第3章 光環(huán)境

1、家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué),第三章 光環(huán)境,第一節(jié) 概述,一、光的來源 1.自然光（sunlight） 家畜的光照主要來自太陽輻射，是一種電磁波，其主要波長范圍在150～4000nm，其中人眼可見光的范圍在380～760nm之間，可見光譜中根據(jù)波長不同又可分為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光。波長小于380nm的是紫外線，波長大于760nm的是紅外線，紅外線和紫外線均是不可見光。在全部太陽輻射光中，紅外線占5

2、0～60％，紫外線約占1%，其余部分是可見光。各種光的波長詳見P46，表3-1。,波長越長，熱增效應(yīng)越大，所以紅外線可以產(chǎn)生大量熱。波長小于290nm的紫外線被大氣臭氧層吸收，只有波長290～380nm的紫外線才能達(dá)到地表。 光譜成分隨時間、緯度、海拔的變化而變化。如短波隨緯度增加而減少，隨海拔增加而增加；冬季長波光增多，夏季短波光增多；一天內(nèi)中午短波光較多，早晚長波光較多。,光照射在動物肌體上時，一部分被反射，另一

3、部分穿入肌體組織內(nèi)，只有被肌體組織吸收的部分才起作用。如紫外線幾乎全部在表皮處被吸收；紅外線隨波長增加，透入組織的深度也逐漸增加，有的可深達(dá)數(shù)厘米。,2.人工光照（artificial light） 在現(xiàn)代畜牧生產(chǎn)實(shí)踐中，為了更好地控制家畜生產(chǎn)性能和繁殖規(guī)律，在舍內(nèi)安裝電燈照明，或早晚補(bǔ)充照明，我們稱為人工光照。人工光照的光源一般有兩種：一種是白熾燈，一種是日光燈。,二、光周期與光鈍化1.光周期（photoperiod）

4、 光照時間運(yùn)轉(zhuǎn)日復(fù)一日，年復(fù)一年的規(guī)律性變化，我們稱之為光的周期性，也稱為光周期。 一天24小時白晝交替循環(huán)。一年中冬至后日照時間漸長，到夏至為日照最長日；夏至后日照時間漸短，到冬至為日照最短日。 光照變化比其他任何環(huán)境因素都有規(guī)律，因而許多動物機(jī)能也是隨著日周期和年周期變化而變化的。,2.光鈍化（photorefractivity） 動物在持續(xù)的長光照下，會產(chǎn)生對光的不敏感現(xiàn)象

5、，稱為光鈍化。 光周期變化和光鈍化作用可以調(diào)節(jié)動物的繁殖周期，以此在一定的時間內(nèi)限制繁殖，以保證下一個繁殖季節(jié)有更好的環(huán)境和體質(zhì)。,三、光照強(qiáng)度 光照強(qiáng)度通常以勒克斯（lx）為單位表示，是指1平方米面積上的光通量為1流明時的強(qiáng)度。 而流明是表示光通量單位，是指以1坎德拉的光源為球心，1米為半徑，其球面上的光通量即為1流明。,第二節(jié) 可見光,可見光是太陽輻射中使人和動物產(chǎn)生光覺和視覺的部

6、分。 可見光對動物肌體的生理過程，尤其是生殖過程，產(chǎn)生一系列的重要影響。,一、可見光作用的機(jī)理可見光對動物的影響，一般是導(dǎo)致下丘腦興奮，由此引起一系列的反應(yīng)、對家畜的生長發(fā)育、生產(chǎn)和繁殖產(chǎn)生影響。就哺乳動物而言，光線照射在眼睛上，引起視網(wǎng)膜興奮，并通過視神經(jīng)將這一興奮傳到大腦皮層的視覺中樞，后者又將興奮傳到下丘腦，使其分泌促釋放激素。,對家禽而言，眼睛不是主要的，即使沒有眼睛仍可引起反應(yīng)。這是因?yàn)楣饩€可穿過家禽

