第三章 光照与噪音

第三章光照与噪音第一节光的概述第二节可见光第三节红外线与紫外线第四节噪音第一节光的概述一、光的来源畜舍光照由自然光照和人工光照两部分组成。（一）太阳辐射是太阳以电磁波的形式向宇宙空间发射的巨大能量。是地球的主要光、热来源，也是引起复杂天气现象的根本原因，是一切生物生命活动的必要条件。太阳是一个巨大的核反应器，组成太阳的化学元素种类与地球相似，而以氢最多，约占总质量的一半。四个氢原子核在碳的催化下聚变成一个氦原子，质量损失0.029原子量单位，大量的能量就由这种质量损失产生（1克氢聚变成氦释放的能量相当于15吨汽油燃烧产生的能量）。太阳表面温度约为6000℃，中心温度1500万℃左右，不断地以33.5*1025w的能量向外发散，而到达地球的仅为其中的22亿分之一。为了维持这样巨大的能量输出，大约每秒钟要损失质量4万吨，依此推算还可以维持2*1013年。1、辐射的特性辐射具有波粒二重性：a．波动性v=λfb．粒子性E=hf=hv/λ在传播过程表现为波动性，而与物质间作用发生能量转换时则表现为粒子性。2、太阳辐射光谱

是指太阳辐射能随波长的分布曲线。大气上界光谱为：紫外线区:波长4~380nm,占7%,具有化学效应.可见光区:波长380~760nm,占50%,具有光效应红外线区:波长760~300000nm,占43%,具有热效应,波长越长,增热效应越大.3、太阳辐射强度（S）

指在单位时间内投射到单位面积上的太阳能量。单位：w/m2。辐射强度的大小主要由太阳高度角决定。a．太阳常数（S0）

当地球位于日地平均距离（约为14960km），在大气上界投射在垂直于太阳光线平面上的太阳辐射强度则称为太阳常数。其值在1325~1457w/m2之间，目前我国采用1382w/m2。b．太阳光量常数

大气上界，太阳辐射产生的平均光照强度为13.5万lx~14万lx，称为太阳光量常数。太阳辐射通过大气层被削弱，所以到达地面时太阳辐射强度减小，光谱组成也随之改变。4、大气对太阳辐射的削弱作用（1）吸收作用大气的某些成分，具有选择性吸收某些波长的太阳辐射的特性。a．O2、O3能强烈吸收紫外线b．水汽、CO2和微尘能强烈吸收红光和红外线c．大气对可见光的吸收极少（2）散射作用指太阳辐射通过大气时，一部分被各种质点以相同波长向四面八方散开的现象。由于质点的大小不同，各种波长的光被散射的程度也不同，所以会出现旭日和夕阳呈现红色。（3）反射作用当太阳辐射通过大气层遇到云层或较大的质点时，一部分被反射到宇宙空间。云层越厚反射越强。5、太阳总辐射及其影响因素（1）太阳总辐射

指地球表面获得的太阳直接辐射和散射辐射的总和。如以大气上界为100%，则穿过大气层时，约43%被散射和反射返回宇宙空间，14%被吸收，只有27%的以直接辐射形式和16%的以散射辐射形式到达地面，总辐射仅为43%，波长在0.29~5.3um之间。（2）影响太阳总辐射的因素a．太阳高度角（h）

是太阳光线与地表水平面之间的夹角。正相关。b．大气质量（m）是阳光通过大气路径的长度与大气铅直厚度之比。负相关。太阳高度角与大气质量的关系：h906030105310m11.152.05.610.415.42735.4c．大气透明度差，直接辐射减少，散射辐射比例增加。d．纬度高，h小，m大，直接辐射减少，散射辐射比例增加。e．海拔高，m小，直接辐射强，散射辐射减弱。f．坡度坡向北半球23.5˚N以北地区，纬度愈高，南坡向阳北坡阴与明显，冬季更显著。g．云量云愈厚愈多，直接辐射愈弱，散射辐射比例增加。（二）人工光照是指采用人工光源提供照明的方式。主要用于补充光照或人工调控发育和繁殖，常用白炽灯或荧光灯。二、光的一般作用（一）作用机理1、太阳辐射对机体的作用取决于：a.辐射的强度；b.被吸收的程度；c.生化作用的特性（即光的波长）。光线只有被吸收以后，才能在机体组织内引起各种效应。吸收情况比较复杂，同一组织对不同波长的光的吸收不同，不同组织对同一波长的光的吸收也不同。概括而言，机体对紫外线吸收较强，可见光次之，短波红外线最差。2、光能被吸收后的转变光作用于皮肤被吸收后：a.使分子或原子旋转或振动，产生光热效应进行热传递。b.使分子或原子受激呈激发态，产生光化学效应，继发生物学效应。c.使分子或原子中电子脱出，产生光电效应（荧光或磷光）。（二）常见光化学效应1、光分解效应即光的作用引起化学链断裂，因而发生物质分解的过程。如：光作用于视网膜杆状细胞内的视紫红质，视紫红质分解为视黄醛及视蛋白，使杆状细胞除极，产生视觉冲动。2、光敏作用指光能不足以使物质A发生光化学反应，加入物质B后，使光化学反应得以完成，这种现象称为光敏作用。物质B称为光敏物质。即：A+hf//

