Применение пространственных модуляторов при стимулировании биообъектов лазерным и светодиодным излучением.


подписаться на рассылку анонсов статей:
 
 
поиск по разделу «Статьи»

всего статей: 1513


Применение пространственных модуляторов при стимулировании биообъектов лазерным и светодиодным излучением.



Даниловских М.Г, доцент, кандидат сельскохозяйственных наук,, Винник Л.И., доцент, кандидат сельскохозяйственных наук, Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого.

Представлены данные о влиянии пространственных модуляторов при стимулировании лазерным и светодиодным излучением цыплят-бройлеров. Установлено стимулирующее действие модулированного лазерного и светодиодного излучений на динамику приростов живой массы и оптимизацию обменных процессов в организме цыплят.

Введение.

Одним из важных направлений научного обеспечения развития птицеводства является разработка эффективных методов производства, позволяющих обеспечивать получение максимальной продуктивности при минимуме энергетических затрат. В связи с этим все большую популярность приобретает стимуляция биологических объектов электромагнитным полем оптического диапазона. Подобный вид обработки привлекает своей высокой технологичностью, а так же возможностью управлять процессом роста и развития птицы.

В последнее время интерес к изучению механизмов регуляторного действия лазерного монохроматического и светодиодного квазимонохроматического электромагнитного излучения на биологические объекты значительно возрос, что объясняется многократно подтвержденными фактами выраженного влияния оптического электромагнитного излучения в широком диапазоне изменения его параметров на функционирование живых организмов [1-5].

Определение механизмов влияния ЭМП оптического диапазона на биосистемы имеет как научный, так и практический интерес. Биостимуляция цыплят-бройлеров ЭМП, которое в конечном счете приводит к улучшению обмена веществ, повышению жизненного тонуса, уменьшению или ликвидации стрессовых механизмов может стать альтернативой химическим методам обработки при производстве экологически чистой птицеводческой продукции. Кроме того, благодаря данным по отклику организма цыплят-бройлеров на воздействие ЭМП оптического диапазона, можно продвинуться дальше в понимании роли электромагнитных полей в функционировании биосистемы.

Цель настоящей работы.

Целью данной работы являлось исследование ответной реакции организма цыплят-бройлеров на воздействие лазерного и светодиодного излучения низкой интенсивности модулированного пространственным модулятором в производственных условиях.

Выбор объекта исследования обусловлен тем, что цыплята-бройлеры являются удобной моделью для изучения механизмов действия факторов физической природы и позволяют с высокой степенью достоверности регистрировать биологическое действие оптического излучения. При этом основные закономерности такого воздействия соответствуют результатам, получаемым в исследованиях на экспериментальных животных [6-8].

Материалы и методы.

В настоящее время определены основные процессы, происходящие в биосистемах под действием лазерного и светодиодного ЭМП [9-13]. В то же время в соответствии с гипотезой, предложенной в [14], эффект лазерной биостимуляции проявляется и при условии согласования пространственного распределения интенсивности поля лазерного облучения (спекл-структуры) со структурой биологического объекта, возбуждая ансамбли биомакромолекул либо молекул-рецепторов, передающих свое возбуждение, например, молекулам нуклеиновых кислот.

В связи с отсутствием сравнительных данных по отклику реакции организма цыплят-бройлеров на воздействие лазерного и светодиодного излучения низкой интенсивности модулированного пространственным модулятором были проведены производственные испытания и исследования по динамике приростов живой массы цыплят-бройлеров.

В качестве тест-объекта был выбран промышленный кросс «Росс-508». В экспериментах изучалось воздействие лазерной и светодиодной биостимуляции на динамику приростов живой массы цыплят-бройлеров. Лазерная биостимуляция модулированным ЭМП оптического диапазона осуществлялась с постоянной плотностью мощности P = 0.0199мВт/см2 при вариации дозы облучения D от 0.16мДж/см2 до 1.18мДж/см2, светодиодная биостимуляция осуществлялась с плотностью мощности P = 4.14мВт/см2 при постоянной дозе облучения D = 62.1мДж/см2.

Экспериментальная часть исследований проведена в производственных условиях птичника №1 птицефабрики «Новгородская» ЗАО «Агропромышленный концерн Великий Новгород» (Новгородская область). Два научно-хозяйственных опыта проведены методом групп-аналогов по общепринятым методикам (А.И. Овсянников, 1976). Анатомический анализ мясных цыплят проводили по методике Т.М. Поливановой (1967г). Показатели убоя определялись по методу мини-стада, по 3 головы из каждой группы.

