роль воды в жизни животных
Функция воды в животном мире: чем вода является для животных, энергия и среда
Всем существам на земле нужна вода. Некоторые виды не могут прожить без нее и дня, а другим необходимо пить раз в несколько дней или даже месяцев. Основных функций воды в живых организмах сразу несколько — она выступает в роли растворителя, реагента, транспорта, термостабилизатора. Мало кто задумывается, как живые организмы приспособлены к недостатку кислорода в воде и почему в пустыне обитатели не пьют.
Какова функция воды в живом организме
Чтобы понять, насколько крепко связаны вода и животные, стоит подробнее узнать о жидкости. Она выполняет множество функций, можно охарактеризовать биологическую роль воды в любом живом организме:
Каковы функции воды в живом организме теперь ясно, но насколько она важна для животных и людей? Один из фактов гласит, что от объема ежедневно употребляемой жидкости зависит умственная деятельность человека, его здоровье и физическая форма. Обезвоживание приводит к слабости, головной боли, потери энергии, а также ухудшению памяти. В живых организмах массовая доля воды равна 70-80%.
Для живых организмов значение воды научно доказано. Недостаток жидкости может спровоцировать серьезные заболевания, в том числе и раковые. Чем больше пить, тем больше ее будет выводиться, а значит вместе с ней уйдут токсины и канцерогены. Все это происходит с любым живым организмом, будь это человек, домашний питомец или крупнорогатый скот. Как часто необходима вода животным зависит от вида.
Благодаря каким живым существам вода в природе очищается
То, что жидкость важна для любого организма, знает любой школьник. Однако мало кто помнит, благодаря каким живым существам или растениям вода в природе очищается. Самоочищение водоемов — это естественный процесс в природе, с помощью которого устанавливается биологическое равновесие. Участвуют в этом микроорганизмы, беспозвоночные животные, высшие водные растения, водоросли. Интересно, что этот процесс замедляется, если в реку или море сбрасывают отходы жизнедеятельности человека. На самом деле организмов, которые отвечают за чистоту, много: черви, планктоны, улитки, моллюски.
Самоочищение рек, озер, морей и океанов обусловлено несколькими факторами, которые разделяют на химические, биологические и физические. Химические — окисление органических и неорганических веществ, происходящее под воздействием кислорода в воде. Его концентрация зависит от температуры жидкости. На вопрос «Могут ли без воды существовать живые организмы?» можно ответить отрицательно. Каждый водоем является сложной системой, в котором все должно быть связано.
К физическим факторам относят ультрафиолетовое излучение, исходящее от солнца. Под его влиянием на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток вода очищается. Ультрафиолет оказывает воздействие как на обычные бактерии, так и на вирусы или споровые организмы.
Наконец, биологические факторы самоочищения природных водоемов. Чистка происходит в результате жизненного цикла водорослей, плесневые и дрожжевых грибов, а также двустворчатых моллюсков. Мельчайшие животные пропускают через себя до сорока литров жидкости в сутки, забирая 99% коллоидных веществ. Конечно, занимаются они фильтрацией не потому что «надо», а из-за роли воды в организме таких животных — они ищут пищу.
Животные, живущие в воде
В воде живут позвоночные и беспозвоночные животные, а некоторые насекомые появляются именно из водной личинки. Примеры тому комар, ручейник или стрекоза, которые до крылатых взрослых особей были водными личинками. Амфибии не всегда находятся в воде, ведь они могут дышать или получать кислород из жидкости (через жабры либо кожу). Большинство людей знает только о рыбах, но животных, обитающих в воде намного больше. Их разделяют на следующие группы:
Водными животными (амфибиями) называют абсолютно все организмы, которые большую часть своей жизнь проводят вне суши. Они могут обитать как в пресных, так и соленых водоемах. Кстати говоря, головастики лягушки — это амфибии, которые сначала живут в воде. Однако становясь лягушкой, значительную часть времени проводят на суше. Как часто данному животному необходима вода? Лягушка способна находиться в водоеме до месяца, но без влаги намного меньше.
