цыплят-бройлеров. Экспериментально установлено, что для получения экологически безопасной продукции птицеводства в пределах нормативно-правовых актов в области экологии наиболее эффективным веществом, снижающим токсическое действие кадмия, является гумат натрия в количестве 50 мг/кг живой массы, а также дополнительное внесение (25%) к суточной норме лизина или метионина. Результаты исследований используются в зоотехнической и ветеринарной практике как новые данные об изменениях физиологических показателей цыплят-бройлеров и перепелов при скармливании кормосмесей, содержащих кадмий, в дозах, превышающих максимально допустимый уровень. Материалы диссертации используются в учебном процессе и научных исследованиях на кафедре кормления сельскохозяйственных животных Новосибирского государственного аграрного университета, на кафедре кормления сельскохозяйственных животных Красноярского государственного аграрного университета, на кафедре частной зоотехнии Алтайского государственного аграрного университета и на кафедре кормления, разведения и генетики сельскохозяйственных животных Дальневосточного государственного аграрного университета, а также могут быть применены при эколого-физиологическом мониторинге влияния загрязняющих веществ на организм птицы. Апробация работы. Основные результаты исследований представлены: на международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семипалатинск, 2000); на 51-й ежегодной конференции Европейской ассоциации по производству продуктов животноводства (Голландия, 2000); в материалах 1-й международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения проф. О.И. Ивановой (Новосибирск, 2001); на 2-й международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинск, 2001); в «Proceedings of the 2nd International Conference on Veterinary Genetics Selection and Ecology» (Novosibirsk, 2003); в «Book of Abstracts of the 54st Annual Meeting of the European Association for Animal Production» (Rim, 2003); на 3-й международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинск, 2004); в материалах межрегиональной научно-практической конференции вузов Сибири «Актуальные проблемы животноводства Сибири: наука, производство и образование» (Новосибирск, 2004); в «Book of Abstracts of the 55st Annual Meeting of the European Association for Animal Production» (Budapest, 2004); на XIII международном конгрессе «Тяжелые металлы в окружающей среде» (Семипалатинск, 2005); на «XIII International Conference on Heavy Metals in the Environment» (Rio-de-Janeiro, 2005); на международной научно-практической конференции «Достижения зоотехнической науки и практики – основа развития производства продукции животноводства» (Волгоград, 2005); в материалах международной научно-практической конференции, посвященной 150-летию со дня рождения профессора П.Н. Кулешова (Москва, 2006); в материалах 2-й международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию зооинженерного факультета НГАУ «Актуальные проблемы животноводства: наука, производство, образование» (Новосибирск, 2006); в материалах межрегиональной научно-практической конференции «Достижения науки в реализации национального проекта «Развитие АПК» (Курган, 2006); на международной научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности производства животноводческой продукции» (Жодино, 2007). Публикации. Материалы диссертации вошли в журналы, включенные в утверждённый ВАК Перечень периодических и научно-технических изданий: «Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук», «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», «Птицеводство», «Зоотехния», «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки», «Ветеринария», «Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии», «Аграрная наука», «De Physique» (France), а также в монографию «Изучение адаптационных возможностей сельскохозяйственных животных в Сибири» (Новосибирск, 2006), в учебное пособие «Экологические аспекты минерального состава кормов и продукции животноводства Западной Сибири» (Новосибирск, 2007), а также в сборники научных трудов НГАУ. По теме диссертации опубликованы 62 научные работы, в том числе 12 в реферируемых журналах. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Возраст, как фактор влияния на физиолого-биохимический статус организма перепелов. 2. Зависимость продуктивных и биохимических показателей перепелов японской породы от уровня интоксикации их кадмием. 3. Перо и кровь – биоматериал для оценки степени накопления кадмия в организме цыплят-бройлеров. 4. Цинк, гумат натрия, кальций, лизин и метионин – детоксиканты кадмия. Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 295 страницах текста компьютерного набора, содержит 102 таблицы, 1 рисунок, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, выводов и предложений производству, 45 приложений. Список использованной литературы составляет 388 источников, в том числе 128 зарубежных авторов. Диссертационная работа выполнена лично автором при технической помощи сотрудников кафедры кормления сельскохозяйственных животных НГАУ. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Диссертационная работа выполнена в 1998-2007 г.г. в соответствии с темами научных исследований ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет: «Влияние ионов цинка и гумата натрия на токсическое действие кадмия в органах и тканях сельскохозяйственной птицы» (номер госрегистрации 01.200.110.803), «Аккумуляция кадмия в мышечной ткани цыплят-бройлеров» (номер госрегистрации 01.200.31.49.69) , «Влияние повышенных доз кадмия на интерьерные показатели перепелов» (номер госрегистрации 01.200.41.21.45). Объектом исследования были цыплята-бройлеры (кроссов Смена и ISA) и перепела японской породы (Coturnix japonica). Для определения аккумуляции исследуемого металла в организме цыплят-бройлеров и перепелов был применен хлорид кадмия (CdCI2 х 7 Н2О). В качестве детоксикантов использовали нитрат цинка, гумат натрия, мел - источник ионов кальция, синтетические L-лизин кормовой кристаллический и метионин кормовой. Максимально допустимый уровень (МДУ) кадмия 0,4 мг, цинка – 100 мг на 1 кг корма (Т.В.Теплякова, 1998). Гумат натрия брали из расчета 50 мг на 1 кг живой массы цыплят (Т.И.Бокова, 2004). Суточная норма кальция составляет 2,8% от массы комбикорма, лизина – 1,05, метионина – 0,44% (В.И. Фисинин, 1989). Использовали «Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных» (2003). Все добавки смешивали с кормом, который готовили на весь период опыта, упаковывали в герметическую тару и хранили для каждой группы птиц отдельно. Рацион составляли согласно нормам ВНИТИП (Ш.А.Имангулов,2000). Потребление птицей кормосмеси учитывали в соответствии со схемой опыта. Опыты проводили в условиях птицефабрики «Октябрьская» г. Новосибирска, а также на перепелиной ферме СибНИПТИЖ Сибирского отделения РАСХН и в виварии ФГУ Новосибирская межобластная ветеринарно-испытательная лаборатория. Схема исследований представлена на рисунке. Для определения возрастных изменений, происходящих в организме сельскохозяйственной птицы, в качестве тест-объектов были использованы перепела. В суточном, 30- и 60-суточном возрасте у них определяли: биохимический состав крови, химический, аминокислотный и минеральный состав мышечной ткани, сердца, желудка, печени, почек и кишечника. С целью определения степени накопления токсиканта в органах и тканях цыплят-бройлеров при скармливании кормовых смесей с разной концентрацией кадмия: 0,4 (1 МДУ), 0,5 (1,25 МДУ), 0,6 (1,5 МДУ) и 0,8 мг/кг корма (2,0 МДУ) – сформировали 5 групп цыплят-аналогов по 120 голов в каждой. Через 49 суток провели контрольный убой птицы. Для лабораторных исследований отобрали пробы крови, мышечную ткань, кости, печень, сердце, почки, перья. В воде и корме определили остаточное содержание кадмия. Одновременно проанализировали потребление корма, сохранность птицы, живую массу, массу полупотрошеной и потрошеной тушек, массу органов и тканей бройлеров. В следующей серии опытов продолжительностью 30 суток определяли аккумуляцию ионов кадмия (в различной его суточной даче с кормом) в бедренных и грудных мышцах, а также в мышцах голени цыплят-бройлеров. Для этого были использованы следующие концентрации токсиканта: 0,4, 0,8, 1,2 и 1,6 мг/кг корма, что соответствовало 1, 2, 3 и 4 МДУ кадмия в кормах. Для этих исследований сформировали 5 групп птиц-аналогов по 30 голов в каждой. Цинк Кальций Лизин Метионин Гумат натрия Цыплята-бройлеры, перепела Cd +   Влияние Cd Накопление Cd Cd           Поедаемость корма Сохранность птицы Живая масса Среднесуточный прирост Скорость роста Масса органов и тканей Биохимия крови Химический, аминокислотный, витаминный состав органов и тканей Баланс азота, кальция, фосфора    Предложения    Общая схема опыта В эксперименте с перепелами было определено влияние кадмия (5 МДУ) на физиолого-биохимический статус организма птицы. Для проведения эксперимента использовали 120 перепелят суточного возраста, распределенных в две группы. Опыт длился 60 суток. Контрольная группа служила также тест-объектом для определения возрастных изменений, происходящих в организме перепелов. Во время эксперимента проводили контрольное взвешивание перепелов обеих групп в возрасте 7, 14, 21, 30, 60 суток с целью определения живой массы, среднесуточного прироста и скорости роста, а также объема съеденного