Температура в инкубаторе - критический фактор развития эмбриона
Каковы потребности в инкубации развивающегося эмбриона? Для достижения наилучших результатов в коммерческой инкубации, мы должны сфокусировать внимание на температуре в инкубационном шкафу, как на наиболее критическом факторе эмбрионального развития.
Хорошая выводимость — это не случайность. Природа создала процесс, зависимый от тепла, который использует материнскую температуру тела и производство метаболического тепла для создания здорового цыпленка за три определенные и критические фазы инкубации.
Температура яичной скорлупы — наиболее критический фактор эмбрионального развития.
Природа имеет ответы, и наша цель в инкубатории должна заключаться в том, чтобы воспроизвести эти самые естественные условия для получения здоровых цыплят, которые смогли бы соответствовать как никогда возросшему спросу на рынке коммерческого птицеводства во всем мире.
Широко известно, что генетическая селекция в птицеводстве вылилась в громадную диверсификацию кроссов, каждый из которых требует индивидуальных инкубационных условий. Ясно, что метаболизм эмбриона также изменился в результате селекции, основанной на потребностях современной индустрии, и дальнейшие изменения продолжат возникать, вслед за продолжением генетического прогресса.
Однако только недавно большинство производителей инкубационного оборудования осознали ценность улучшения и подгонки инкубационных технологий для наибольшего соответствия потребностям растущего эмбриона.
Инкубаторий формирует значимый компонент в цепи производства мяса птицы, и именно поэтому, одновременно с генетическими факторами, данный процесс определяет качество и жизнеспособность суточных цыплят — фактор, который в корне определяет качество и технические характеристики конечного продукта птицеводства.
Развитие жизнеспособного суточного цыпленка — это комплексный процесс, который может быть грубо разделен на три фазы: фаза клеточного разделения, фаза роста и фаза выклевывания, каждая из которых требует создания специфических условий инкубации.
Температура и эмбриональное разделение
Эмбриональное разделение характеризуется формирование различных тканей, которые разовьются в конечные органы цыпленка на фазе роста (pисунок 1). Данная первая фаза клеточного разделения начинается еще в теле курицы, когда одна яйцеклетка делится многократное количество раз так, что в не инкубированном яйце эмбрион состоит из 30,000 клеток. Эти 30,000 клеток организованы в диск клеток, известный как ранняя гаструла, плавающая на поверхности желтка.
После снесения, температура яйца понижается, и развитие эмбриона приостанавливается либо полностью прекращается, если температура опускается ниже физиологического ноля (25°С −27°С).
Эмбриональное разделение продолжается только после того, как температура яйца повышается. Фаза разделения характеризуется «сворачиванием» ранней гаструлы для формирования трехмерной структуры, в которой по прошествии 36 часов можно распознать ранние структуры органов головы и сердца.
- Температура эмбриона — температура тела растущего эмбриона
- Температура яичной скорлупы — температура поверхности яйца
- Температура инкубатора — установленная величина температуры в инкубаторе
Движение клеток принимает участие в процессе сворачивания, где клетки в ранней гаструле «путешествуют» из одного конца в другой; данный процесс является высокочувствительным и зависимым от температуры. На фазе разделения развиваются не только структуры эмбриона, но также и вне эмбриональные ткани, такие как амнион и хориоаллантоис, обе являющиеся важными структурами, принимающими участие в транспортировке кислорода и питательных веществ из желтка к эмбриону.
На данной стадии развития эмбрион плавает на поверхности яйца близко к яичной скорлупе, и нормальное, синхронизированное разделение происходит только тогда, когда температура яичной скорлупы находится в диапазоне от 37°С до 38°С. Когда температура находится в диапазоне от 27°С до 36°С, неравномерное разделение различных тканей выливается в абнормальное развитие эмбриона.
Эмбриональное разделение еще более чувствительно к температуре более 38°С на протяжении определенно долгого времени, когда регистрируются различные аномалии глаз и открытый мозг. Интересно, что в результате исследований выяснилось, что эмбрион бройлера более чувствителен к высокой температуре на фазе разделения, чем эмбрион несушки.
Влияние температуры на эмбриональное развитие
Во время фазы разделения формируются ранние органы, и в размере эмбриона наблюдаются относительно незначительные изменения. Однако во второй половине инкубации значительно увеличиваются темпы роста.
Эмбриональный рост характеризуется увеличением массы, в то время как продолжается развитие органов (Рисунок 1).
Эмбриональное развитие — это продолжительный процесс, который может быть грубо подразделен на три различные фазы, каждая из которых требует специфических условий инкубации. Типично, что разделение органов возникает в первые дни инкубации и роста, за чем следует созревание органов на последующих стадиях развития. По мере роста эмбриона, темпы его метаболизма увеличиваются, что сопровождается увеличением выработки тепла.