Как приспособлены к недостатку кислорода живые организмы в воде? В ходе эволюции, многие виды изменились: арапайма и ходячий сом ранее не могли дышать. Со временем они эволюционировали, чтобы выживать в водоемах с небольшим содержанием кислорода. Почему выход организмов из воды на сушу стал возможен, нельзя точно сказать. На это есть несколько причин: изменение климата, УФ-лучи стали не такими агрессивными, появилась почва, пригодная для существования.
Как животные находят и добывают воду в пустыне
Как уже было сказано в начале, одни существа способны прожить без питья долгое время, а другие погибнут уже через несколько минут. Самый известный пример — верблюд, который может обходиться без воды до двух недель. В связи с этим появляется логичный вопрос: есть ли в жизни животных вода и где они ее находят?
Некоторым видам совершенно не требуется пить, так как влагу они получают из растений, добычи и семян. Однако в небольшом объеме она им нужна, не стоит забывать, какова роль воды в существовании живых организмов. Тушканчики вообще не требуют ее — жидкость образуется в процессе переваривания пищи. Верблюды запасаются водой и пищей, откладывая жир в горб, чтобы из него потом получать энергию. Какое животное без воды может продержаться намного дольше, чем верблюд не знают даже взрослые. Речь идет о жирафе, который не пьет до 4-8 недель, так как влагу получает вместе с пищей.
Ящерицы практически не находятся на жаре, ведь быстро перемещаются между кустами, чем и питаются. Некоторые птицы живут в 40-50 км от водоема, на который редко прилетают. Они длительное время стоят в воде, чтобы перья пропитались, далее из них высасывают влагу птенцы.
Примеров можно привести множество, ведь практически все животные в пустыне не ищут специально воду: в местности обитают организмы, привыкшие к столь суровым условиям. Однако значение воды и воздуха для живой природы важно каждому виду на земле, пусть и в минимальном количестве.
Вода в организме животного
Тему сегодняшней статьи подсказала одна из читательниц нашего сайта своим вопросом о перебое с водопоем телёнка под материалом о выращивании телят.
Вода крайне важна для организма животного. Она присутствует во всех тканях, как внутри клеток (более 40% от живой массы животного), так и снаружи – в межклеточной жидкости (её там приблизительно 20–22% от общего веса животного). Вода есть в составе всех органов и тканей, где её доля составляет около 70–80% от веса любого органа. Даже в костной, казалось бы, совсем не жидкой ткани, её присутствует не менее 10%.
Вода является основным веществом, на котором построены все физиологические процессы в организме животных (и людей тоже). Она участвует в пищеварении (все пищеварительные жидкости содержат воду в разных концентрациях), дыхании (легкие должны быть влажными для осуществления газообмена), смазывает суставы в составе синовиальной жидкости, обеспечивает распределение тепла и всех веществ по организму, является средой для всех биохимических реакций в тканях. Вода – универсальный растворитель, с которым поступают извне и выводятся из организма все вещества. Испарение воды с поверхности кожи утилизирует избыточное тепло. Также она выполняет многие другие жизненно важные для организма животного функции.
В результате жизнедеятельности организма вода непрерывно расходуется. Животные теряют воду с выдыхаемым воздухом (14–35% от всех потерь воды за сутки; этот объём зависит от вида животного и физической нагрузки) и со всеми выделениями, а это: моча (около 50–60% от всех потерь воды за сутки), кал (от 4 до 15%, в зависимости от особенностей рациона и вида животного), пот (около 20%; это зависит от вида животного и внешних условий), слёзы и пр.
Поскольку вода является ключевой жидкостью для нормального функционирования организма, то она всегда должна присутствовать там в достаточном количестве, несмотря на её постоянные потери. Вся вода, находящаяся в организме (свободная, связанная, конституционная), полностью заменяется свежей примерно за месяц. Вода жидких тканей и межклеточного пространства – примерно за неделю.
