第一章热环境 热环境( ( thermal environment)是指直接与家畜体热调节有关的外界环境因素的总和,包括热辐射 温度、湿度、气流等,它们是影响家畜健康和生产的极为重要的外界环境因素。热环境可表现为炎热 寒冷或温暖、凉爽。空气热状况取决于热辐射、气温、气湿和气流等因素的综合作用。 气象( meteorology)是大气下层(对流层)所发生的冷、热、干、湿、风、云、雨、雪、霜、雾、雷、 电等各种物理现象和物理状态的统称。决定这些物理现象和物理状态的因素称为“气象因素 ( meteorological elements)”,气象因素包括气温、气湿、气压、气流、云量和降水等。这些因素之间存 在着极其密切的关系,并且复杂地相互结合和相互影响。气象因素在一定时间和空间内变化的结果所决 定的大气物理状态如阴、晴、风、雨等称为“天气( weather)”。气候( climate)是指某地区多年所特有的天 气情况。 所谓“小气候( microclimate)”是指由于地表性质不同,或人类和生物的活动所造成的小范围内的特 殊气候,例如农田、牧场、温室、畜舍等的小气候。畜舍中小气候的形成除受舍外气象因素的影响外, 与舍内的家畜种类、密度、垫草使用、外围护结构的保温隔热性能、通风换气、排水防潮,以及日常的 饲养管理措施等因素有关。畜牧场的小气候除受所处的地势、地形、场区规划、建筑物布局等因素的影 响外,还受畜牧场绿化程度的影响。 空气的热状况主要取决于气温。在自然状态下,气温从根本上取决于太阳辐射,气湿和气流的协同 或制约也发挥着重要作用。 热力学第二定律表明,任何形式的能量转换都必然伴随热量的散失。动物体在代谢过程中产生的热 量必须连续向外界环境中散失,否则会引起动物体温大幅度升高,破坏动物内环境稳定性,导致动物死 亡。家畜是恒温动物,体温相对恒定是其生命存在的前提,相对恒定的体温依赖完善的体热调节。因此 热环境主要通过体热调节来影响动物的行为、生理机能、物质代谢强度等,进而影响动物的生产和健康。 在炎热或寒冷条件下,动物体所发生的许多生理机能的变化,大多数与热调节有关,或者为热调节 生理过程中的一部分,或者为动物适应热环境的表现形式。例如,在高温环境中,动物采食量下降,就 是为了减少产热量,维持体温恒定 自然界的热环境还可通过饲料作物的生长、化学组成和季节供应,以及寄生虫和其它疾病的发生 和传播,间接影响动物的生产和健康 热环境对家畜健康和生产力的影响,因动物种类、品种、个体、年龄、性别、被毛状态,以及对 气候的适应性和不良气候条件的严酷程度及持续时间而不同
1 第一章 热环境 热环境(thermal environment)是指直接与家畜体热调节有关的外界环境因素的总和，包括热辐射、 温度、湿度、气流等，它们是影响家畜健康和生产的极为重要的外界环境因素。热环境可表现为炎热、 寒冷或温暖、凉爽。空气热状况取决于热辐射、气温、气湿和气流等因素的综合作用。 气象(meteorology)是大气下层（对流层）所发生的冷、热、干、湿、风、云、雨、雪、霜、雾、雷、 电等各种物理现象和物理状态的统称。决定这些物理现象和物理状态的因素称为“气象因素 (meteorological elements)”， 气象因素包括气温、气湿、气压、气流、云量和降水等。这些因素之间存 在着极其密切的关系，并且复杂地相互结合和相互影响。气象因素在一定时间和空间内变化的结果所决 定的大气物理状态如阴、晴、风、雨等称为“天气(weather)”。气候(climate)是指某地区多年所特有的天 气情况。 所谓“小气候(microclimate)”是指由于地表性质不同，或人类和生物的活动所造成的小范围内的特 殊气候，例如农田、牧场、温室、畜舍等的小气候。畜舍中小气候的形成除受舍外气象因素的影响外， 与舍内的家畜种类、密度、垫草使用、外围护结构的保温隔热性能、通风换气、排水防潮，以及日常的 饲养管理措施等因素有关。畜牧场的小气候除受所处的地势、地形、场区规划、建筑物布局等因素的影 响外，还受畜牧场绿化程度的影响。 空气的热状况主要取决于气温。在自然状态下，气温从根本上取决于太阳辐射，气湿和气流的协同 或制约也发挥着重要作用。 热力学第二定律表明，任何形式的能量转换都必然伴随热量的散失。动物体在代谢过程中产生的热 量必须连续向外界环境中散失，否则会引起动物体温大幅度升高，破坏动物内环境稳定性，导致动物死 亡。