Следовательно, природная модель и температура яичной скорлупы показывает увеличение к концу процесса инкубации. Для оптимального развития в инкубаторе температура яичной скорлупы должна находиться в диапазоне между 37.6—37.9°С во время первых двух третей процесса инкубации, и 38.8°С в течение последних дней в инкубационном шкафу.
Как мы увидели, температура на первой фазе развития эмбриона может также оказывать глубокий эффект на рост эмбриона — в лучшем случае провоцируя ускорение либо замедление роста, в худшем — влияя на рост и левостороннюю /правостороннюю симметрию скелетных частей, а также легких, как в случае, когда эмбрионы бройлеров подвергались нагреванию (39.6°С) и охлаждению (36.9°С) на протяжении шести часов каждый день.
Даже в рамках нормального диапазона температур от +37°С до +38°С, разница в температуре приводит к разнице в темпах роста и развития эмбриона.
Во время фазы роста мы распознаем два различных периода, во время которых растущий эмбрион по-разному реагирует на вариации в температуре.
Первая часть фазы роста, которая начинается для эмбриона цыпленка на седьмой день, характеризуется увеличением размеров органов, и всего эмбриона в целом. На данной фазе эмбрион очень быстро наращивает массу (рисунок 1), что в диапазоне от 37°С до 38°С в большой степени зависит от температуры инкубации. Применение более высокой температуры инкубации на данной фазе приводит к увеличению темпов роста, и, таким образом, к сокращению периода инкубации.
И наоборот, более низкая температура инкубации отражается на удлинении инкубационных периодов, так как при меньшей температуре замедляются темпы роста.
Во второй части фазы роста эмбриона цыпленка, которая начинается приблизительно на семнадцатый день, (Рисунок 1), рост замедляется, так как происходит созревание тканей и органов эмбриона. По этой причине данная фаза иногда называется фазой созревания. Созревание органов характеризуется аккумуляцией сухой массы, и, таким образом, потерей тканевой жидкости. Вдобавок, во время фазы созревания органы становятся чувствительными к специфическим сигналам, таким как тепловой стресс либо стресс переохлаждения. На данной фазе абсолютный рост эмбриона уменьшается, и темпы роста обратно пропорциональны температуре.
Управление температурой в инкубаторе для оптимального развития
Как описано выше, развитие жизнеспособного цыпленка — это процесс разделения и роста клеток, контролируемый температурой инкубации, обеспечиваемой курицей-несушкой при естественной инкубации. Для подражания данным условиям во время искусственной инкубации, абсолютно критическим фактором является четкий контроль температуры в инкубаторе. В коммерческом инкубаторе яйцо окружено множеством других яиц, находящихся на той же стадии развития — все из которых должны быть нагреты для начала эмбрионального разделения и активизирования дальнейшего развития. В течение первой недели инкубации компания Pas Reform допускает среднюю разницу температуры яичной скорлупы между лотками в 0.1°С — а также поддержание гомогенного распределения температуры является нашей целью, так как разброс вывода определяется любым колебанием температуры в данный период обогрева.
Вместе с ростом эмбриона увеличиваются и показатели обмена веществ, что сопровождается увеличение выработки тепла. Следовательно, модель температуры яичной скорлупы показывает увеличение к концу периода инкубации (Рисунок 1).
Например, температура эмбриона в отдельно взятом яйце индюшки повышается до 38.4°С на
Однако в инкубаторе каждое оплодотворенное яйцо производит метаболическое тепло на одинаковом уровне с остальными, что и будет в корне воздействовать на повышение температуры воздуха в лотке вокруг яиц до неприемлемо высокого уровня без применения охлаждения.
В современных инкубаторах для яиц охлажденный воздух движется между яйцами для предотвращения эффекта перегрева, и. таким образом, для оптимизации вывода и качества цыплят приемлема средняя разница в температуре яичной скорлупы внутри каждой секции в 0.25°С в течение последней недели в инкубационном шкафу.
Одноступенчатая инкубация в сравнении с многоступенчатой
Метод многоступенчатой инкубации куриных яиц основан на превосходном научном исследовании Хари Лунди [1], суммировавшем условия инкубации, необходимые для оптимального развития цыпленка. Когда он написал свой обзор в 1969, было принято закладывать яйца различных эмбриональных возрастов в один инкубатор, так называемая многоступенчатая инкубация.
В многоступенчатом инкубаторе температура, влажность и вентиляция установлены на определенном фиксированном уровне. Преимуществом многоступенчатой инкубации является ее относительная простота как в отношении системы контроля инкубатора, так и в отношении управления инкубацией. Однако самым главным недостатком является то, что среда при многоступенчатой инкубации не может по своей природе создать оптимальные условия для каждого заложенного яйца.
