Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Показатели питательной ценности кормов и эффективности питания



Лекция 4.

Обмен веществ и энергии.

План:

1. Понятие об обмене веществ и энергии в организме рыб.

2. Формы обмена веществ и энергии.

3. Баланс веществ и энергии в организме рыб.

4. Показатели питательной ценности кормов.

5. Зависимость обмена веществ от факторов среды.

6. Методы измерения затрат энергии.

 

1. Понятие об обмене веществ и энергии в организме рыб.

Обмен веществ и энергии – совокупность физико–химических превращений веществ и энергии, происходящих в живом организме, за счет чего обеспечивается его жизнедеятельность. В процессе обмена веществ выделяется энергия, необходимая для роста, развития и обеспечения структур и функций всех без исключения клеточных элементов организма. Обмен веществ и энергии составляет единое целое и подчиняется универсальному закону естествознания – закону сохранения материи и энергии. В процессе обмена веществ обеспечивается: восстановление постоянно теряемых организмом веществ (вода, минеральные соединения, газы), восстановление распадающихся в организме органических соединений (белков, жиров и углеводов), снабжение организма энергией, необходимой для движения, секреции, экскреции и других проявлений жизнедеятельности.

Биологическое значение процессов обмена сводится в основном к следующим пунктам:

1)образование веществ, необходимых для жизнедеятельности организма,

2)нейтрализация и выведение ядовитых для организма веществ, образующихся в результате жизнедеятельности,

3)совершение работы (мышечная, осмотическая, поддержание электрических потенциалов и т. д.).

Таким образом, обмен веществ – это необходимое условие жизни всех живых организмов на Земле, в том числе и рыб. С прекращением обмена веществ, прекращается жизнь.

Обмен веществ складывается из следующих, неразрывно связанных между собой процессов: ассимиляции, диссимиляции, анаболизма и катаболизма.

Ассимиляция это процесс поглощения, т. е. поступления химических соединений в организм рыб. Основным источником поступления веществ в организм рыбы является пища, которая содержит органические и минеральные соединения. Однако в связи с водным образом жизни рыбы могут сорбировать из воды через покровы тела и жабры биогенные макроэлементы (фосфор, азот, кальций, калий, натрий), микроэлементы (кобальт, марганец, медь, цинк, железо), необходимые для их жизнедеятельности, а также вредные токсичные соединения – тяжелые металлы (ртуть, кадмий), радиоактивные изотопы, ядохимикаты и т. д., которые накапливаются или куммулируются в отдельных тканях и органах, иногда в значительных количествах. Кроме того, в процессе ассимиляции происходит поглощение кислорода и других газов через жабры и покровы. Таким образом, в результате ассимиляции в организм рыб поступают вещества, необходимые для жизнедеятеятельности. Сведения о проникновении в тело и активной сорбции из воды различных веществ в организм рыбы выражаются в виде коэффициента накопления: Кн=Ст/Св.



Кн – коэффициент накопления.

Ст – содержание вещества в теле.

Св – содержание вещества в воде.

По коэффициенту накопления можно судить об отношении организма к веществу. Если Кн~1, то организм безразличен к веществу, если Кн<1, то организм отвергает вещество, если Кн>1, то вещество прочно связано со структурами организма.

Диссимиляция это процесс выведения химических соединений из организма рыбы, т. е. это процесс, обратный ассимиляции. Диссимиляция веществ осуществляется за счет экскреции (удаления) из организма рыбы продуктов обмена – метаболитов в составе испражнений кишечника (фекалий) и мочи. Кроме того, из организма рыбы через кожный покров и жабры диффундируют вода, углекислый газ, аммиак, минеральные и органические вещества. Ряд веществ теряется организмом рыбы в виде секретов желез, слущивания эпителия. Кроме того, во время размножения из организма рыбы выводятся половые продукты – икра и молоки. Таким образом, в результате диссимиляции из организма рыбы выводятся, в основном, ненужные, а нередко и токсичные соединения.