家畜是恒温动物，体温相对恒定是其生命存在的前提，相对恒定的体温依赖完善的体热调节。因此， 热环境主要通过体热调节来影响动物的行为、生理机能、物质代谢强度等，进而影响动物的生产和健康。 在炎热或寒冷条件下，动物体所发生的许多生理机能的变化，大多数与热调节有关，或者为热调节 生理过程中的一部分，或者为动物适应热环境的表现形式。例如，在高温环境中，动物采食量下降，就 是为了减少产热量，维持体温恒定。 自然界的热环境还可通过饲料作物的生长、化学组成和季节供应，以及寄生虫和其它疾病的发生 和传播，间接影响动物的生产和健康。 热环境对家畜健康和生产力的影响，因动物种类、品种、个体、年龄、性别、被毛状态，以及对 气候的适应性和不良气候条件的严酷程度及持续时间而不同
第一节热环境与动物热调节 动物体温 (一)体温的概念 体温是指身体深部(体核)的温度(deep- body temperature or core temperature),是衡量恒温动 物热平衡的唯一可靠的指标。不但要测量动物体内深部的温度比较困难,而且躯体体内部位不同,温度 也不完全相同。因此,一般以直肠温度( Rectal Temperature)作为内部体温的代表。在适温和不太热的情 况下,直肠温度较颈动脉血液温度高0.1~0.3℃:在严重的热应激情况下,两者的温度相同。尽管直肠温 度对环境条件迅速变化的反应迟钝,但直肠温度的变化能表示动物体深部温度的相应变化。反刍动物的 瘤胃由于微生物发酵产生大量的热,其温度高于直肠2.2℃:但在瘤胃排空时,瘤胃与直肠温度之差下 降为0.8℃。由于直肠温度能代表体温,又易测量,故长期以来均以直肠温度表示体温。在测量体温时, 应使温度表的感应部位伸入直肠深部,例如成年牛、马等大家畜为15cm,羊、猪为10cm,小家畜和家 禽为5cm。温度表伸入直肠过浅,测定的温度值较低,不能代表身体深部的温度 由于外界环境温度一般比体温低,且身体的热量主要由皮肤散失,所以愈向身体外部,动物体温度 愈低(图4-1) 2.皮温 皮肤表面的温度称为“皮温”( skin temperature)。皮温受身体本身和外界温热条件的影响,常 随外界条件的变化而变化。动物身体部位不同,其皮温也不相同,一般的规律是,凡距离身体内部较远、 被毛保温性能较差、散热面积较大、血管分布较少和皮下脂肪较厚的部位,皮温较低。所以,四肢下部、 耳部和尾部在低温时皮温显著下降,例如,犊牛在35℃的高温环境中,直肠温度为39.8℃,身体各部位 的皮温没有很大的差异,范围在36.5~38.5℃之间:可是在5℃的低温环境中,直肠温度为39.5℃,胸 部皮温为31.2℃,耳部仅7℃,两者相差20℃
2 第一节 热环境与动物热调节 一、动物体温 （一） 体温的概念 体温是指身体深部（体核）的温度(deep-body temperature or core temperature)，是衡量恒温动 物热平衡的唯一可靠的指标。不但要测量动物体内深部的温度比较困难，而且躯体体内部位不同，温度 也不完全相同。因此，一般以直肠温度(Rectal Temperature)作为内部体温的代表。在适温和不太热的情 况下，直肠温度较颈动脉血液温度高 0.1~0.3℃；在严重的热应激情况下，两者的温度相同。尽管直肠温 度对环境条件迅速变化的反应迟钝，但直肠温度的变化能表示动物体深部温度的相应变化。反刍动物的 瘤胃由于微生物发酵产生大量的热，其温度高于直肠 2.2℃；但在瘤胃排空时，瘤胃与直肠温度之差下 降为 0.8℃。由于直肠温度能代表体温，又易测量，故长期以来均以直肠温度表示体温。在测量体温时， 应使温度表的感应部位伸入直肠深部，例如成年牛、马等大家畜为 15cm，羊、猪为 10cm，小家畜和家 禽为 5cm。温度表伸入直肠过浅，测定的温度值较低，不能代表身体深部的温度。 由于外界环境温度一般比体温低，且身体的热量主要由皮肤散失，所以愈向身体外部，动物体温度 愈低（图 4―1）。 2. 皮温 皮肤表面的温度称为“皮温”(skin temperature)。皮温受身体本身和外界温热条件的影响，常 随外界条件的变化而变化。动物身体部位不同，其皮温也不相同，一般的规律是，凡距离身体内部较远、 被毛保温性能较差、散热面积较大、血管分布较少和皮下脂肪较厚的部位，皮温较低。所以，四肢下部、 耳部和尾部在低温时皮温显著下降，例如，犊牛在 35℃的高温环境中，直肠温度为 39.8℃，身体各部位 的皮温没有很大的差异，范围在 36.5~38.5℃之间；可是在 5℃的低温环境中，直肠温度为 39.5℃，胸 部皮温为 31.2℃，耳部仅 7℃，两者相差 20℃
