任务五 体温
体温既是新陈代谢的结果,也是进行新陈代谢和正常生命活动的重要条件。它来源于代谢过程中所产生的热量,在异化过程中,物质分解产生的能量一部分被利用掉,另一部分就以热的方式散失。
一、正常体温
在实际工作中,一般以直肠温度作为畜禽体深部的体温指标。牛羊的正常体温(直肠温度)如表1-1所示。
家畜的体温还因个体、品种、年龄、性别及环境温度、活动状况等因素的影响而异。一般来讲,幼龄动物的体温比成年动物的高些;雄性动物比雌性动物的高,但雌性动物在发情、妊娠等时期的体温又比平常要高一些。正常情况下,畜体的温度一般白天比夜间高,而早晨最低。如牛的体温昼夜间的差异为0.5℃,长期在外放牧绵羊昼夜温差则为l℃。禽类不是哺乳动物,但也是恒温动物,其体温都略比家畜的高,主要受到禽类具有羽毛、无汗腺及对温度调节机制与家畜不同等因素的影响。但刚出壳的雏鸡体温都低于30℃,以后逐渐升高。
表1-1 牛羊的正常体温 单位:℃
体温的恒定是保证机体正常生命活动的一个重要条件。机体新陈代谢过程中所释放的能量,除一小部分转变为对外的活动外,其余的绝大部分都是以热的形式向外界发散的。在产热和散热的过程中,机体得以经常的保持体温的恒定;但新陈代谢一旦停止,体温也就不复存在了。家畜都具有很强的体温调节机制,体温经常维持在一定的范围内(37~42℃),称为恒温动物。当环境温度在-15~40℃范围内时,畜禽的体温都会保持相对的恒定,不会随外界环境的变化而发生显著的变化。在新陈代谢过程中都需要酶的参与,而它们活动的最适宜温度范围是37~40℃,过高或过低都会影响酶的活力,或使其活力丧失,致使机体的各种代谢发生紊乱,甚至危及生命。当家畜患病时,对中枢系统的影响很大,从而使体温调节机制发生紊乱,体温会发生升高或降低。因而,观察家畜体温的变化,往往是兽医临床中检查畜体健康状况的一个重要的参考指标。
机体的代谢强度(产热水平)还随环境温度而改变,环境温度低、代谢加强;外界温度高,代谢可以适当地降低。因此,在适当的环境温度范围内,动物的代谢强度和产热量可保持在生理的最低水平,而体温仍能维持恒定,这种环境温度称为动物的等热范围或代谢稳定区。从动物生产上看,外界温度在等热范围内时,饲养动物最为适宜,经济上也最为有利。气温过低时,机体需通过提高代谢强度或增加产热量来维持体温,因而增加饲料的消耗;反之,气温过高时,则会因耗能散热而降低动物的生产性能。牛的等热范围为16~24℃。
动物种属、品种、年龄及饲养管理条件不同时,等热范围也有差异。等热范围的低限温度又称为临界温度。耐寒的家畜,如牛、羊的临界温度较低;被毛密集或皮下脂肪厚实的动物,其临界温度也较低。从年龄来看,幼畜的临界温度高于成年家畜,这不仅与幼畜的皮毛较薄、体表与体重的比例较大、较易散热有关,而且与幼畜以哺乳为主、产热较少有关。环境温度升高超过等热范围的上限时,机体代谢开始升高,这时的外界气温称为过高温度。在炎热的环境中,机体的代谢率并不降低,因为机体可通过增加皮肤血流量和发汗量增强散热。
二、产热与散热
正常体温的维持,有赖于机体的产热过程和散热过程的动态平衡。机体在新陈代谢过程中,不断地产生热量,用于维持体温;同时,体内热量又由循环血液带到体表,通过辐射、传导、对流以及蒸发等方式不断地向外界散发,产热过程与散热过程达到动态平衡,体温就可维持在一定的水平上。
1.产热
机体在新陈代谢过程中,一切组织和器官都在不断地产生着热量,但由于营养物质的种类不同,不同组织器官中氧化分解的强度不同,因而产生的热量也就不同。在整个机体内,肌肉、肝脏、腺体代谢中产生的热量最多,特别是骨骼肌,动物在工作时肌肉的产热量占总产热量的2/3以上。剧烈运动时的产热量还要增加4~5倍之多。除此以外,草食动物的饲料在消化管内消化过程中也产生大量的热,这也是体热的一个主要的来源。一些外界因素,如热的饲料、饮温水、外环境温度增高等,都可以成为体内产热的一部分来源。当环境温度降低时,机体靠两种方式来维持体温的恒定:一是物理性调节,即体表血管收缩,被毛竖立、腺体分泌减少;二是化学性调节,即靠机体内物质代谢的增强,使体热增加。化学性调节是在物理性调节已不能维持体温的恒定时才开始起作用。
