Использование ионизирующих излучений для повышения хозяйственно полезных качеств птицы

3 Использование ионизирующих излучений для повышения хозяйственно полезных качеств птицы

По всей вероятности, механизм стимулирующего действия малых доз ионизирующих излучений на организм животных на молекулярно-биологическом уровне вряд ли может существенно отличаться от действия на растения. Следует лишь отметить, что роль специфических гормонов, индуцирующих запуск характерных метаболических процессов, которые обусловливают активацию развития, выполняют гормоны животных, и в первую очередь, по-видимому, стероидные гормоны, контролирующие эти процессы (Гудков, 1989 г.). Об этом свидетельствуют и данные Г. Л. Лукша с соавторами (1989 г.), которые установили, что у крыс-самцов при облучении дозой 0,5 и 1 Гр происходят определенные изменения в системе рецепторов стероидных гормонов клеток различной чувствительности. Наиболее чувствительной к воздействию ионизирующих излучений оказалась рецепция андрогенов в простате крыс. Облучение дозой 0,5... 1 Гр приводит к 7...8-кратному снижению числа мест связывания андрогенов в цитозоле во все исследованные сроки (10...60 дней). Таким образом, при облучении малыми дозами происходит перераспределение фракций кортикостерона в пользу биологически активного, не связанного с транскортином гормона. Вместе с этим, по данным Т. В. Дудина с соавторами (1989 г.), при облучении половозрелых крыс-самцов дозой 0,5 Гр рецепторное связывание ³Н-кортикостерона в гипоталамусе повышается, что свидетельствует об увеличении доли связанного гормона. На фоне измененного гормонального уровня происходят сдвиги в соотношении между отдельными изоферментами, которые приводят к изменению обменных процессов. Это связано с тем, что многие ферменты являются адаптивными к гормонам надпочечников (А. Г. Шкулев, 1989 г.).

О стимулирующем действии ионизирующих излучений на животный организм можно судить по ускорению или повышению под влиянием облучения таких факторов, как рост, развитие, продуктивность.

Первые попытки практического использования ионизирующих излучений для повышения продуктивности сельскохозяйственных животных были сделаны в птицеводстве путем облучения яиц до и после инкубации, а также облучения цыплят и кур в различные возрастные периоды. Еще в 1963 г. А. М. Кузин, И. Г. Костин и другие авторы показали, что хроническое облучение яиц в первые дни инкубации микродозами гамма-лучей (суммарная доза 0,012.. .0,03 Гр) увеличивает выводимость и выживаемость в среднем на 2,6 %, а яйценоскость выросших кур на 7 %.

Большой интерес для промышленного птицеводства представляли полупроизводственные исследования, проведенные на Ташкентской птицефабрике с предынкубационным гамма-облучением дозой 0,03...0,05 Гр куриных яиц перед закладкой в инкубаторы. При этом использовали опытно-производственную гамма-установку производительностью 7000 яиц в смену. Эксперименты показали усиление интенсивности роста и развития куриных эмбрионов, увеличение выводимости, выживаемости цыплят и повышение яйценоскости кур (табл. 1).

Влияние радиационной обработки яиц на контрольную выбраковку и отходы инкубации

Доза облучения, Гр	Контрольная выбраковка на 7-8-е сутки инкубации, %	Отходы инкубации, %	Процент вылупившихся цыплят
Контроль (необлученные)	17,6±2,6	23,0+2,8	77,0±2,4
0,01	7,5±1,7	15,0+2,0	85,0±3,3
0,03	7,0±1,7	12,4±2,1	87,6±3,2
0,05	7,5±1,8	14,0+1,6	86,0±3,2
0,10	7,5±1,5	16,0+3,4	84,0±3,0
0,50	15,7±2,4	23,7+4,4	76,3±2,7
1,00	17,7±2,4	28,0±4,6	72,0±3,8
4,00	22,7±3,1	37,7±4,8	62,3±4,7

При дозе 0,25 Гр эффект стимуляции пропадал, а при дозах 0,5 Гр и выше переходил в эффект угнетения (рис. 2).

Согласно исследованиям, проведенным в МГАВМиБ им. К. И. Скрябина, радиационная обработка яиц в дозе 0,2 Гр на 10-й день инкубации сокращает время инкубации на одни сутки, увеличивает массу цыплят в течение первого месяца в среднем на 12 %, повышает яйценоскость кур, полученных из облученных яиц, по сравнению с контролем (А. Д. Белов, В. В. Пак, 1983 г.). Положительный эффект радиации наблюдали также при облучении цыплят в 1...3- и 20-дневном возрастах дозами 0,2 и 1 Гр.