Скорость расходования и выведения из тела веществ может быть выражена в виде абсолютных количеств, отнесенных к единице массы и единице времени, а также в виде относительных показателей, таких как время полувыведения Т50 и коэффициента суточного уменьшения К. Эти относительные показатели находятся в тесной связи К=0,5^(1/T50)



C количественной стороны эти два процесса (ассимиляция и диссимиляция) неравноценны: в процессе развития рыб может преобладать ассимиляция над диссимиляцией и наоборот. В раннем возрасте преобладают процессы ассимиляции, в старости - процессы диссимиляции. Между ассимиляцией и диссимиляцией существует тесная связь. Никогда в организме не бывает только ассимиляция или только диссимиляция. Всегда эти процессы существуют одновременно, но соотношение между ними меняется в онтогенезе рыбы как для всего организма (суммарно), так и для отдельных органов, тканей, клеток.

Резюмируя вышеизложенное, можно заключить, что благодаря ассимиляции и диссимиляции организм рыбы тесно связан с окружающей средой. Среда влияет на химический состав организма, а организм в свою очередь изменяет химические показатели воды.

В процессе обмена веществ, кроме ассимиляции и диссимиляции в организме рыбы происходят сложные биохимические превращения, называемые метаболизмом. Метаболизм включает в себя два противоположных процесса: анаболизм (синтез, созидание) и катаболизм (распад, деградация).

Анаболизм это процесс усвоения, синтеза организмом веществ, при котором потребляется энергия. В результате анаболизма из простых веществ образуются более сложные, богатые потенциальной энергией вещества. Анаболизм в организме рыб протекает постоянно, даже при полном голодании (нерестовые миграции). Внешне анаболические процессы выражаются в росте клеток, тканей и, в целом, в приросте живой массы рыбы, внутренне – в развитии организма и в накоплении веществ с высоким энергетическом уровнем.

Рост тканей может происходить за счет увеличения числа клеток (гиперплазия) и за счет увеличения размеров клеток (гипертрофия). У рыб, как и у других животных, наблюдаются оба эти процесса, но у рыб преобладают гиперплазические процессы (мышцы-70%-90%, печень-30%, мозг-97-98%) над гипертрофическими. Экспериментально доказано, что абсолютная скорость роста рыб уменьшается по мере увеличения массы, т. е. наибольший прирост массы рыб наблюдается в молодом возрасте, наименьший - в старом. Следует подчеркнуть, что для рыб, в отличии от наземных позвоночных животных, характерен бесконечный рост в течении всей жизни, т. е. анаболические процессы преобладают над катаболическими.

Катаболизм это процесс распада сложных органических веществ на простые, протекающий в организме рыб с освобождением энергии. Основным источником энергии для организма животных, в том числе и рыб, является окисление органических веществ, поступающих с пищей (белки, жиры, углеводы). При окислении белков, жиров и углеводов в организме рыб до конечных продуктов- аммиака, углекислого газа, воды выделяется значительное количество энергии. Часть этой энергии переходит в механическую работу выполняемую мышцами, другая часть используется для синтеза более сложных соединений или накапливается в специальных макроэнергетических соединениях. В организме роль макроэнергетических соединений выполняет аденозинтрифосфат – АТФ. Расщепление АТФ сопровождается выделением большого количества энергии, которая используется для выполнения, всех без исключения, физиологических функций организма. Для синтеза АТФ в митохондриях используется примерно половина энергии (50%), образуемой в процессе окисления органических соединений пищи. Из всей энергии АТФ рыбой используется не более 30-40%, а остальная энергия рассеивается в виде тепла в окружающую среду.

Рыбы способны выделять значительное количество тепловой энергии (до 100 ккал/кг в сутки) и за 1 сутки тело её могло бы нагреться до 100 градусов. Однако этого не происходит благодаря высокой теплопроводности воды, и поэтому рыбы, за редким исключением (акулы, тунцы), имеют температуру тела, примерно равную температуре воды. У тунцов и крупных акул температура тела при движении на 1-3 градуса больше, чем температура воды. Это достигается благодаря специальному теплообменному аппарату в кровеносной системе, отводящему тепло вглубь организма.