Низкоинтенсивное воздействие лазерного излучения инфракрасного диапазона осуществлялось полупроводниковым лазерным аппаратом «Узор-2К-Супер» на область груди цыпленка при соблюдении следующих параметров: длина волны 890нм, длительность импульса 260нс, частота следования импульсов 80Гц, импульсная мощность излучения 3Вт, экспозиция излучения 8, 15, 30 и 60с.

Низкоинтенсивное воздействие светодиодного излучения красного диапазона осуществлялось светодиодной матрицей размером (4545мм) выполненной из набора светодиодов (64 светодиода типа АЛ336А общей мощностью Pизл = 166мВт), при соблюдении следующих параметров: длина волны λ = 680нм, длительность импульсов τи = 6.25мс, частота следования импульсов f = 80Гц, мощность излучения одного светодиода Pизл = 2,6мВт, экспозиция излучения 15с.

Биологические препараты ПМ готовились по следующей методике. Биологические вещества измельчались до порошкообразного состояния и помещались на предметное стекло, затем ламинировались покровным стеклом. Так же поступали в случае применения в качестве ПМ добавки Чаванпраш. Приготовленный таким образом препарат в виде стеклянного сэндвича помещался в оптическую схему (Рис. 1) [15]. ПМ прикрепляли к зеркальной насадке лазера и слегка прижимали к груди цыпленка. В случае применения СДИ ПМ прикрепляли к светодиодной матрице и слегка прижимали к груди цыпленка.

1

Рис 1. Биологическая стимуляция модулированным лазерным излучением.

Клинически здоровых суточных цыплят распределяли в отдельные группы (по 16 голов в каждой) с учетом происхождения, возраста и живой массы. Доступ к корму и воде питьевой был свободный. Молодняк кормили полнорационными гранулированными комбикормами BR1 (1–10-е сутки), BR2 (11–24-е сутки) и BR3 (25–39-е сутки), в которых содержание обменной энергии, питательных и биологически активных веществ соответствовало программе производства мяса бройлеров ЗАО «Агропромышленный концерн «Великий Новгород».

На молодняк опытных групп в первые сутки жизни однократно воздействовали слабоинтенсивным лазерным излучением через пространственный модулятор с различными биологическими веществами. В первом опыте в качестве ПМ применяли муку кожуры лимона, во втором — биологически активную добавку чаванпраш. Живую массу цыплят определяли в 1, 7, 14, 21, 28 сутки и непосредственно перед убоем (на 39-е сутки). Схема научно-хозяйственных опытов приведена в таблице 1.

Таблица 1. Схема научно-хозяйственных опытов.

Опыта

Группа

цыплят-бройлеров

Экспозиция

сек.

Компонент

ПМ

Условия выращивания

и кормления

1

Контрольная

-

-

ОР (основной рацион) – полнорационные комбикорма BR1, BR2, BR3 и вода питьевая

I опытная

8

Мука

кожуры

лимона

ОР

II опытная

15

ОР

III опытная

30

ОР

IV опытная

60

ОР

2

Контрольная

-

-

ОР (основной рацион) – полнорационные комбикорма BR1, BR2, BR3 и вода питьевая

I опытная

8

БАД

чаванпраш

ОР

II опытная

15

ОР

III опытная

30

ОР

IV опытная

60

ОР

При изучении роста цыплят-бройлеров наибольший интерес представляет динамика изменения живой массы — общепризнанного комплексного показателя, характеризующего степень развития организма в период онтогенеза. Его возрастная динамика связана с наращиванием массы тела, дифференцировкой тканей, функциональным становлением физиологических систем, адаптацией к изменяющимся условиям.

В таблице 2 представлены основные зоотехнические показатели выращивания цыплят-бройлеров, на рисунках 2 и 3 — динамика приростов живой массы.

Таблица 2. Зоотехнические показатели выращивания цыплят-бройлеров.

Первый опыт ПМ с мукой кожуры лимона

Показатель

Группа

контроль

I

опытная

II

опытная

III

опытная

IV

опытная

Сохранность, %

97,2

100

100

100

100

Живая масса (в возрасте 39 сут.), г

1313,3

1673,3

1493,3

1904,7

1586,7

Среднесуточный прирост, г

32,9

42,3

37,7

48,4

40,0

Затраты корма на 1 кг прироста живой массы, кг

2,85

2,27

2,49

2,01

2,36

Второй опыт ПМ с БАД чаванпраш

Сохранность, %

97,2

100

100

100

100

Живая масса (в возрасте 39 сут.), г

1313,3

1846,7

1620,0

2140,0

1600,0

Среднесуточный прирост, г

32,9

47,0

41,0

54,7

40,5

Затраты корма на 1 кг прироста живой массы, кг

2,85

2,14

2,34

1,98

2,46

Сохранность поголовья в опытных группах была на 2,8% выше, чем в контрольной, и составила 100%.