7、頭蓋骨，經(jīng)腦神經(jīng)作用于下丘腦，引起下丘腦興奮，即所謂“視網(wǎng)膜外或腦感受器”。此外，光還可以通過視神經(jīng)作用于松果腺，減少褪黑激素的分泌，后者經(jīng)下丘腦影響垂體前葉。,見P50 圖3-2下丘腦興奮分泌的釋放激素，如促性腺激素釋放激素(GnRH)、促甲狀腺激素釋放激素(TRH)、促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素(CRH)、生長激素釋放激素(GRH)等，經(jīng)下丘腦一垂體門脈循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)垂體前葉，并使之釋放促激素，如促卵泡素(FSH)、促黃體素(LH)、

8、促甲狀腺激素(TSH)、促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)，并釋放生長激素(GH)，這些促激素再作用于相應(yīng)的腺體，使其產(chǎn)生相應(yīng)的激素，如甲狀腺激素、腎上腺皮質(zhì)激素、性激素等，直接影響機(jī)體的生長發(fā)育、生產(chǎn)和繁殖.。,二、可見光對家畜的影響 可見光從強(qiáng)度、波長（光色）和照射時間及其變化對家畜的生產(chǎn)性能和健康產(chǎn)生影響。1. 光照強(qiáng)度對家畜的影響 （1）生長發(fā)育 雞對可見光十分敏感，感覺閾很低，大量的資料表明，小雞在弱光中能很好

9、地生長，光照強(qiáng)度過大，容易引起雞的啄癖和神經(jīng)質(zhì)，對雞的生長有抑制作用。,一般認(rèn)為5Lx光照能剌激仔雞最大生長，過弱的光照強(qiáng)度不但影響飼養(yǎng)管理工作，而且使雞的生長發(fā)育也受到影響。母豬舍內(nèi)的光照強(qiáng)度以60～100Lx為宜，光照強(qiáng)度過小會使仔豬生長減慢，成活率降低；肥育豬則宜采用40 Lx光飼養(yǎng)。,目前一般認(rèn)為，弱光能使肥豬保持安靜，減少活動，提高飼料利用率，但光照強(qiáng)度小于5 Lx，豬免疫力和抵抗力降低。過強(qiáng)的光照會引起肥豬興奮，減少休

10、息時間，增加甲狀腺素的分泌，提高代謝率，從而影響增重和飼料利用率。,（2）產(chǎn)蛋 光照強(qiáng)度對蛋雞產(chǎn)蛋具有重要影響，據(jù)Morris研究，獲得最大產(chǎn)蛋率，在飼槽水平高度至少應(yīng)有10Lx照度。但可見光照強(qiáng)度在10Lx以上產(chǎn)蛋量增加很少。,（3）繁殖 適當(dāng)提高光照強(qiáng)度有利于動物的繁殖活動。雄禽的性活動可能需要較強(qiáng)的光照。研究表明，光照強(qiáng)度對小母豬性成熟具有重要影響，當(dāng)光照強(qiáng)度從10 Lx增加到45 Lx，小母豬初情期提前30～40天。,

11、當(dāng)光照強(qiáng)度從10 Lx增加到100 Lx，公豬射精量和精子密度顯著增加。低光照強(qiáng)度不利于母畜子宮發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn)：在較黑暗環(huán)境中培育的豬子宮要比光亮環(huán)境中培育豬子宮重量少18%～26%，睪丸重量少21%。,（4）行為 光照強(qiáng)度也影響家畜的行為和生長發(fā)育。光照強(qiáng)度較低時，雞群比較安靜，生產(chǎn)性能和飼料利用率都比較高，光照強(qiáng)度過大，容易引起啄喙、啄趾啄肛和神經(jīng)質(zhì)。,突然增大光照強(qiáng)度，容易引起母雞泄殖腔外翻。豬在照度為 0.5Lx時，站

12、立和活動時間較短睡眠和活動時間較長，隨著照度強(qiáng)度增加，豬活動時間增加，休息時間縮短。,2.光的波長(光色)對家畜的影響 醫(yī)學(xué)上認(rèn)為一般紅光有充血作用，藍(lán)光和綠光起鎮(zhèn)靜作用，黃色光和黃綠色對機(jī)體最舒適。但紅光對家禽有明顯鎮(zhèn)靜作用，能降低畜禽對環(huán)境刺激的敏感性，減輕或制止雞的啄癖、爭斗，減少雞活動量和采食時間。此外，在夜間或無窗雞舍內(nèi)捕雞時，用紅光照射，雞不能迅速移動，很易捕捉。,3．光照時間對家畜的影響（1） 繁殖性能 有些