Между анаболизмом и катаболизмом существует тесная связь. Эти разнонаправленные процессы в организме всегда существуют одновременно. Схематически это можно представить следующим образом:

 

 

Катаболизм

Экзотермические процессы – гликолиз и окисление органических веществ: жира, углеводов, белка.

анаболизм

Эндотермические процессы – синтез химических соединений, секреция, движение.

 

2. Формы обмена веществ.

При рассмотрении общего обмена веществ в организме рыб можно выделить (условно) 4 формы:

1) энергетический обмен.

2) пластический обмен.

3) основной (стандартный) обмен.

4) генеративный обмен.

Энергетический обмен – это обмен веществ и энергии, происходящий в организме рыбы, совершающей значительную мышечную работу. Например, в период нерестовых миграций лососи совершают огромную работу, во время которых они не питаются. В этот период изменение обмена у них смещается в сторону диссимиляционных процессов, хотя у них созревают половые продукты и осуществляется сложная трансформация запасных веществ. Пластический обмен веществ наблюдается в период усиленного роста или в период откорма. Обмен веществ направлен в сторону создания новых клеточных структур, новообразований (отложений). Основной обмен (стандартный) наблюдается, когда рыба находиться в состоянии покоя и не совершает интенсивной работы. Т. е. основной обмен рыбы есть такой обмен, без которого рыба не может существовать даже короткое время. Генеративный обмен – обмен веществ в период созревания половых продуктов у половозрелых особей. Таким образом, в нормальной среде у взрослой особи осуществляется общий обмен, включающий в себя: Основной, энергетический, пластический, генеративный. Соотношение разных форм обмена или удельных вес каждой формы обмена в общем объёме меняется не только с возрастом рыбы, но и в зависимости от факторов внешней среды. Особенно изменчивыми являются пластический и генеративный обмены. Все формы обмена тесно связаны между собой. В последние годы в литературе появилось понятие рутинный обмен – обмен при обычном уровне двигательной активности рыбы. Рутинный обмен всегда выше стандартного в 1.2-1.5 раза, за счет расхода энергии на движение. С рыбохозяйственной точки зрения весь обмен веществ рыбы может быть рассмотрен только в 2-х направлениях: обмен, идущий на поддержание жизнедеятельности организма и обмен, идущий на прирост. Рыбохозяйственника рыба интересует, прежде всего, как пищевой продукт. Поэтому главное внимание его обращено на прирост. Величиной прироста определяется эффективность рыбохозяйственных предприятий, их экономическая целесообразность. Все усилия рыбоводов направлены на то, чтобы наибольшая часть пищевых ресурсов водоёма или вскармливаемых кормов пошла на прирост, а наименьшая – на поддержание организма рыбы.

3. Баланс веществ и энергии в организме рыбы.

 

Мы выяснили, что основная часть питательных веществ и энергии поступает организм рыбы с пищей. Рассмотрим, как и куда тратятся эти вещества и энергия в организме рыбы в процессе жизнедеятельности.

 

Баланс веществ и энергии в организме рыбы.

СЪЕДЕНО 100%

Усвоено 70% Не усвоено 30% фекалии

 
 


Отложено 40% Израсходовано 30%

метаболиты

Прирост Компенсация

 
 


Усиление Обычный

Катаболизма обмен

при питании

ТКАНИ ТЕЛА РЫБЫ

 
 


Потребленный рыбой корм примем за 100%. Он частью переваривается, а частью остается не переваренным и выделяется из организма в виде экскрементов. Переваренная часть пищи усваивается организмом. Она составляет около 70% от съеденной пищи, а 30% веществ теряется с экскрементами. При усвоении питательных веществ в виде метаболитов теряется около 30%, и остальные 40% откладываются в организме рыбы в виде жиров, белков и углеводов. Из оставшихся 40% большая часть веществ расходуется на поддержание жизнедеятельности организма рыбы, на различные физиологические отправления, а остальная часть идет на прирост массы тела. Основная задача рыбоводов и состоит в том, чтобы основная масса отложенных в организме рыбы веществ шла на прирост массы тела, а не на поддержание физиологических функций организма.

Математически прирост массы тела рыб можно выразить следующий формулой:

∆W=Rу – Q ,где: W- прирост.