корма. В возрасте 15, 30, 45 и 60 суток исследовали кровь на содержание в ней кадмия. В 30 и 60 суток выясняли влияние токсиканта на химический, аминокислотный и минеральный состав мышечной ткани, сердца, печени, желудка, почек, кишечника и биохимический состав крови. В эти же возрастные периоды определяли остаточную концентрацию Cd в сердце, печени, желудке, костях, коже, мышечной ткани, селезенке, почках, легких, перьях для выявления органов, наиболее подверженных кадмиевой интоксикации. Корм и воду исследовали на содержание ионов данного токсиканта. Одновременно в 60-суточном возрасте перепелов контрольной и опытной групп провели сравнительные исследования по аккумуляции Cd в мышечной ткани, сердце, желудке, печени, селезенке, легких, почках и органах размножения в связи с половой принадлежность птицы. Следующим этапом исследований явилось изучение влияния гумата натрия (в дозе 50 мг/кг живой массы) на аккумуляцию кадмия в организме цыплят-бройлеров, а также на выведение кадмия при помощи цинка (5 МДУ), на фоне 5 МДУ кадмия в рационе. Для решения этой задачи подобрали 40 цыплят-бройлеров в возрасте 21 день со средней живой массой 850 г, из которых сформировали 4 группы. Продолжительность опыта составляла 28 суток. По завершении данного эксперимента провели контрольный убой птицы. Для лабораторных исследований отобрали пробы крови, мышечной ткани, печени и почек. Воду и корм исследовали на содержание кадмия. Одновременно проанализировали потребление корма, сохранность птицы, живую массу, массу полупотрошеной и потрошеной тушек, массу органов и тканей, биохимический состав крови, химический, аминокислотный, минеральный и витаминный состав мышечной ткани, печени и почек. Изучали корреляционную связь между содержанием кадмия в анализируемых органах бройлеров. Для определения детоксикационных свойств кальция, лизина и метионина на фоне 5 МДУ кадмия в рационе подобрали 240 перепелят суточного возраста, из которых сформировали 6 групп аналогов. Продолжительность опыта составила 60 суток. Перепелятам опытных групп дополнительно задавали детоксиканты в объеме 2 и 3 суточных норм кальция и по 25% лизина и метионина, соответственно перепелятам 2-й, 3-й, 4-й и 5-й групп. Через 60 суток при контрольном убое птицы для исследований на остаточное содержание кадмия были использованы мышечная ткань, сердце, печень, желудок, почки и кишечник, а также определены их химический, аминокислотный и минеральный состав, и биохимический состав крови. В воде и корме определили концентрацию Cd. Проанализированы объем потребленного корма, показатели сохранности птицы и их живая масса. По завершении эксперимента провели балансовый опыт по методике Ш.А.Имангулова (2000). Показатели учитывали по каждой особи индивидуально. На основании полученных данных о количестве потребленного корма, выделенного помета и их химического состава, рассчитали баланс азота, кальция и фосфора (Е.А.Петухова, 1981; В.А.Разумов, 1986). При подборе цыплят-бройлеров и перепелов, комплектовании групп, учете потребления корма, индивидуального роста и развития птицы использовали общепринятые методические рекомендации (Е.А.Петухова, 1981; В.И.Фисинин, 1998). Во всех экспериментах опытную птицу кормили согласно нормам ВНИТИП, количество корма соответствовало разработанным нормам для каждого возраста. Питательность комбикорма рассчитывали на основании фактических данных химического состава отдельных компонентов. Были использованы материалы рекомендаций по кормлению сельскохозяйственной птицы (В.Н. Агеев, 1973; А.А.Владимирова, 1978; Ш.А.Имангулов, 2000). На протяжении опытов бройлеров содержали в клеточных батареях типа БКМ-3Б, а перепелов – в клетках, предназначенных для их содержания. Микроклимат в помещении поддерживали в соответствии с существующими требованиями (О.И.Маслиева, 1970; Г.П.Мелехин, 1977). Для изучения мясной продуктивности и качества мяса контрольный убой птицы проводили по общепринятым методикам (Р.Х.Кормалиев, 1971; В.Т.Самохин, 1981; Т.М.Поливанова, 1987). Для оценки убойных качеств тушек проводили анатомическую разделку (по три тушки из каждой группы) по методике Т.М.Поливановой (1987). Плотность посадки, параметры микроклимата и световой режим во всех опытах соответствовали технологическим нормам (М.Д.Пигарева, 1989; В.И.