13、動物如：馬、驢等動物在春季日照逐漸延長的情況下發(fā)情配種，而又有些動物如：綿羊和山羊等動物則在秋季日照時間縮短的情況下發(fā)情配種。我們將光照時間逐漸延長情況下發(fā)情配種的動物稱為長日照動物；將在光照時間逐漸縮短時發(fā)情配種的動物稱為短日照動物。,長日照動物有馬、驢、雪貂、浣熊、狐、野豬、野貓、野兔和一般食肉獸以及所有的鳥類。短日照動物有牛、綿羊、山羊、鹿和一般反芻動物。一些動物由于人類的長期馴化，其繁殖的季節(jié)性消失，如豬、兔，這些動物能常

14、年發(fā)情配種繁殖。動物繁殖的季節(jié)性本身就說明光對家畜的繁殖具有深刻的影響。,一般而言，延長光照，有利于長日照動物繁殖活動。對于長日照動物的公畜，延長光照，可提高公畜的性欲，增加公畜的射精量，提高公畜精子密度，增強(qiáng)精子活力。例如，馬在春夏長日照季節(jié)，精液質(zhì)量最高，性行為反應(yīng)最為明顯。,將公雞光照時間從12h/d延長到16h/d，射精量、精子濃度、精子總數(shù)和精子活力均增加，畸形率和死精率則下降。延長光照，可促進(jìn)長日照動物性腺發(fā)育，如延

15、長光照，可誘發(fā)母馬發(fā)情。持續(xù)光照，會使母豬發(fā)情期延長。,與長日照動物相反，延長光照，則抑制短日照動物繁殖活動?？s短光照可提高短日照公畜的繁殖力。 如將綿羊光照時間從13h/d縮短到8h/d，公羊精子活力增加，進(jìn)而提高母羊受胎率和產(chǎn)羔率。,（2）產(chǎn)蛋性能 禽類對光照的刺激更為敏感，小母雞在短光照尤其是逐漸縮短光照時間的環(huán)境中性成熟延遲，在長光照尤其是逐漸延長光照時間的環(huán)境中性成熟提前。延長光照可使小母雞性成熟提前，10h/d

16、以下的光照，性成熟的日齡隨光照時間縮短而延長。延長光照，母雞產(chǎn)蛋率明顯增加。,延長光照，可增加牛、羊和豬的產(chǎn)奶量。其主要原因是：一是長光照刺激了動物的采食活動，增加了營養(yǎng)物質(zhì)的攝入量，為提高產(chǎn)奶量奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；二是長光照促進(jìn)了腺垂體分泌生長激素、催乳素、促甲狀腺素和促腎上腺皮質(zhì)激素。這些激素調(diào)節(jié)體內(nèi)能量和物質(zhì)代謝，有利于乳汁生成。,（3）生長肥育和飼料利用率 一般認(rèn)為，光具有促進(jìn)畜禽生長的作用。24h的持續(xù)光照，無論強(qiáng)度

17、如何，都能提高雞生長速度。采用短周期間歇光照，可刺激肉用仔雞消化系統(tǒng)發(fā)育，增加肉用仔雞采食量，降低肉用仔雞活動時間，提高增重和飼料轉(zhuǎn)化率。延長光照，有利于牛的生長，加快增重。,光照影響家畜生長發(fā)育的生理機(jī)制，主要表現(xiàn)在飼料營養(yǎng)物質(zhì)的攝入量，家畜活動的能量消耗和體組織的增生三個方面。,第三節(jié) 紅外線和紫外線,一、紅外線對家畜的作用紅外線又稱為“熱射線”，紅外線照射到動物體，其能量在被照射部位的皮膚及皮下組織中轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔饻囟壬?/p>

18、高（可達(dá)6攝氏度），血管擴(kuò)張，皮膚潮紅，局部循環(huán)加強(qiáng)，組織營養(yǎng)和代謝得到改善——光熱效應(yīng)。,1、紅外線照射可提高仔畜成活率。在畜牧生產(chǎn)中，照射仔豬、雛雞、羔羊和病畜，提高其成活率。常用紅外線燈作為熱源，不僅可以御寒，而且改善了血液循環(huán)，促進(jìn)了生長發(fā)育，減少死亡，效果良好。 2、紅外線具有消炎鎮(zhèn)痛作用。這是局部血液循環(huán)得到改善的繼發(fā)結(jié)果。血液循環(huán)旺盛，局部滲出物易被吸收清除，所以組織張力下降，腫脹自然減輕，這一反應(yīng) 被應(yīng)用