Стимулирующее действие ионизирующих излучений было установлено у кур-несушек. После облучения их в возрасте 14 мес в дозе 0,05 Гр яйценоскость увеличивалась в месяц в среднем на 18 %. Несушки, которые хорошо неслись до облучения, не изменили яйценоскости. Облучение несушек в дозе 0,2 Гр было менее благоприятно. Аналогичное стимулирующее действие ионизирующих излучений на рост молодняка и последующую продуктивность кур-несушек наблюдали ученые Казанского ветеринарного института (В.А.Киршинидр., 1979 г.), Омского ветеринарного института (В. И. Беркович, 1983 г.).

Большое практическое значение имеют работы, проведенные на бройлерах с целью увеличения их массы (В. В. Пак, А. Д. Белов, В. И. Киршин и др.). Облучение бройлеров в дозах 0,25 и 0,5 Гр приводило к увеличению массы цыплят через 30 дней в среднем на 15%. Более высокая масса у облученных цыплят по сравнению с контрольными сохранялась до конца выращивания (65 сут).

Зависимость стимулирующего эффекта от мощности дозы показал Ю. И. Вахер. Так, при облучении цыплят в 2-недельном возрасте при мощности экспозиционной дозы 4,5 Р/мин стимулирующий эффект составляет 10 %, а при облучении цыплят в 3-недельном возрасте при мощности дозы 7,5 Р/мин — 5 %. Таким образом, стимулирующее действие излучения на организм птиц зависит от многих как внешних, так и внутренних условий, в первую очередь от дозы, ее мощности, возраста и функционального состояния облучаемого организма.

Механизм стимулирующего действия ионизирующей радиации на яйценоскость кур связывают с возникновением триггер-эффекторов. Воздействие малой дозы (неспецифический триггер-эффектор) на яйцо или голову цыпленка активирует синтез и выброс в кровь гипоталамического нейросекрета. При этом повышается продуцирование гонадолиберинов (специфические триггер-эффекторы), которые, воздействуя на гипофиз, стимулируют секрецию гонадотропинов, ЛГ и ФСГ. Гонадотропины, в свою очередь, стимулируют выработку стероидных половых гормонов. Устанавливается оптимальный баланс овариальных стероидов, ускоряется созревание фолликулов, повышается продуктивность. Воздействие овариальных гормонов через обратную связь на гипоталамус вызывает следующую волну стимуляции (В. А. Варданян, М. А. Кочикянц, 1989 г.).

Существенной частью механизма межклеточного контроля, осуществляемого путем нервной и эндокринной регуляций клеток организма, является система циклических нуклеотидов. Как показали опыты А. Д. Белова, Л. В. Рогожиной, З. Г. Кусуровой (1986 г.), предынкубационное рентгеновское облучение яиц дозой 0,05 Гр активизирует циклазную систему у цыплят-бройлеров в последующие сроки развития (с 1-х по 35-е сут).

Исходя из многочисленного экспериментального материала наиболее перспективным считают процесс радиационного облучения яиц перед закладкой их в инкубатор оптимальными дозами 0,03...0,05 Гр и при сортировке цыплят сразу после их вылупления дозой 0,2 Гр.

Схема промышленного использования довольна проста: уложенные в лотки яйца подают транспортером в рабочую камеру гамма-установки, подвергают радиационной обработке оптимальной стимулирующей дозой и затем по транспортеру они поступают в инкубатор. Таким образом, новый процесс легко вписывается в существующую технологическую цепочку инкубации на птицефабриках и комплексах.

Что касается цыплят, то на современных крупных птицефабриках их подвергают специальной обработке. Цыпленка заталкивают клювом вперед в крошечную клетушку на карусельной установке, где верхнюю часть его клюва прижигают. Эту операцию проводят, чтобы предотвратить выщипывание пуха и расклевывание до смерти, присущее цыплятам в условиях большой скученности. Технологически ее легко совместить с облучением головы цыпленка, что приведет к его более быстрому развитию и повышению яйценоскости.

Подсчитано, что повышение яйценоскости на 10 % в условиях крупных птицеферм, дающих ежегодную продукцию 5 млн яиц, означает получение дополнительной продукции в 500 тыс. штук.

  4 Радиационная стимуляция животных

 

Данных о радиационной стимуляции у млекопитающих немного. Показано, что хроническое облучение крыс при мощности дозы 0,2·10^-2 Гр/год приводит к достоверному повышению их плодовитости: количество родившихся крысят более чем в 2 раза превышает таковое в контрольной группе (А. В. Федоров, 1973 г.). У мышей, получавших в течение всей жизни пищу, содержащую некоторое количество радиоактивных элементов, наблюдали также ускорение роста, увеличение абсолютной массы тела и стимуляцию функции воспроизводства (А. П. Ермолаева-Маковская и др., 1973 г.).