Rу- усвоенный рацион.

Q- траты вещества.

Т. е. прирост массы рыбы происходит в результате превышения поступления веществ над их тратами. Общие траты веществ в организме рыбы слагаются из обычных трат вещества и энергии (без питания) (Qo) и траты веществ и энергии, обусловленных питанием (СДД).

Q = Q0 + СДД, где Q0 – обычные траты.

СДД – траты на питание.

Экспериментально доказано, что траты на питание (СДД) составляют примерно 30% от усвоенного вещества. Тогда прирост будет равен ∆W = Rу – Q0 – 0.3Rу = 0.7Rу – Q0. Т. е. произведению коэффициента 0,7 на количество вещества и энергии, усвоенных организмом, минус обычные траты вещества и энергии, протекающие в организме.

В. С. Ивлев провел обстоятельные исследования энергетического баланса у карпа (табл.)

Энергетический баланс карпа.

Показатели баланса кал %
Количество поглощенной энергии Энергия прироста Энергия выделений Энергия превращения пластических веществ Энергия внутренней работы Энергия внешней работы       31.3 24.8   34.1 8.2 1.7

По его данным, на прирост массы тела тратится 31,3% от всей энергии поглощенной пищи. Энергия выделений (экскрементов и метаболитов) составляет 24,8%. Наибольшая величина энергии тратится на превращение (распад и синтез) пластических веществ и на выделение в окружающую среду – 34,1%. На внутреннюю работу тратится 8,2%, на внешнюю – 1,7%.

Мы выяснили, что баланс веществ и энергии в организме рыб обусловлен их поступлением и тратами. Если поступление веществ превышает расход, то говорят о положительном балансе, если наоборот – об отрицательном.

В естественных условиях очень редко бывает, когда поступление и расход веществ и энергии равны, т. е. находятся в равновесии, так как в зависимости от наличия корма, интенсивности питания рыба прибавляет в весе или худеет. Однако прирост массы рыб никогда не связан с интенсивностью питания прямолинейной зависимостью (рис.), так как при увеличении интенсивности питания ухудшается усвоение корма.

Это обстоятельство обязательно нужно учитывать в практике рыбоводства. Необходимо рыб кормить так, чтобы как можно больше питательных веществ корма усвоилось организмом рыбы и пошло на прирост их массы, что сократит затраты на корма.

 

Показатели питательной ценности кормов и эффективности питания.

Для характеристики питательной ценности кормов и эффективности питания рыб используют следующие 5 показателей:

1) КУ- коэффициент усвоения по сухому веществу или энергии (перевариваемость). Он равен отношению количества усвоенного вещества к количеству съеденной пищи.

 

 
 


,где СУ - к-во усвоенного вещества.

СС - к-во съеденного корма.

 

2) КК- кормовой коэффициент- отношение массы съеденного корма к приросту массы рыбы. , где R- к-во съеденного корма, ∆W-прирост массы рыбы

Этот показатель обычно используют в рыбоводстве. Значение КК зависит от видовой принадлежности рыб и их экологии. Наибольший КК у растительноядных рыб (белый амур – 55-156, белый толстолобик – 19, пёстрый толстолобик – 13). У хищных рыб он достигает величин порядка (щука – 5, окунь – 8, судак - 4-5) - 4-8 ед, у всеядных рыб и у карпа он варьирует от 2,8 до 7,4.

3) К1 – коэффициент первого порядка продуктивность корма равен отношению прироста энергии к энергии съеденного корма. К1= W/R. К1 варьирует в очень широких пределах и зависит от качества пищи.

4) К2- коэффициент второго порядка продуктивности корма равен отношению энергии прироста к энергии усвоенного корма. К2=W/RУ. К2 варьирует в узких пределах, редко достигая 30-40%, обычно находится в пределах 3-10%. Последние два коэффициента в физиологию питания введены Ивлевым. Их соотношение показывает усвоение органической части корма и выражается следующей формулой:

5) , где Ку- коэффициент усвоения, Rу- энергия усвоенной пищи, R- энергия съеденной пищи.


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!