空气隔热层 组织隔热层 相当恒定的 内部温度 度 低 深部组织 外围组织与皮肤外周空气 接触的空气 图4-1动物体表温度分布示意图 上图:动物的体温分布:下图:从动物体内到大气的温度梯度 (据lee等,J, Animal Sci,7:391,1948) 体温既然从内部向外部递减,而外部温度、特别是皮温,随气温的变化而变化,因此整个动物身体 的平均温度(平均体温)和蓄热量亦相应变化,平均体温可按公式4-1估计之: 平均体温=0.7×直肠温度+0.3×平均皮肤温度(公式4-1) 由于皮温随部位而不同,所以应根据不同部位面积大小计算平均皮温( mean skin temperature)。通 常测定若干点,以测定点部位占全身面积的百分数作权数,采用加权平均数的方法计算平均皮温。例如 算牛平均皮温的公式为 平均皮温=0.25×T千上部+0.25×T干下部+0.32×T四上部+0.12×T四酸下部+0.02×T垂皮+004×T耳(公式42) 式中T为该部位的皮温,系数为该部位所占全身皮肤面积百分数
3 图 4－1 动物体表温度分布示意图 上图：动物的体温分布；下图：从动物体内到大气的温度梯度 （据 Lee 等，J.Animal Sci.,7:391,1948） 体温既然从内部向外部递减，而外部温度、特别是皮温，随气温的变化而变化，因此整个动物身体 的平均温度（平均体温）和蓄热量亦相应变化，平均体温可按公式 4-1 估计之： 平均体温＝0.7×直肠温度+0.3×平均皮肤温度 （公式 4-1） 由于皮温随部位而不同，所以应根据不同部位面积大小计算平均皮温(mean skin temperature)。通 常测定若干点，以测定点部位占全身面积的百分数作权数，采用加权平均数的方法计算平均皮温。例如 计算牛平均皮温的公式为： 平均皮温＝0.25×T 躯干上部+0.25×T 躯干下部+0.32×T 四肢上部+0.12×T 四肢下部+0.02×T 垂皮+0.04×T 耳（公式4-2） 式中 T 为该部位的皮温,系数为该部位所占全身皮肤面积百分数
动物皮肤各部位温度测定点如图42所示 图4-2牛皮肤各部位温度测定位置示意图 (转引自黄昌澍主编《家畜气候学》,1990) 躯干上部和躯干下部各测前后左右4个点;四肢上部前肢在肘部外测定2个点,后肢在股部和胫部 外各测2个点;四肢下部前后肢分别在掌部和跖部外各测2个点;在垂皮下部左右各测定1个点:在右 耳上部测定1个点。同部位2点以上均取其平均数。 猪的平均皮温亦可按如下经验公式约略推算之: Ts=0.007×T+289(式4-3) 式中T为气温,Ts为平均皮温(℃) 3.平均体温 平均体温是指整个动物体各部位温度之加权平均值,可以用公式4-4计算。 平均体温=0.7×T+0.3×Ts(式44) 式中T为直肠温度,Ts为平均皮温(℃) 根据平均体温和身体的比热可以计算出全身的蓄热量。蓄热量是指动物体温度升高时所贮存的热量 为平均比热与动物体质量之乘积。各种物质的比热以水为最大,肥胖动物含脂肪较多,含水相应较少 其比热亦较小。一般含脂肪不太多的动物的平均比热以3.5(J/℃·g)计(脂肪比热为1.88,血液37,肌 肉3.45,骨骼1.26-2.93,水4.184)。体重500kg动物平均体温升高1℃,等于增加1749kJ的蓄热。 (二)体温变化
4 动物皮肤各部位温度测定点如图 4-2 所示。 图 4-2 牛皮肤各部位温度测定位置示意图 （转引自黄昌澍主编《家畜气候学》，1990） 躯干上部和躯干下部各测前后左右 4 个点；四肢上部前肢在肘部外测定 2 个点，后肢在股部和胫部 外各测 2 个点；四肢下部前后肢分别在掌部和跖部外各测 2 个点；在垂皮下部左右各测定 1 个点；在右 耳上部测定 1 个点。同部位 2 点以上均取其平均数。 猪的平均皮温亦可按如下经验公式约略推算之： T s＝0.007×T+28.9 （式 4-3） 式中 T 为气温，T s 为平均皮温（℃） 3．平均体温 平均体温是指整个动物体各部位温度之加权平均值，可以用公式 4-4 计算。 平均体温＝0.7×Tr+0.3×T s （式 4-4） 式中 Tr 为直肠温度，T s 为平均皮温（℃）。 根据平均体温和身体的比热可以计算出全身的蓄热量。蓄热量是指动物体温度升高时所贮存的热量， 为平均比热与动物体质量之乘积。各种物质的比热以水为最大，肥胖动物含脂肪较多，含水相应较少， 其比热亦较小。一般含脂肪不太多的动物的平均比热以 3.5(J/℃• g)计(脂肪比热为 1.88，血液 3.77，肌 肉 3.45，骨骼 1.26~2.93，水 4.184)。体重 500kg 动物平均体温升高 1℃，等于增加 1749kJ 的蓄热。 （二） 体温变化