Радиостимуляцию изучают в скотоводстве, свиноводстве, звероводстве. Так, гамма-облучение суточных поросят крупной белой породы дозами 0,1...0,25 Гр приводило к увеличению массы тела животных на 10... 15 % в первые 3 месяца жизни. К шестимесячному возрасту масса тела превышала на 6... 8 % массу контрольных животных. При этом радиостимуляция не влияла отрицательно на органолептические и биохимические показатели (В. А. Киршин, Григорьев, Пастухов, 1983 г.).

Опыты, проведенные на валухах тонкорунных овец в условиях овцеводческого хозяйства, показали, что облучение ягнят в одно-, двух- и трехмесячном возрасте малыми дозами на гамма-установке «Панорама-2» к 9-месячному сроку приводит к повышению живой массы, выживаемости, настригу, густоты, длины шерсти по сравнению с контролем (Курбангалеев, Йшмухаметов, 1994 г.).

Имеются данные, что гамма-облучение норок при экспозиционной дозе 0,1 ...0,3 Гр повышает выживаемость потомства, сопротивляемость заразным болезням, в том числе алеутской болезни норок, и улучшает качество пушнины, особенно у самцов.

Облучение черно-бурых лисиц незадолго до гона сокращало данный размытый период, увеличивало плодовитость самок, повышало выживаемость потомства. При этом потомство облученных самок росло интенсивнее и обладало более длинными шкурками при той же пушистости на период убоя.

По сведениям Галена после облучения небольшого участка кожи кроликов при экспозиционной дозе 1 Гр через 48...96 ч у них повышался фагоцитарный индекс в крови. Это свидетельствует о стимуляции факторов неспецифического иммунитета, увеличивающего жизнеспособность животного организма.

Данные процессы радиационно-биологической технологии в звероводстве находятся пока на первой экспериментальной стадии, поскольку внедрение технологий возможно только в промышленных звероводческих комплексах, которых сейчас крайне мало.

Рассматривая вопрос о стимулирующем действии радиации, следует учесть, что ускорение роста и развития может приводить к сокращению продолжительности жизни организма, что в целом является отрицательным явлением. Вместе с этим в животноводстве оно может приобретать положительное значение с хозяйственной точки зрения.

Ускорение цикла развития под влиянием облучения в стимулирующих дозах было показано в опытах с мышами и дрозофилой. Но данных о сокращении жизни животных не имеется. Напротив, есть сведения о ее продлении. Так, Е. Лорец (1980 г.), исследуя влияние различных доз хронического гамма-излучения на развитие мышей и морских свинок, показал, что их облучение при мощности дозы 0,11 • 10~² Гр/сут. начиная с одного месяца и до конца жизни приводит к увеличению средней продолжительности жизни мышей с 703 дней до 761 дня, а свинок — с 1400 до 1457 дней.

Таким образом, сферы применения радиостимуляции довольно обширны и перспективны из-за высокообещающей экономической выгоды, что особенно важно в наше время — время рыночной экономики.

5 Использование ионизирующих излучений при производстве кормов и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных

В основе методов получения кормов и кормовых добавок лежит использование бактерицидного действия ионизирующих излучений. Значительный резерв для получения ценных кормов и кормовых добавок — промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Очистка сточных вод на первом этапе заключается в отстаивании нерастворимых твердых остатков, которые образуют сырой осадок сточных вод (ОСВ). Биологическая очистка аэрированных сточных вод приводит к образованию активного ила. При этом в ОСВ возрастает доля биологической массы, представляющей собой преимущественно белковое вещество. Та часть активного ила, которая не используется как затравка для биологической очистки новых порций сточных вод, составляет избыточный активный ил (ИАИ). Иловые площадки есть даже в зоне городов. ОСВ и ИАИ имеют высокую влажность (92...97 %) и представляют собой сложные коллоидно-дисперсные водные системы с высоким сопротивлением к фильтрации. Они являются благоприятной питательной средой для возникновения опасной микрофлоры, для заражения яйцами гельминтов; в них легко развивается гнилостное брожение. Вместе с тем ОСВ и ИАИ можно рассматривать как ценное сырье для получения корма и кормовых добавок для животных. Так, активный ил содержит около 70 % органических веществ, 30...40 % белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных веществ, практически все заменимые и незаменимые аминокислоты.