В организме вода появляется, поступая извне алиментарно (от водопоя и в составе кормов), и в результате непрерывно протекающих различных биохимических реакций. Одной только эндогенной воды (а её образуется в результате метаболизма и окисления жиров, белков, углеводов около 12% от общей потребности) недостаточно для поддержания нормального гидробаланса (это соотношение вошедшей в организм воды и выделившейся из него в разном виде), поэтому она обязательно должна бесперебойно поступать в необходимых количествах алиментарно.
Гидробаланс может быть представлен в виде водного равновесия, но также бывает положительным или отрицательным. Его характер зависит от нескольких основных факторов: возраста, состояния здоровья и физиологического состояния организма животного, а также может ситуативно подвергаться влиянию внешних обстоятельств (доступность водопоя, физические нагрузки, температура воздуха и пр.).
Водное равновесие – это когда количество потребляемой воды примерно равно количеству выделяемой из организма. Такое состояние наблюдается у взрослых здоровых особей в обычных условиях (не во время тяжёлой работы, беременности или голода). Положительный гидробаланс – это когда животное употребляет жидкости больше, чем её выделяет. Такой баланс характерен для молодняка всех животных и птицы, а также наблюдается при некоторых заболеваниях. Отрицательный гидробаланс означает, что животное теряет воды больше, чем потребляет. Такое положение свойственно для старых особей и животных, пребывающих в экстремальных условиях (транспортировка, жара, тяжёлая работа, диарея и т. п.).
Чем моложе животное, тем выше процентное содержание воды в его организме, и тем больше у него потребление воды из расчёта на килограмм веса. Объясняется это тем, что в молодом организме все биохимические процессы проходят более интенсивно, чем в стареющем, а кроме того, вода используется как строительный материал для наращивания тканей (появляются новые клетки, которые нужно наполнять водой).
Какое количество воды необходимо употребить и когда именно это делать, – организм определяет сам посредством чувства жажды. Упрощённо процесс возникновения и утоления жажды выглядит примерно так: все системы организма активно используют воду для реализации своих физиологических целей, и от этого её количество в теле постепенно уменьшается. Ткани берут воду из крови, отчего она становится чуть более густой и вязкой, скорость её течения несколько снижается, а нагрузка на кровеносную систему возрастает.
Одновременно с этим начинает меняться нормальное физиологическое соотношение между солями и водой, повышается осмотическая концентрация различных элементов во всех жидкостях организма. Сигнал о сгущении крови, изменении состава жидкостей и уменьшении общего объёма тканевой жидкости поступает от внутриклеточных осморецепторов в соответствующий отдел мозга (в подсводчатый орган), и мозг моделирует ощущение жажды.
В это время у животного сгущается слюна, во рту и глотке появляется ощущение сухости, дыхание становится тяжёлым, частым, ноздри расширяются. У крупного рогатого скота высыхает носовое зеркало, из-за чего корова старается смочить его, часто облизывая языком. Птица открывает клюв. Активность сначала возрастает, а потом резко снижается. Особенно чувствителен к недостатку воды молодняк.
Интенсивность ощущения жажды прямо пропорциональна потребности организма в восполнении потерянной воды. Это ощущение изменяет поведение животного, заставляет его искать воду и пить. Подсводчатый орган (зона в мозге, которая управляет чувством жажды) состоит из двух типов нейронов, одни из них, активизируясь, вызывают ощущение жажды, а другие его подавляют.
По мере того как животное восполняет нехватку воды, напивается, слизистые оболочки ротовой полости и пищевода смачиваются, чем устраняется ощущение сухости во рту и глотке. Первая группа нейронов сначала ослабляет своё влияние, а затем и вовсе прекращает посылать импульсы. Вторая же временно активизируется под действием сигналов от рецепторов желудка о поступлении воды и его наполнении, в результате чего животное перестаёт её поглощать.
Частично вода начинает всасываться уже в начальных отделах пищеварительной системы, но основная её часть поступает в кровь и лимфу из тонкого и толстого кишечника. У птицы значительная часть воды всасывается в слепой кишке.
