Теоретические сведения

Солнечная радиация представляет собой один из видов электромагнитных излучений. С повышением температуры излучающего тела уменьшается длина волны его излучения, спектр излучения сдвигается в сторону более коротких волн. Согласно закона Планка, чем короче длина волна электромагнитного излучения, тем больше энергия его кванта. Этот закон имеет практическое значение, потому что от энергии кванта зависит биологическое действие. Степень воздействия связывают с глубиной проникновения излучения в ткани тела, интенсивностью облучения, его режимом, дозой, площадью, условиями, при которых проходит облучение, и состоянием организма.

Состав и свойства солнечной радиации

 Земля получает ничтожное количество, всего 2,5 миллиардной части тепла, излучаемого Солнцем. Поглощаясь атмосферой, поверхностью земли и водой, солнечные лучи превращаются в тепловую энергию. Из всей солнечной радиации, направляющейся к Земле, к её поверхности доходят 43%, остальные 57% отражаются, рассеиваются или воспринимаются атмосферой.  Верхние слои атмосферы резко замедляют скорость космических лучей  и солнечной радиации. В результате здесь образуются радиоактивные изотопы ряда элементов ³⁷Ar, ⁷Be, ¹⁴C – источники вторичного излучения. Ионизирующее излучение коротковолновой части спектра – космические, гамма- и рентгеновские лучи к поверхности земли не доходят. К поверхности земли  доходят  только некоторые части радиации коротко- и длинноволновой частей спектра – ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи. В результате облучения ими верхних слоев атмосферы образуется озон, соединения азота и водорода. Озоновый слой атмосферы выполняет роль защитного фильтра Земли от губительных для  биологических объектов лучей коротковолновой части спектра.

Атмосфера служит фильтром естественной солнечной радиации не только в качественном, но и количественном отношении. Если на границе атмосферы инфракрасных лучей – 43%, видимых 52%, ультрафиолетовых – 5%, то у поверхности Земли – инфракрасных лучей – 60%, видимых 39%, ультрафиолетовых – 1%.

При подъеме в горы на каждые 1000 м интенсивность ультрафиолетового излучения возрастает на 15%. Напряжение солнечной радиации, в том числе ультрафиолетовой, зависит от угла падения света, то есть длины его прохождения через атмосферу и прозрачности атмосферы. Поэтому интенсивность освещенности на поверхности Земли зависит от времени дня и года. При загрязненности атмосферного воздуха задерживается до 20-40%, а оконным стеклом из-за примесей в нем титана и железа до 90% наиболее ценного ультрафиолетового излучения. Излучение Солнца создает уровни освещенности намного выше тех, которые мы получаем при искусственном освещении. Так, уровень освещенности в помещениях для животных редко превышает 100 лк, и даже в пасмурный день на открытой местности он не бывает ниже 2000 лк, в ясный летний день интенсивность освещенности достигает 80000 лк и более.

Влияние солнечной радиации на организм животных

Биологическое действие солнечной радиации на организм животного связано с её качественным составом у поверхности Земли.

Инфракрасное излучение проникает на несколько сантиметров в кожу и за счет колебательных и ротационных движений молекул вызывает тепловой эффект. При этом повышается температура тканей, возникает гиперемия, усиливаются обменные процессы в коже и активизируется реакция фагоцитоза. Находясь в более холодной среде, организм животного сам излучает тепло. Однако излишне интенсивное инфракрасное облучение может вызвать тепловой удар и ожоги на коже.

Видимые световые лучи обладают таким же биологическим действием, как и инфракрасное излучение. Кроме того, они действуют фотохимически, как ультрафиолетовые, но значительно слабее, поскольку энергия их квантов достаточна лишь для возбуждения молекул тех веществ, которые называют фотосенсибилизаторами. К ним относят и зрительные пигменты сетчатки глаза, где под действием видимого излучения проходят биохимические реакции, ведущие к образованию нитромедиаторов, и генерируются электрические импульсы, вызывающие ощущение света. Те же нитромедиаторы стимулируют функцию клеток гипофиза и центральной нервной системы. Отсюда стимулирующее влияние света на весь организм животного, кору надпочечников и другие железы внутренней секреции.

Стимуляция организма видимым излучением происходит не только через глаза, но и через кожу, так как в крови всегда имеется определенное количество фотосенсибилизаторов, например гематопорфирина. 