19、于醫(yī)療實(shí)踐。,3、不良影響 過度的紅外線作用，可使熱調(diào)節(jié)發(fā)生障礙。 當(dāng)過強(qiáng)的紅外線作用于皮膚時，皮膚溫度可升達(dá)40℃或更高，皮膚表面發(fā)生變性，甚至造成燒傷。,紅光和紅外線能穿透顱骨，使顱內(nèi)溫度升高，引起“日射病”。紅外線長時間照在眼睛上，可使水晶體及眼內(nèi)液體的溫度升高，引起羞明、視覺模糊、白內(nèi)障、視網(wǎng)膜脫離等眼部疾病。因此，在夏季戶外長時間放牧或使役時，應(yīng)注意保其頭部和眼睛。,二、紫外線對家畜的影響

20、 1、紅斑作用 在紫外線照射下，被照射部位的皮膚會出現(xiàn)潮紅，這一現(xiàn)象稱為紅斑作用。 2、殺菌作用 紫外線的殺菌作用決定于波長、輻射強(qiáng)度及微生物對紫外線的抵抗力，殺菌力最強(qiáng)的是253.7nm，波長愈短或愈長，殺菌力均減弱。,紫外線殺菌作用機(jī)理： 是由于使細(xì)胞DNA即失去正常功能，從而影響了細(xì)菌的正常代謝、生長、發(fā)育和繁殖，甚至引起核蛋白變性，照射劑量足夠大時，可使

21、蛋白凝固，細(xì)菌因此死亡。,3、抗佝僂病作用紫外線照射使動物皮膚的7-脫氫膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)閂D3，使植物和酵母中的麥角固醇轉(zhuǎn)變?yōu)閂D2。VD的主要作用是促進(jìn)動物腸道對鈣的吸收，保證了骨骼的正常發(fā)育。當(dāng)缺乏紫外線照射時，VD2、VD3的合成受阻，動物對Ca的吸收減少，引起骨鈣化不全，幼畜出現(xiàn)佝僂病，成畜表現(xiàn)骨軟癥。,4、色素沉著作用色素沉著就是動物在太陽光的照射下，皮膚和被毛顏色變深的現(xiàn)象。皮膚的色素沉著，在紫外線、紅外線和可見光下均

22、能發(fā)生，最強(qiáng)、最持久的色素沉著，發(fā)生在幾種光譜同時作用時。,動物皮膚的基底有一種黑色素細(xì)胞，它能夠產(chǎn)生和貯存黑色素。黑色素的合成產(chǎn)生需要一種酪氨酸酶，這種酶的活性可以被紫外線照射激活。紫外線照射在動物皮膚上，使酪氨酸酶的活性大大增加，在酪氨酸酶的作用下，合成黑色素蛋白，使皮膚顏色變深。,5、增強(qiáng)免疫力和對傳染病抵抗力紫外線的適量照射，能明顯增強(qiáng)機(jī)體的免疫力和對傳染病的抵抗力。在紫外線的作用下，機(jī)體的組織細(xì)胞分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，抗原

23、性發(fā)生變化，激發(fā)機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng)。同時紫外線照射可提高免疫細(xì)胞的吞噬活性，增加補(bǔ)體和凝集素，增強(qiáng)細(xì)胞免疫和體液免疫功能。,6、光照性眼炎與癌紫外線對眼睛過度照射時，可使結(jié)膜與角膜發(fā)生變化，經(jīng)數(shù)小時后發(fā)生結(jié)膜炎與角膜炎，稱光照性眼炎。臨床表現(xiàn)為角膜損傷、眼紅、燒灼痛、流淚、畏光，經(jīng)數(shù)天后消失。此外,紫外線尚有致癌作用。,本次課我們首先學(xué)習(xí)了氣濕、氣壓、氣流的有關(guān)概念及對家畜的影響，接著重點(diǎn)學(xué)習(xí)了光照環(huán)境對家畜的作用和影響。 通