Сначала вода под действием диффузии и осмоса проникает в клетки эпителия пищеварительного тракта, затем она попадает в межклеточное пространство, из которого всасывается капиллярами кровеносной системы. По кровеносным капиллярам вода попадает в венулы (вены очень малого диаметра), из них – в венозную сеть кишечной стенки, а по ней – в вены брыжейки. Затем воротной веной заносится в печень, а оттуда, смешавшись с кровью, разносится по всему организму по большому кругу кровообращения. Из крови вода попадает в межклеточную жидкость, откуда клетки берут её по мере необходимости.
На скорость выведения воды из организма влияет присутствие солей кальция и натрия, а также гормоны, которые регулируют особенности работы почек. Соли кальция препятствуют связыванию воды белками и ускоряют её выведение из организма, а соли натрия задерживают её, создают условия для увеличения количества связанной воды в коллоидных структурах. Некоторые гормоны (альдостерон, дезоксикортикостерон, вазопрессин и другие) уменьшают выведение воды через почки, а другие (например, тироксин, паратгормон, эстрогены, андрогены) характеризуются диуретическим действием.
Если у поголовья фермы есть свободный доступ к питьевой воде, то оно будет пить ровно столько, сколько нужно для поддержания нормального протекания всех физиологических процессов, в которых участвует вода.
Для ориентировочного расчёта потребности фермы в воде нужно учитывать, что на каждый килограмм живого веса взрослому животному нужно получать не менее 35–40 г воды в день, включая и ту, которая содержится в кормах. Молодняку воды нужно значительно больше: 100–150 г на килограмм живой массы. Разработаны чёткие, научно обоснованные зоогигиенические нормы потребления воды для каждого вида сельскохозяйственных животных.
Количество необходимой питьевой воды сильно зависит от вида животного, условий содержания, интенсивности эксплуатации и особенностей кормления. В траве пастбища содержится около 90% воды, в сене хорошего качества её около 12–14%, в сочных кормах, например, в кормовой свекле – 75%, в измельчённом зерне – до 15%.
При сухом типе кормления свиньям требуется около 5 литров воды на 1 кг концентрированного корма. Коровам на 1 килограмм сухих концентратов необходимо дать 4–6 литров воды, а лошадям и овцам – 2–3 литра. При использовании в кормлении большого количества свекловичного жома, животные пьют очень мало, так как значительное количество влаги поступает в их организм с этим кормом.
Так процесс поступления и использования воды проходит в норме. Но если у животного нет возможности своевременно восстановить потерянную влагу, а ощущение жажды не удовлетворяется сразу, то в работе организма происходят существенные изменения.
Нехватка воды может быть полной (при длительном отсутствии возможности водопоя) или частичной (когда животное систематически недополучает воду). В зависимости от этого и от продолжительности периода времени, когда полноценный водопой отсутствует, развивается обезвоживание разной степени. Легкое обезвоживание наступает при потере организмом до 5% воды, среднее – при потере до 10%, тяжёлое развивается при потере более 10%, а потеря более 20% от её первоначального количества в организме может оказаться смертельной.
Причиной обезвоживания бывает не только отсутствие возможности водопоя, но и значительное усиление потоотделения, диарея (вызванная болезнетворными микроорганизмами, она может за несколько суток привести к обезвоживанию, которое даже составит угрозу для жизни), повышенное мочеотделение, лихорадка и некоторые другие расстройства.
Если вода в рационе есть, но её меньше, чем необходимо для поддержания гидробаланса, то организм начинает экономить, сокращая её расходы в первую очередь за счёт снижения целевой продуктивности. Особенно хорошо это заметно на снижении удоя у коров и коз, а также на уменьшении темпов роста и увеличении сроков откорма молодняка, предназначенного на мясо.
У овец ухудшается качество шерсти, снижается содержание в ней ланолина, рабочие и спортивные лошади заметно быстрее устают, у них появляется отдышка при обычных физических нагрузках, часто они становятся более агрессивными, ухудшается аппетит. Рабочие собаки проявляют непослушание, невнимательность, их дрессировка становится неэффективной.