Дезинфекция и дегельминтизация ОСВ и ИАИ могут быть успешно решены путем применения ионизирующего излучения, которое приводит к гибели большинства возбудителей инфекционных и инвазионных болезней. Летальная доза зависит от типа микроорганизмов, их радиочувствительности. Кроме того, с увеличением обсемененности доза немного возрастает. В водных средах, насыщенных кислородом, наблюдается усиленное действие радиации (кислородный эффект). Поглощенная доза 10...20 кГр обеспечивает стерильность по всем наиболее часто встречающимся в отходах возбудителям инфекционных и инвазионных болезней. При повышении температуры до 320...330 °К (47...57 °С) дозу полного обеззараживания можно снизить в 10 раз (модифицирующий фактор). Предварительное облучение ОСВ и ИАИ, кроме того, снижает удельное сопротивление к фильтрации в 1...5 раз, что сокращает время обработки стоков и снижает энергозатраты.

В университете штата Нью-Мехико в США совместно с фирмой «Сандиа» были проведены исследования по скармливанию телкам (20 голов) ОСВ, облученных дозой 10 кГр. Было показано, что конечные приросты массы в опытной и контрольной группах не различаются, физиологические показатели крови, содержание тяжелых металлов соответствуют норме, мясо по цвету, плотности и вкусовым качествам не изменилось. По калорийности и биологической ценности аминокислот ОСВ не уступают муке из жмыха семян хлопчатника. В опытах на мышах было установлено отсутствие в ОСВ, обработанном ионизирующим излучением, токсических веществ.

Технология получения корма из ИАИ была разработана Институтом физической химии АН Украины. Она включает обработку ИАИ ускоренными электронами до поглощенной дозы 10 кГр, его фильтрацию при давлении 0,8 МПа и сушку. Получаемая кормовая добавка не содержит патогенных микроорганизмов, вирусов и яиц гельминтов и нетоксична.

Подвергнутые радиационной обработке ОСВ и ИАИ могут быть использованы и в качестве органо-минеральных удобрений.

Другими объектами радиационной обработки могут быть древесина, солома и другие отходы. Интересные работы в этом направлении были выполнены в НИИ физической химии АН СССР и НИ физико-химическом институте имени Л. Я. Карпова. Известно, что растительные материалы в сухом виде на 60 % состоят из целлюлозы, т. е. углеводного компонента. Но сельскохозяйственные животные усваивают целлюлозу примерно на 10... 15 % вследствие ее трудной переваримости. В то же время целлюлоза — сложный полисахарид, включающий глюкозу — ценный энергетический субстрат для жизнедеятельности организма животных. Таким образом, растительное сырье (солома, древесина и другие отходы) служит важным источником получения кормовых добавок.

При действии радиации осуществляется процесс деполимеризации, происходит амортизация целлюлозы в древесине; она смягчается и повышается ее растворимость в воде. В результате радиационно-химических превращений в растительном сырье уменьшается доля трудногидролизуемых органических соединений. Растворимость облученного материала возрастает в 10 раз, так как при радиолизе целлюлозы происходит разрыв полимерных цепей и образуются легкорастворимые продукты, которые в организме животного под действием соков усваиваются.

Наиболее перспективно прямое использование облученного древесного сырья для кормления животных. Дозы облучения составляют 100...200 кГр. Метод прямого скармливания облученной древесины животным испытан в Ленинградском ветеринарном институте на крупных животных и в Казанском ветеринарном институте на птицах. Доказано, что 50 % рациона можно заменять облученной древесиной.

Наиболее мощное и экономичное производство может быть организовано на базе ядерных реакторов, на урановых контурах производительностью 100 тыс. т в год. Можно использовать гамма-нуклидные установки и ускорители электронов. Было показано, что переваримость сухого вещества соломы озимой ржи возрастает от 17 до 27 % после облучения ускоренными электронами поглощенной дозой до 10...30 кГр. Радиационная обработка грубых кормов способствует их ферментации и дрожжеванию, что позволяет получать корма, обогащенные легкопереваримыми углеводами и протеином.

Таким образом, при радиационной обработке качество грубых кормов может быть улучшено, а некормовые растительные материалы (древесные отходы, кукурузные стержни, лузга и др.) могут быть переработаны в высококачественные углеводсодержащие корма и кормовые добавки. Кроме того, корм из растительного сырья после действия ионизирующего излучения пригоден для длительного хранения. Опыты по его хранению в течение 2...3 лет в упакованных мешках не выявили каких-либо изменений качества корма. Необлученный же корм подвергался гниению.

Литература

Радиобиология / А.А. Белов, В.А. Киршин, Н.П. Лысенко и др. – М.: Колос, 1999. – 384 с.: ил.