В первом опыте до 14-х суток приросты живой массы оказались интенсивнее в контрольной группе. На 14-е сутки цыплята, подвергшиеся воздействию излучения с экспозицией в 30 секунд, начали опережать по этому показателю молодняк контрольной группы, а с 28-х суток его превосходила уже вся подопытная птица. Несомненным лидером по приросту живой массы оказались цыплята третьей группы.

К концу откорма живая масса бройлеров первой, второй, третьей и четвертой опытных групп была выше, чем птицы контрольной, соответственно на 27,41% (Р < 0,001), 13,71% (Р < 0,001), 45% (Р < 0,001) и 20,81% (Р < 0,001). При этом затраты корма на 1 кг. прироста во второй и в третьей опытных группах оказались ниже контрольного показателя на 12,63–29,47%. Следовательно, слабоинтенсивное воздействие лазерным излучением модулированным пространственным модулятором было достаточно эффективным.

Рис. 2. Динамика приростов живой массы цыплят-бройлеров (ПМ с лимоном).

2

Во втором опыте до 21-х суток наиболее высокие приросты живой массы отмечены в контрольной группе. На 21-е сутки цыплята, подвергшиеся воздействию лазерного излучения с экспозицией в 30 и 60 секунд, превзошли по этому показателю молодняк контрольной группы, а на 28-е сутки — все остальные. Лидировали по приросту живой массы цыплята третьей группы.

К моменту убоя птица первой, второй, третьей и четвертой опытных групп превосходила молодняк контрольной по живой массе соответственно на 40,61% (Р < 0,001), 23,35% (Р < 0,001), 62,9% (Р < 0,001)  и 21,83% (Р < 0,001). Затраты корма на 1 кг. прироста в четвертой и третьей группах были ниже контрольного показателя на 13,7–30,52%.

Рис. 3. Динамика приростов живой массы цыплят-бройлеров (ПМ с чаванпраш).

3

Облучение цыплят в дозах 0,3 и 1,18 мДж/см2 снижает приросты живой массы, а в дозах 0,16 и 0,6 мДж/см2 — увеличивает. Таким образом, наблюдается многомодальность зависимости биологического эффекта от экспозиции лазерного облучения. Эффект увеличения живой массы можно интерпретировать как адаптационную активацию жизненных процессов.

Опыты показали эффективность применения пространственных модуляторов в сочетании со слабоинтенсивным лазерным излучением для повышения приростов живой массы цыплят-бройлеров. Результат воздействия зависит как от вида компонента ПМ, так и от экспозиции излучения. Максимальные показатели получены при использовании БАД чаванпраш и экспозиции в 30 и 8 секунд.

Эксперимент подтвердил, что согласование параметров модуляции с клеточной структурой облучаемого биообъекта существенно повышает эффективность его стимуляции.

Биологическая стимуляция модулированным светодиодным излучением.

Понятие "когерентное излучение" не означает использование только лазерного излучения. В ряде случаев такое излучение реализуется с обычными источниками света широкого спектрального диапазона, излучающим частично когерентный свет с малой длиной временной когерентности и малой областью пространственной когерентности. Поэтому спекл-структуры наблюдаются не только в лазерном излучении. На (Рис. 4 и 5) изображены фрагменты спекл-структур ПМ с добавкой чаванпраш в свете лазерного (Рис. 4) и светодиодного (Рис. 5) излучения с длиной волны λ = 680нм. 

4      5

Клинически здоровых суточных цыплят распределяли в отдельные группы (по 16 голов в каждой) с учетом происхождения, возраста и живой массы. Доступ к корму и воде был свободный. Молодняк кормили полнорационными гранулированными комбикормами BR1 (1–10-е сутки), BR2 (11–24-е сутки) и BR3 (25–39-е сутки), в которых содержание обменной энергии, питательных и биологически активных веществ соответствовало программе производства мяса бройлеров ЗАО «Агропромышленный концерн «Великий Новгород».

На молодняк опытных групп в первые сутки жизни однократно воздействовали слабоинтенсивным светодиодным излучением через пространственный модулятор с различными биологическими веществами. В первом опыте облучение производилось без ПМ. Во втором опыте в качестве ПМ применяли муку семян крапивы, в третьем — муку плодов рябины красной, в четвертом опыте — биологически активную добавку чаванпраш. Живую массу цыплят определяли в 1, 7, 14, 21, 28 сутки и непосредственно перед убоем (на 39-е сутки). Схема научно-хозяйственных опытов приведена в таблице 3.