При длительном хроническом водном дефиците появляется угнетение, наблюдаются признаки расстройства обмена веществ, у самок нарушается репродуктивная функция, самцы теряют половую активность. Моча становится более концентрированной, приобретает тёмный цвет. Выделение мочи уменьшается, кал становится плотнее, чем обычно. Кожа теряет эластичность, слизистые оболочки бледнеют.
Уменьшается слюноотделение, из-за чего могут развиваться периодические воспаления слизистой оболочки ротовой полости. Такая же ситуация может быть и со слизистой оболочкой глаз: она недостаточно увлажняется, становится сухой, и на этом фоне развивается конъюнктивит.
Сокращение объёма выделенной слюны и других пищеварительных жидкостей приводит к нарушению процесса расщепления питательных веществ корма и их усваивания. Внешне это выражается постепенным похудением поголовья и снижением активности. У лошадей нарушается потоотделение. Пот становится густым и выступает пятнами на отдельных участках тела.
Частичную нехватку воды в течение нескольких дней можно устроить намеренно и применять для прекращения лактации высокоудойных коров, которые сложно запускаются, или для прекращения лактации у подсосных маток разных видов животных после отъёма молодняка. Сокращение выпитой жидкости часто используется и для уменьшения отёка вымени в первые дни после отёла.
Острый дефицит воды при полном отсутствии водопоя – явление более опасное, чем её частичная нехватка, но возникает он не сразу, а развивается постепенно. На первоначальных этапах, при лёгком обезвоживании, как уже говорилось, организм сильно сокращает расходы воды, но жизненно важные органы не страдают. Уменьшается секреция молока, сокращается слюноотделение, меньше увлажняются слизистые оболочки, кожа становится менее эластичной из-за потери части влаги межклеточным пространством. Снижение потоотделения приводит к повышению температуры.
Если организм и дальше страдает от нехватки воды, то в разной степени начинают нарушаться все физиологические процессы. Дефицит жидкости нарушает нормальное пищеварение (в норме у крупного рогатого скота, лошадей и других крупных животных в желудочно-кишечном тракте за сутки в составе пищеварительных соков оборачивается около 100 литров воды) и свободное продвижение кормового кома по кишечнику. В это время животное теряет аппетит, дефекация осуществляется редко, выделенный кал сухой, плотный, напоминает лошадиные или овечьи скибулы. В кровь поступают гормоны, сокращающие диурез, мочеиспускание становится скудным, происходит изредка, а сама моча приобретает очень тёмный цвет из-за высокой концентрации выводимых из организма веществ – продуктов метаболизма.
Из-за недостатка воды уменьшается объём крови. Концентрация белков в плазме значительно повышается. Кровь становится гуще, в результате чего осложняется её микроциркуляция по капиллярам, и ткани недополучают кислород и питательные вещества. В это время животное становится вялым, малоподвижным. Даже незначительные физические нагрузки быстро вызывают усталость.
Из-за нарушения микроциркуляции начинается частичный распад белков в тканях и накопление в них продуктов этого распада, растёт содержание остаточного азота и аммиака. Наступившее ранее угнетение на этом этапе прогрессирует: животное лежит, не реагирует на внешние раздражители, смотрит безучастным взглядом. Из-за нарушения работы печени аммиак полностью не утилизируется, а мочевина выводится не полностью из-за нарушения работы почек.
Поскольку вода является «транспортным средством» для растворённых в ней различных веществ, то при её недостатке нарушается выведение продуктов жизнедеятельности клеток, и в тканях накапливаются токсины. Из-за этого кислотно-щелочной баланс тканей смещается в сторону кислой реакции, наступает ацидоз, который ещё больше нарушает протекание необходимых биохимических процессов. Потеря воды межклеточной жидкостью приводит к повышению концентрации в ней солей, из-за чего часть воды вытягивается из клеток. В результате этого клетки теряют тургор, сморщиваются и могут погибнуть. В такой ситуации животное близко к коматозному состоянию и гибели.