Фисинин, 1998). В процессе проведения эксперимента путем ежедневного осмотра учитывали общее состояние птиц, их аппетит, оперение, подвижность глаз и сохранность; индивидуальным взвешиванием в соответствии со схемой опыта определяли динамику живой массы, массы органов и тканей птицы. Валовое содержание кадмия определяли масс-спектрометри-ческим методом с ионизацией в индуктивно связанной аргоновой плазме (ИСП-МС) в Новосибирской городской специализированной инспекции аналитического контроля и в Новосибирской межобластной ветеринарно-испытательной лаборатории методом инверсионной вольтамперометрии на приборе ТА-1. Биохимический состав сыворотки крови определяли на приборе «Mikrolab-300» спектрофотометрическим методом в проточной кювете с компьютерной обработкой результатов. Химический, аминокислотный, витаминный состав органов и тканей исследовали на инфракрасном спектрофотометре ИК-4250 в лаборатории качества кормов и продукции животноводства при Биолого-технологическом институте ФГОУ ВПО НГАУ. Результаты опытов обработали методом вариационной статистики. Достоверность разницы между средними значениями двух выборочных совокупностей определялась с помощью критерия Стьюдента (* P<0,05; ** P<0,01; ** P<0,001) (Л.А. Васильева, 1999). РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ1 Возрастные изменения физиолого-биохимических показателей перепелов Перепелов кормили специальным комбикормом, основную массу которого составляли дробленая кукуруза (25%), дробленая пшеница (40%), соевый шрот (16%) и корма животного происхождения. К 60-суточному возрасту перепела имели массу 207,69±8,18 г. За весь период исследования абсолютный и среднесуточный прирост живой массы исследуемой птицы составил соответственно 199,38 и 3,32 г. Перепела начали яйцекладку в 45-суточном возрасте. В 30-суточном возрасте у перепелов показатель общего белка был на 8,02% выше (Р<0,01), чем у суточных, а к 60 суткам этот показатель увеличился еще на 13,42 г/л (Р<0,05), достигнув 56,79±2,89 г/л (табл.1). Таблица 1 – Возрастные изменения биохимических показателей крови перепелов
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Урок Кубановедения по теме «Кубанское значит качественное» Регулятивные ууд определять и формулировать цель на уроке с помощью учителя: планировать своё действие в соответствии с поставленной... |  | Пути снижения деградации почв виноградников ... |
| Tyler S. Lorig, Ph. D. Ruth Parmly Professor Тема: «Физиологическое взросление и его влияние на формирование познавательных и личностных качеств ребёнка» | | Тема: Пути и методы снижения рисков в предпринимательской деятельности... Ключевые слова: риск, управление рисками, минимизация рисков, финансовое состояние предприятия, коммерческая деятельность |
| По горизонтали: Растение, из листьев которого производят краситель Тема: «Физиологическое взросление и его влияние на формирование познавательных и личностных качеств ребёнка» | | Лингвистика Грызина О. В. Варианты оценки фразеологизмов с семой вероятности Дроботун А. В Тема: «Физиологическое взросление и его влияние на формирование познавательных и личностных качеств ребёнка» |
| Изучить мозг художника Ученые и художники рассказали, как устроено творчество Тема: «Физиологическое взросление и его влияние на формирование познавательных и личностных качеств ребёнка» | | Анкета для родителей Что изменилось в вашем ребенке за последнее время? Тема: «Физиологическое взросление и его влияние на формирование познавательных и личностных качеств ребёнка» |
| Приложение 1 Урок – практическое занятие Мировой экономический кризис... Цель урока. Выявить причины и особенности мирового экономического кризиса, его последствия. Показать различные варианты его преодоления... | | Иммуномодулирующий эффект гала-вета и его влияние на физиологическое состояние поросят Работа выполнена на кафедре физиологии, фармакологии и ветеринарно-санитарной экспертизы фгоу впо «Белгородская государственная сельскохозяйственная... |
| Патентам и товарным знакам (19) Способ снижения уровня колебаний давления жидкости в потоке, обтекающем объект, и устройство для его осуществления | | Физиологическое выражение эмоций Эмоциональный компонент выполняет особую функцию в структуре мотивации. Эмоция, возникающая в составе мотивации, играет важную роль... |
| Экологическое образование школьников в Республике Дагестан Координатором эколого-образовательной работы с детьми в республике является Республиканский эколого-биологический центр Минобрнауки... | | В настоящее время большинство коммерческих предприятий, прежде чем... Естественно, чем выше затраты, тем ниже прибыль и наоборот. То есть между этими показателями существует обратная функциональная связь.... |
| Рабочая программа разработано в соответствии с Госу дарственными... Тема: «Физиологическое взросление и его влияние на формирование познавательных и личностных качеств ребёнка» | | Устройство для измерения массы микро- и нанообъектов Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве фоторефрактивного кристалла использован кристалл теллурида кадмия |