Таблица 3. Схема научно-хозяйственных опытов

Группа

цыплят-бройлеров

Экспозиция

сек.

Компонент

ПМ

Условия выращивания

и кормления

Контрольная

-

-

ОР (основной рацион) – полнорационные комбикорма BR1, BR2, BR3 и вода питьевая

I опытная

15

без ПМ

ОР

II опытная

15

мука семян

крапивы

ОР

III опытная

15

мука плодов

рябины красной

ОР

IV опытная

15

БАД

чаванпраш

ОР

В таблице 4 представлены основные зоотехнические показатели выращивания цыплят-бройлеров, на рисунке 6 — динамика приростов живой массы.

Таблица 4. Зоотехнические показатели выращивания цыплят-бройлеров.

Показатель

Группа

контрольная

опытная

первая

вторая

третья

четвертая

Сохранность, %

98,5

100

100

100

100

Живая масса перед убоем, г

1980,0

2076,0

2173,3

2253,3

2166,7

Среднесуточный прирост, г

49,1

51,6

54,1

56,1

53,9

Затраты корма на 1 кг. прироста живой массы, кг

2,67

2,49

2,36

2,14

2,44

Сохранность поголовья в опытных группах была на 1,5% выше, чем в контрольной, и составила 100%.

В опыте до 21-х суток приросты живой массы оказались интенсивнее в первой опытной группе. На 21-е сутки цыплята контрольной группы опередили в росте первую опытную группу, но цыплята, подвергшиеся воздействию излучения с ПМ чаванпраш, опередили по этому показателю молодняк контрольной и всех опытных групп. С 28-х суток вся подопытная птица опережала контрольную группу. На день убоя несомненным лидером по приросту живой массы оказались цыплята третьей группы.

К концу откорма живая масса бройлеров первой опытной групп была выше, чем птицы контрольной, на 4,85%. Применение ПМ из муки плодов рябины красной привело к увеличению прироста живой массы опытных групп по отношению к контролю на 273,3г (13,8% Р < 0,001), чаванпраш – 186,7г (9,43% Р < 0,001). При этом затраты корма на 1 кг. прироста во всех опытных группах оказались ниже контрольного показателя на 6,74-19,85%. Следовательно, слабоинтенсивное воздействие светодиодным излучением модулированным пространственным модулятором было достаточно эффективным.

Рис. 6. Динамика приростов живой массы цыплят-бройлеров (ПМ с различными компонентами).

6

Проведенные опыты показали эффективность применения СДИ на приросты живой массы цыплят-бройлеров, что подтверждается повышением их роста, развития и живой массы (см. рис. 6). Низкоинтенсивное воздействие светодиодного излучения зависело от вида компонента ПМ. Максимальное значения данного показателя получено в случае применения в качестве компоненты ПМ плодов рябины красной, и составило 2253,3гр. что на 13,8% больше контрольной группы.

Результаты опытов показали опережение приростов живой массы цыплят-бройлеров всех опытных групп по сравнению с группой контроля на 39 сутки выращивания.

Заключение.

Цыплята-бройлеры являются удобным объектом для исследования механизмов биологической активности оптического излучения низкой интенсивности. Результаты, полученные в настоящей работе, свидетельствуют о выраженной зависимости биологического действия лазерного и светодиодного излучения от типа вещества ПМ и времени экспозиции. Максимальное стимулирующее действие на динамику приростов живой массы вызывает облучение цыплят-бройлеров лазерным излучением.

Кроме монохроматического излучения лазерных источников, выраженным биологическим действием обладает также и квазимонохроматическое излучение светодиодных источников. Таким образом, экспериментально показано, что согласование параметров модуляции с клеточной структурой облучаемого биообъекта существенно повышает эффективность их биостимуляции. Эксперименты подтверждают выдвинутые в [14] предположения о влияниях электромагнитного поля на эффективность лазерной биостимуляции при условии согласования структуры поля со структурой биологического объекта.

Литература.

1. Каплан М.А., Степанов В.А., Воронина О.Ю. Физико-химические основы действия лазерного излучения в ближайшей ИК-области на биоткани.//Взаимодействие высоко- и низкоэнергетического лазерного излучения с биотканями. – ч. 1. – М., 1989. – С. 85–86.