Характер оказания помощи при обезвоживании зависит от его значительности. При лёгкой степени нехватки воды достаточно просто напоить животное, и его организм сам приведёт в норму все нарушившиеся в нём процессы. Поить следует не за один подход вволю, а дозированно, за три – четыре раза, небольшими порциями. Страдающее от жажды животное может выпить слишком много, что станет причиной других нежелательных процессов.
При чрезмерном поступлении воды (естественным путём или введении её другими способами) кровь сильно разбавляется, концентрация натрия в ней падает, что приводит к её быстрому перемещению в межклеточное пространство, а оттуда в клетки. Клетки переполняются водой, сильно возрастает тургор, что нарушает их нормальное функционирование. Внешне это выражается функциональными расстройствами, рвотой, нарушением координации движений, расстройствами поведения (оглум, оцепенение, дезориентация и т. п.).
В результате поступления избыточного количества воды могут возникать отёки (в том числе головного мозга). В тяжёлых случаях из-за чрезмерного введения воды или гипотонического раствора наступает кома. Такое редко случается, если животное пьёт самостоятельно. В большинстве случаев – это результат неправильно оказанной помощи ветеринарным работником или хозяевами животного.
Если обезвоживание привело к значительному ослаблению животного, потере ориентации и способности пить, то тёплую жидкость следует вводить либо через зонд в желудок, либо в виде клизмы, либо внутривенно.
Самый быстрый эффект даёт внутривенное введение 5% глюкозы или изотонического раствора хлорида натрия (0,9%). Для внутривенного введения также хорошо подойдёт раствор, состоящий из 500 мл дистиллированной воды, 400 мл изотонического раствора, 80 мл 40% раствора глюкозы, 300 мл 1,3% раствора соды, 10 мл 10% раствора глюконата кальция (или 5 мл 20% раствора борглюконата кальция, или «Броваглюкина»). Можно применить медицинские препараты «Регидрон» или «Ацесоль».
Быстрое положительное влияние оказывает применение специальных регидратационных растворов электролитов, которые можно купить в ветеринарных аптеках. Электролиты помогают поддерживать нормальный водно-солевой обмен в тканях и способствуют полноценному усваиванию питательных веществ.
Примером использования такого препарата может быть «Ветглюкосолан». Содержимое пакетов номер 1 и номер 2 (их состав разный) нужно растворить в 10 литрах воды и выпаивать (по 50 мл/кг живого веса при легком обезвоживании, по 80 мл/кг при среднем, и по 100 мл/кг при тяжёлом обезвоживании) один раз в день, несколько дней подряд, до заметного улучшения состояния.
Если нет возможности купить лечебное средство, то регидратационный раствор можно приготовить и в домашних условиях. На 1 литр дистиллированной воды нужно взять 3,5 г кухонной соли, 2,5 г соды, 1,5 г сухого хлорида калия, 20 г сухой глюкозы. Предложенный раствор рассчитан на телёнка весом до 60 кг. Животное нужно выпаивать или заливать раствор в его желудок через зонд (можно использовать тонкий шланг) по 250–300 мл, 3–4 раза в сутки в течение 2–3 дней. Для более крупного животного состав раствора и кратность использования остаются такими же, но его количество потребуется пропорционально увеличить.
Составляющие раствора дополняют действие друг друга и восстанавливают гидробаланс в организме животного. Сода нейтрализует кислоты, образовавшиеся в процессе дезорганизации биохимических процессов в тканях; хлорид калия способствует нормализации работы гладкой мускулатуры кишечника и сердечной мышцы; глюкоза даёт энергию и улучшает всасывание натрия и воды в кишечнике. В результате постепенно восстанавливается нормальная жизнедеятельность тканей, и устраняются последствия патологических изменений, вызванные нехваткой воды.
Для организма животного нежелательно как избыточное поступление воды, так и её нехватка. Лучшей профилактикой нарушений водного обмена является обеспечение свободного доступа животных к поилкам и соблюдение зоогигиенических требований по кормлению, содержанию и эксплуатации животных.
Все вопросы по этой теме можно обсудить на нашем форуме.