Таблица 1.- Спектральный состав и биологическое действие солнечной радиации

Вид излучения	Длина волны, нм	Проницаемость кожи, мм	Биологический эффект	Примечание
Ультрафиолетовое область С (короткие)	180 – 400 180 – 280	0,2 – 2,0	Сильное бактерицидное и общестимулирующее действие, синтез холекальциферола	Короче 290 нм задерживается слоем озона на высоте 30 км
Область В (средние)	280–315	––	Сильное общестимулирующее действие, слабое бактерицидное, синтез хелекальциферола	Биологически наиболее ценные
Область А (длинные)	315 – 400	––	Слабое общестимулирующее, пигментообразование	Диапазон ультрафиолетового излучения, достигающего тропосферы
Видимое	400 – 760	2,0 – 25,0	Ощущение света, тонизирующее действие
Инфракрасное коротковолновое средневолновое длинноволновое	700 – 5000 760 – 1500 1500 – 3000 3000 – 5000	1,0 – 25	Увеличение обмена веществ в коже, усиление действия ультрафиолетового излучения

 Световые и ультрафиолетовые лучи оказывают существенное влияние на развитие яйцеклеток, продолжительность случного периода и беременности. Весной с увеличением интенсивности солнечной радиации и усилением солнечной радиации и усилением секреции половых желез у большинства видов животных половая активность возрастает. У животных северных широт случной сезон обычно короткий, у животных южных широт – более продолжительный. Нарастание половой активности у овец, коз и верблюдов совпадает с периодом укорочения продолжительности светового дня. Это используют в практике, например, шубного овцеводства. В апреле-июне часть светового дня их содержат в затемненных помещениях. В результате период течки у таких овец передвигается с осени, как это бывает в естественных условиях, на начало лета. Если укорачивать продолжительность светового дня ранней осенью в шедах для выращивания  молодняка норок или иных пушных зверей, то на несколько недель можно ускорить наступление зимней линьки и формирование качественного однородного меха. В результате сокращается продолжительность содержания многочисленных промысловых стад пушных зверей, что имеет большое экономическое значение. Еще более чувствительны к продолжительности и интенсивности светового режима на протяжении суток и по физиологическим  периодам жизни птицы.  Поэтому в практике промышленного птицеводства световой режим четко отработан и тщательно соблюдается  для каждого из принятых на птицефабриках варианта технологии с учетом физиологического состояния эксплуатируемых птиц.

Биологическое действие света за счет смены дня и ночи, света и темноты, продолжительности светового дня, напряженности солнечной радиации по сезонам года, времени суток обеспечивает изменение физиологического состояния животных. Такие ритмические изменения процессов жизнедеятельности в организме под влиянием чередования световых и темновых интервалов носит название фотопериодизма. Многие регуляторные реакции, поведение животных объясняют именно фотопериодизмом.

Недостаток света, особенно для репродуктивных и растущих животных, приводит к глубоким, часто необратимым изменениям в созревании и функциональном становлении половых желез, формировании защитных сил организма, сохранении здоровья и получении продукции. Световое голодание у взрослых животных может быть причиной снижения половой активности, оплодотворяемости и наступления временного бесплодия.

Ультрафиолетовое излучение, в частности лучи обладают большой силой энергии квантов, которая достаточна для того, чтобы вызвать возбуждение молекул белков, нуклеиновых соединений, пуриновых и пиримидиновых оснований. Происходящий при этом распад белковых молекул – фотолиз – сопровождается образованием физиологически активных веществ – гистамина, холина, ацетилхолина, активизирующих обмен веществ и трофические процессы. Улучшаются функционирование органов дыхания и кровообращения, кислородное снабжение тканей. Ультрафиолетовые лучи вызывают также общее стимулирующее эритемное действие на организм за счет расширения кровеносных сосудов, которое начинается в коже. При этом усиливается рост волос, активизируется функция половых и сальных желез, утолщается роговой слой, уплотняется эпидермис. Вследствие этого повышается сопротивляемость кожи, усиливаются рост и регенерация тканей, заживление ран и язв. В базальном слое кожи под действием ультрафиолетовых лучей образуется пигмент меланин, защищающий кожу.