Например, в многоступенчатом инкубаторе средняя температура яичной скорлупы может варьироваться от 37.5°С, для самых молодых эмбрионов, до 39.5°С для следующих эмбриональных стадий, так что становится сложным найти установленную величину температуры так, чтобы температура яичной скорлупы была правильной для каждой стадии эмбрионального развития. Соответственно, при многоступенчатой инкубации становится невозможным оптимизировать как вывод, так и качество цыплят, особенно имея дело с яйцом различного качества.
Поэтому ясно, что одноступенчатая инкубация максимизирует вывод и качество цыплят, так как температура инкубации, влажность и вентиляция могут быть отрегулированы для каждой стадии эмбрионального развития и партии яиц.
В одноступенчатом инкубаторе его настройки регулируются так, что средняя температура яичной скорлупы следует естественной модели, и таким образом максимизирует качество и основной продукт.
Например, на яйцах кросса Cobb было показано, что цыплята, вылупившиеся из яйца, инкубированного при температуре 37.2°С до
Для оптимального развития температура яичной скорлупы должна следовать естественной модели 37.6-37.9°С во время первых двух третей процесса инкубации и 38.1-38.8°С на протяжении последних дней в инкубационном шкафу, как показано на рисунке 2. Незначительные отклонения в данной модели позволительны, из-за разницы в типах яйца.
Температура яичной скорлупы как ведущий параметр
Одноступенчатая инкубация требует, чтобы инкубаторы были оснащены системами обогрева, охлаждения, увлажнения, вентиляции и поворотными механизмами, которые должны контролироваться точно и независимо. Однородность и мощность передачи тепла от температуры инкубатора к массе яйца — это ключевой аспект работы инкубатора, так как для достижения однородного вывода, яйца должны быть нагреты быстро и гомогенно. Гомогенная температура наиболее легко достижима в инкубаторе, разделенном на отдельные блоки, каждый из которых имеет свой собственный климат-контроль. Результаты, без упоминания работы управляющих инкубаториями, будут в огромной степени усовершенствованы инструментами для разработки и контроля изготовленных на заказ инкубационных программ, которые будут обеспечивать выполнение специфических требований развивающегося эмбриона в различных типах яйца.
В дополнение, система управления температурой должна быть предельно точной, для того чтобы избежать неприемлемо больших отклонений либо колебаний температуры вокруг установленной величины. Опять же управляющий инкубаторием должен иметь возможность регулировать температуру инкубатора для поддержания температуры яичной скорлупы на желаемом уровне. В дизайне инкубационной программы средняя температура яичной скорлупы. представительного образца яиц должна быть ведущим параметром.
Выводы
В настоящее время становится понятно, что генетические усовершенствования в птицеводстве вылились в огромную диверсификацию пород, каждая из которых имеет свои специфические условия инкубации. Метаболизм эмбриона меняется через селекцию на производственные черты. Для оптимального разделения и роста клеток эмбрион зависит от специфической температуры яичной скорлупы. Поэтому очень важно, чтобы управляющий инкубаторием имел возможность и средства контроля и управления установленными величинами температуры, влажности и вентиляции независимо и как можно более точно. В проведенных тестах компания Pas Reform осознала важность температуры для оптимального эмбрионального развития, и определили температуру яичной скорлупы как ведущий параметр для разработки инкубационных программ.
Для оптимального вывода и качества цыплят мы убедились — и поэтому советуем — что температура яичной скорлупы следует естественной модели в диапазоне 37.6-37.9°С во время первых двух третей процесса инкубации и 38.1-38.8°С на протяжении последних дней в инкубационном шкафу. Незначительные вариации в данной модели могут произойти из-за разницы в типах яйца. Таким образом, управляющий инкубаторием может предсказать время и однородность вывода.
Одноступенчатая инкубация обеспечивает оптимальное инкубационное программирование на партию и тип яйца, в соответствии с природной температурной моделью. Одноступенчатый инкубатор должен быть разделен на небольшие, отдельные блоки, каждый из которых должен иметь самостоятельный климат-контроль.
Примечания:
1 В данной статье мы обсуждаем, как температура влияет на разделение клеток и рост эмбриона. Влияние температуры на фазе выклевывания находится за границами содержимого данной статьи.
2 Средняя температура яичной скорлупы представительного образца яиц должна быть измерена одновременно при помощи инфракрасного термометра, откалиброванного на измерения между 37°С и 40°С. Важно, чтобы температура яичной скорлупы была измерена в работающем инкубаторе, так как температура яичной скорлупы понизится либо повысится в зависимости от стадии эмбрионального развития, как только работа инкубатора будет прекращена либо яйца вынуты из инкубатора.
Марлен Бурьян, Pas Reform Hatchery Technologies, Зеддам, Нидерланды
Источники: 1) Harry Lundy, 1969, ‘Fertility and Hatchability of Hen’s eggs’-Carter, TC and Freeman BM, eds, Edinburgh 143-176
Наш канал в Telegram @delsov. Присоединяйтесь!