恒温动物是指在正常的环境温度范围内体温保持相对恒定的动物。体温恒定是指在环境温度变化时 体温保持相对稳定(在一定范围内波动的)现象。体温恒定是保持动物内环境稳定,维持细胞正常代谢 的基础。 不同种类动物的体温不同,同一种类不同品种、不同年龄的动物体温也稍有差别。动物体温的差别 与动物机体的代谢强度和体表的隔热能力有关,一般的规律是代谢强度高,体表隔热能力强的动物体温 较高,反之则体温较低:幼龄动物体温较高,成年动物体温较低。 表4-1各种家畜的直肠温度( Rectal Temperatures) 直肠温度(℃) 家畜种类 平均 变化范围 鸡(fowl) 41.7 0.0~43.0 鸭(duck) 鹅( goose) 40.8 40.0-41.3 兔( rabbit) 39.5 38.6~40.1 猪(pig) 39.2 38.7~398 肉牛( beaf cattle) 6.7~39.1 乳牛( milk cow) 38.0~39.3 水牛( buffalo) 36.1~38.5 牦牛(yak) 37.0-39.7 黄牛( yellow cattle) 38.2 37.9~38.6 绵羊( sheep) 山羊(goat) 38.5~39.7 马( horse) 2~38.1 驴( donkey) 37.4 4~38.4 骡(mule) 38.0~39.0 骆驼( camel) 37.8 34.2~40.7 狗(dog) 38.9 37.9~39.9 猫(cat) 水貂mink) 40.2 7~40.8 银狐( silver fox) 39.4~40.9 豚鼠(cavy) 39.0~40.0 大白鼠(rat) 38.5~39.5 小白鼠( mouse) 37.0~39.0 5
5 恒温动物是指在正常的环境温度范围内体温保持相对恒定的动物。体温恒定是指在环境温度变化时 体温保持相对稳定（在一定范围内波动的）现象。体温恒定是保持动物内环境稳定，维持细胞正常代谢 的基础。 不同种类动物的体温不同，同一种类不同品种、不同年龄的动物体温也稍有差别。动物体温的差别 与动物机体的代谢强度和体表的隔热能力有关，一般的规律是代谢强度高，体表隔热能力强的动物体温 较高，反之则体温较低；幼龄动物体温较高，成年动物体温较低。 表 4-1 各种家畜的直肠温度（Rectal Temperatures） 家畜种类 直肠温度(℃) 平均 变化范围 鸡(fowl) 鸭(duck) 鹅(goose) 41.7 40.0~43.0 40.7 40.8 40. 2~41.2 40.0~41.3 兔(rabbit) 39.5 38.6~40.1 猪(pig) 39.2 38.7~39.8 肉牛(beaf cattle) 乳牛(milk cow) 水牛(buffalo) 牦牛(yak) 黄牛(yellow cattle) 38.3 38.6 37.8 38.3 38.2 36.7~39.1 38.0~39.3 36.1~38.5 37.0~39.7 37.9~38.6 绵羊(sheep) 山羊(goat) 39.1 39.1 38.3~39.9 38.5~39.7 马(horse) 驴(donkey) 骡(mule) 骆驼(camel) 37.6 37.4 38.5 37.8 37.2~38.1 36.4~38.4 38.0~39.0 34.2~40.7 狗(dog) 猫(cat) 水貂(mink) 银狐(silver fox) 豚鼠(cavy) 大白鼠(rat) 小白鼠(mouse) 38.9 38.6 40.2 40 39.5 39 38 37.9~39.9 38.1~39.2 39.7~40.8 39.4~40.9 39.0~40.0 38.5~39.5 37.0~39.0