2. Пастухова Н.K., Чаленко В.В., Жемков Р.Ф., Савинов И.П., Лапотников В.Н., Лазарева Г.А., Суховольский В.А. Сравнение действия лазерного и светодиодного облучения крови при лечении эндогенной интоксикации // Лазерная медицина, 1997. Т. 1. № 3. С. 32 - 33.

3. Кару Т.Й. Клеточные механизмы низкоинтенсивной лазерной терапии // Успехи современной биологии. – 2001. – Т. 121. – № 1. – С. 110-120.

4. Плавский В.Ю., Барулин Н.В. Зависимость биологической активности низкоинтенсивного лазерного излучения от частоты его модуляции // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 9. С. 14-22.

5. Мостовников В.А., Мостовникова Г.Р., Плавский В.Ю. Сердюченко Н.С., Рябцев А.Б., Плавская Л.Г., Мостовников А.В., Гиневич В.В., Леусенко И.А., Рябцева Е.В. Капская Т.В., Сердюченко С.Н. Регуляторная биологическая активность и эффективность лечебного действия низкоинтенсивного лазерного излучения и излучение сверхъярких светодиодов / Материалы междунар. конф. «Лазерно-оптические технологии в биологии и медицине». Минск. 2004. Т. 1. С. 40 - 61.

6. Джикия Л.Г., Чагелишвили А.А., Богвеладзе Л.Д. Повышение резистентности молодняка яичных кур // Пути ускорения интенсификации и разработка энергосберегающих технологий производства яиц и мяса птицы. – Горки, 1988. – С. 154–155.

7. Кононский А.И. Изменение некоторых показателей метаболизма печени и желудков кур при лазерном облучении // Тез. докл. Всесоюзн. науч. произв. совещ. по применению оптического излучения в с.-х. производстве при выполнении Продовольственной программы. – Львов, 1984. – С. 27–28.

8. Клебанов Г.И., Шураева Н.Ю., Сидорина Н.Г. Сравнительное изучение влияния красного лазерного и светодиодного (некогерентного) излучений на заживление кожных ран у крыс // Лазерная медицина. – 2004. – Т. 8. – Вып. 4. – С. 26–32.

9. Афанасьева Н.И., Кару Т.Й., Тифлова О.А. Оксидазы bd и bo в качестве первичных фотоакцепторов при воздействии низкоинтенсивного видимого монохроматического излучения на клетку Esherichia coli // ДАН. – 1995. – Т. 345. – № 3. – С. 404–406.

10. Захаров С.Д., Скопинов С.А., Чудновский В.М. Первичные механизмы воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения в биологических системах: слабопоглощающие фотоакцепторы и структурное усиление локального фотовоздействия в биологических жидкостях // Матер. конф. «Лазеры и медицина». – ч. 1. – М., 1989. – С. 81–82.

11. Каплан М.А., Степанов В.А., Воронина О.Ю. Физико-химические основы действия лазерного излучения в ближайшей ИК области на биоткани // Взаимодействие высоко- и низкоэнергетического лазерного излучения с биотканями. – ч. 1. – М., 1989. – С. 85–86.

12. Лысенков Н.В. Акцепторы красного лазерного света в клетках животных // Применение лазеров и средств лазерной техники в биологии и медицине. – К., 1981. – 217–220.

13. Кару Т.Й. Клеточные механизмы низкоинтенсивной лазерной терапии // Успехи современной биологии. – 2001. – Т. 121. – № 1. – С. 110-120.

14. Малов А.Н., Малов С.Н., Черный В.В. Физические основы лазерной терапии. - Иркутск: ИФ ИЛФ СО РАН, 1997. Препринт № 2. - 46 с.

15. Патент на изобретение РФ № 2289916 (зарегистрировано 27.12.2006г, приоритет изобретения 12.07.2005г) «Способ выращивания цыплят-бройлеров».

16. Будаговский, А.В. Влияние когерентного излучения лазеров на вегетативное размножение плодовых растений в питомнике и культуре in vitro / А.В. Будаговский, Е.В. Гульшина, Р.П. Евсеева, Г.И. Мокроусова // Актуальные проблемы развития питомниководства и научное обеспечение отрасли: Тез. докл. Всерос. совещания. - Москва, 1993. - С. 24-25.







 

администрация сайта: ООО «Фаулер»
ждем ваших писем: deneb@webpticeprom.ru

 
птицеводство
Webpticeprom птицеводство
  1. Главная
  2. Статьи про птицеводство
  3. Содержание птиц
  4. › Применение пространственных модуляторов при стимулировании биообъектов лазерным и светодиодным излучением.
 
Содержание птиц
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
на сайте страниц: 13057