У всех видов здоровых домашних животных ультрафиолетовые лучи улучшают гемопоэз, иммуногенез и естественную сопротивляемость организма к действию инфекционных и токсических агентов. Ультрафиолетовое излучение служит мощным адаптогенным агентом, широко используемым в животноводческой практике для повышения продуктивности животных и птиц.

Под влиянием фотохимического действия ультрафиолетовых лучей эргостерин, поступающим из кормов, в поверхностных слоях кожи в кожном сале превращается в 7,8-дегидрохолестерин, из которого образуется холекальциферол – витамин Д, обладающий антирахитическим действием, то есть нормализующий фосфорно-кальциевый обмен.

Под действием ультрафиолетового излучения на нуклеиновые соединения микробной клетки наступает ослабление их жизнеспособности, то есть проявляется бактерицидный эффект по отношению ко многим патогенным микроорганизмам.

Поэтому солнечную радиацию издавна считают мощным естественным дезинфектантом внешней среды, обладающим бактериостатическим и бактерицидным  действием. Вегетативные формы микробов и вирусы под прямыми лучами солнца погибают через 10-15 минут, а споровые формы – через 40-60 минут.

Для сельскохозяйственных животных наиболее эффективен полный спектр освещенности. В зоне размещения коров освещенность должна  составлять 75 лк, при продолжительности 14 ч в сутки, телят – 100 (12 часов), свиноматок – 100 (18 часов), откармливаемых свиней – 50 лк (8-10 часов).

Нормативное искусственное освещение в животноводческих зданиях следует осуществлять люминесцентными светильниками с газоразрядными лампами улучшенного спектрального состава, мощностью от 15 до 80 Вт. Для искусственного освещения помещения применяют лампы накаливания главным образом для обеспечения освещенности менее 5 лк.

У животных в условиях животноводческих помещений, особенно в зимне-стойловый период содержания, развивается ультрафиолетовая недостаточность даже при наличии моциона. Особый недостаток естественного ультрафиолетового излучения отмечают при нахождении животных в закрытых помещениях 7 – 8 месяцев. За стойловый сезон получают только 10-20 % ультрафиолета. Восполнить недостаток в природных ультрафиолетовых лучах, как и во всей солнечной радиации, особенно при круглогодичном содержании животных в помещениях закрытого типа можно с помощью источников искусственного света, ультрафиолетового и инфракрасного облучения.

Обогрев молодняка инфракрасными лампами должен проводиться в круглосуточном прерывистом режиме: 1,0-1,5 часа лампы функционируют и 0,5-1,0 часа выключены. Это способствует улучшению адаптационно-защитных функций организма, тренируют терморегуляцию, повышают естественную устойчивость.

Чрезмерное использование солнечной радиации  животными летом, в дни с высоким уровнем инсоляции может иметь отрицательные последствия: вызвать ожог на коже непигментированных участков, заболевание глаз, перегрев, солнечный удар.

Интенсивный солнечный, например, отраженный от снега свет может привести к фотофтальмии, сопровождающейся гиперемией и отеком конъюнктивы, раздражением сетчатки, роговицы глаза и повреждением хрусталика.

Солнечный удар происходит вследствие сильного и продолжительного перегревания инфракрасного лучами преимущественно твердой оболочки головного мозга. Вследствие такого нагревания возникает резкая гиперемия мозговых оболочек со значительным расширением их сосудов, отдельные из которых могут лопнуть. Первоначально отмечают угнетение организма, сменяющимися возбуждением. Нарушается функция сосудодвигательного и дыхательного центров. Гибель животных наступает вследствие паралича центра дыхания или сердца. Солнечный удар наиболее тяжело протекает в условиях, способствующих возникновению теплового. С целью профилактики солнечного удара головы животных необходимо защищать от действия прямых солнечных лучей.

Солнечная радиация – необходимое условие жизнедеятельности организма животных. Как дефицит, так и избыток солнечного света негативно влияют на организм. При световой недостаточности нарушаются витаминный и минеральный обмены, развиваются рахит у молодняка, остеодистрофия у взрослых животных. Чрезмерное солнечное облучение может стать причиной снижения продуктивности животных, их заболеваний. Сильный солнечный свет вызывает раздражение сетчатки, сосудистой оболочки глаза, повреждение хрусталика; он может стать причиной воспаления роговицы (кератита) и конъюнктивы (конъюнктивита). Патогенное действие солнечных лучей зависит от физиологического состояния животного, условий его содержания, кормления.