2.散热
机体不仅要产生热量,而且还要不断地将所产生的热量发散掉,这样才能维持体温的相对的恒定;否则,体热在体内蓄积会导致死亡。机体主要通过皮肤、呼吸道、排粪、排尿的途径来散热,以皮肤散热为主。机体通过皮肤散热的方式有4种。
(1)辐射 辐射是机体以红外线的方式直接将热量散放到环境中去的一种方式。体表的温度与周围的空气或环境物体之间的温度差异越大,辐射所能散发的热量就越多。因此,低温的空气及寒冷的地面,都可增加机体的辐射散热;反之,机体不仅不能利用辐射散热,反而会吸收环境的热而使体温升高。
(2)传导 传导是机体靠与较冷物体接触而将体热传出的一种散热方式。畜(禽)体本来就是热导体,体热首先通过血液循环传导至皮肤表面,然后再由皮肤传给所接触的物体。与皮肤接触的物体的导热性和温度是影响传导散热效果的两个因素。与皮肤接触的物体导热性越好,温度越低,传导所散失的热量就越多。水的导热性比空气好,因此在炎热的夏季动物喜欢水浴。
(3)对流 对流是机体靠周围环境的冷热空气的流动将体热散失的一种方式。动物体周围与体表接触的空气,由于受到体热的加温密度变小而逐渐上升,被冷空气取而代之。这样冷热空气的不断对流就把动物的体热给带走了。影响这一散热方式的因素主要是空气的流动速度及其温度的高低。在一定限度内,对流速度(风速)越大,散热也就越多。
(4)蒸发 蒸发是当机体所处环境的温度等于体温或超过体温时,机体由皮肤表面蒸发水分和由呼吸道呼出水蒸气的一种散热方式。这些水分来源于机体组织,通过皮肤角质层透出一部分,另外就是皮肤的汗腺所分泌的汗液。1g水分在蒸发时,可以散失2.43kJ的热量,所以出汗是一个很重要的散热途径。汗腺不发达的家畜则通过呼气、唾液等的蒸发来散热;尤其外界气温高于体表温度时,其余的3种散热方式的散热量急剧减少,这一方式显得更为重要。
三、体温的调节
体温的恒定是机体内产热和散热的动态平衡,而能保持这种平衡,却是要在中枢神经系统对与这两个过程有关的一系列生理反应活动的精确调节的结果。在此过程中,中枢神经系统不断地接受来自内外感受器及血液的温度变化,从而发出冲动传递给神经或神经体液途径,来改变相关的活动。
1.体温调节中枢
体温调节中枢在下丘脑。下丘脑存在着热敏感神经元和少数的冷敏感神经元。当热敏感神经元兴奋时,可使机体的散热量加强;而冷敏感神经元兴奋时,会引起机体的产热反应加强。这两种神经元共同构成了机体的体温调节中枢。
动物体的体温之所以能保持在一个稳定的范围内,主要是因为下丘脑的体温调节中枢存在着调定点,调定点的高低决定着体温的高低。下丘脑的热敏感神经元就是起调定点的作用。热敏感神经元对温热的感受有一定的阈值,动物不同,阈值不同,这个阈值称为该动物的体温稳定调定点。当中枢神经系统的温度升高时,热敏感神经元冲动发放的频率增加,使散热增加;反之,则发出的冲动减少,产热增加,从而达到调节体温的目的,使体温保持了相对的恒定。
2.体温调节的过程
正常情况下,当体内、外温度降低时,皮肤、内脏的温度感受器接受刺激发出神经冲动,并沿着传入神经到达下丘脑的热敏感神经元;或血液温度降低直接刺激热敏感神经元和冷敏感神经元,分别使其抑制或兴奋,从而共同作用于下丘脑的体温调节机构。此时,皮肤的血管收缩,减少皮肤的直接散热,全身骨骼肌紧张度增强,发生寒战;同时在中枢神经系统的支配下还能促进肾上腺素和甲状腺素分泌的增加,使机体的代谢增强、产热量增加。另外,动物行为方面会表现出被毛逆立、挤在一起、采取蜷缩姿态等来减少散热;反之,当外界环境温度与血液温度升高时,则可通过相反的途径增加散热,减少产热,维持体温。