A/B+hfB*B*+AB+A/

3、光聚合作用元素成分相同，但在光的作用下以多倍分子量形成反应物的现象。如O2O34、光合作用

植物在光的作用下，将自然界的无机物转变为有机物的过程。第二节可见光一、可见光的作用机理可见光是太阳辐射中能使人和动物产生光感和色觉的部分（波长380－760nm）。对动物既可引起光热效应，也可引起光化学反应，但不如红外线和紫外线强烈。(一)作用途径光视网膜视神经视觉中枢下丘脑兴奋（主要途径）禽：光穿头颅骨脑神经下丘脑兴奋（视网膜外或恼感受器）兽：光视网膜视神经松果腺(褪黑激素分泌减少)经下丘脑影响垂体前叶(二)作用机理：

光使下丘脑兴奋分泌促释放激素，经下丘脑—垂体门脉循环到达垂体前叶，并使之释放促激素和生长素，这些促激素再作用于相应的腺体，使其产生相应激素参与代谢，直接影响生长发育、生产和繁殖。（p50图3-2）

光照下丘脑GRHTRHCRHGnRH促释放激素垂体前叶GHTSHACTHFSH和LH促激素甲状腺肾上腺性腺甲状腺素肾上腺素相应激素代谢

生长畜产品精子卵子二、可见光因子对家畜的作用可见光的生物学效应与波长、光照强度和光周期有关。（一）光照强度1、可见光的计量单位坎德拉（cd）：是发光强度单位，指加热到2024K的黑体每平方厘米发出的光强度。流明（lm）：是光通量单位，单位时间内通过某一面积的光能称为“光通量”。当以1cd的光源为球心，1m长为半径的球面上，通过每1m2的光通量称为1lm。勒克司（lx）：是照度单位，是投射到单位面积上的光通量。当投射到1m2位面积上的光通量为1lm时，该照度为1lx。2、不同光照强度的影响不同光照强度对家畜的生物学效应不同，而不同用途、不同种类、不同生理阶段的家畜所要求的光照强度又不同。实践中，各种家畜的适宜光照强度范围如下：（1）鸡生长5lx,大于100lx对生长不利,产蛋5~45lx.（2）猪生长40~50lx大于120lx对生长不利。繁殖：母猪舍60~100lx；种公猪：100~150lx。（3）牛牛对光的感觉阈值很高，通过加强光照来提高生产力意义不大，满足照明即可。（4）不良影响a．光钝化如果光照强度过强或照射时间过长，动物会产生对光不敏感的现象，亦称“光不感受性”。b．抑制生长发育光照强度过强或过弱均会抑制动物的生长发育。c．引起恶癖啄肛、咬尾等（二）光周期主要指光照时数变化的年周期和昼夜周期。

在自然条件下，动物由于光照时数的周期性变化，其生理状态、生化过程、行为习性也呈现出的周期性变化，称为生物节律。如：体温、呼吸、神经活动、肠胃活动、血液成分、细胞分裂、发情配种、产仔、换毛等。有的表现为昼夜节律，有的表现为周年节律。光照时数的周期性变化是引起这种变化的主要因素，其他环境因素起协同作用。1.对繁殖性能的影响（1）长日照动物与短日照动物a．长日照动物指在春季日照逐渐延长时发情配种的动物。如：马、驴、貂、狐、猫、野兔、鸟类以及野生食肉食虫动物等。b．短日照动物指在秋季日照逐渐缩短时发情配种的动物。如：绵羊、山羊、鹿野生反刍动物。一般，纬度愈高的地区，动物繁殖的季节性愈明显。动物的发情和排卵，发生在一天中的一定时间，这与明暗周期有关。如：鼠类的性行为发生在夜晚，牛羊交配的时间集中在日出和日落时，鸡在早晨性欲最高、一般上午产蛋，鸭则在夜间产蛋。（2）鸡a．性成熟：不同光照制度对性成熟的影响：递增光照﹥恒定长光照﹥恒定短光照﹥递减光照。所以，冬至~夏至期间育成的鸡比夏至~冬至期间育成的鸡性成熟早。b．产蛋量：在产蛋期，增加光照时间能促进产蛋，缩短光照时间则抑制产蛋，但不能超过17h。所以，春季产蛋量逐渐增多，秋季逐渐减少，冬季基本停产。c．超期：鸡的卵子成熟时间一般是25~27h，这种长于24h的周期叫“超期”。产蛋期的间歇停产是在等待这两个周期的重合。d．光敏感期

家禽繁殖季节内，每24h有一段光敏感期，此时进行光照可收到显著效果。错过光敏感期，则效果不明显或无效。这就是探索间歇光照制度的理论基础。e.无反应期具有明显季节性性活动的动物，当光照时间变化引起其性反应之后，往往有一段无反应期。无反应期内光照时间的变化不再起作用，此时，动物性腺萎缩，激素分泌减少。如许多鸟类的繁殖，这是一种适应性机制。（3）牛和猪经人类长期的饲养驯化，牛和猪都已成为全年繁殖的动物，但这些家畜的配种受胎率仍有明显的季节差异，在固有的发情季节里较高，其他季节较低。如：我国大部分地区，牛的冬季受胎率显著高于夏季；母猪的人工受精在长日照和高温条件下受胎率最低。（4）马和羊马的繁殖具有明显的季节性，在春季随着光照时间的逐日延长，性腺机能活动旺盛发情配种。羊则是在秋季随着光照时间的逐日缩短时开始发情配种，羊中有些品种也可全年发情，如寒羊和湖羊。2、对其他生产性能的影响（1）生长肥育生长肥育家畜光照时数宜短，一般6~10h；种用家畜光照时数宜长，一般14~16h。（2）产乳哺乳动物的产奶量，一般春季最多，5~6月达到高峰，7月份大幅跌落，10月份又慢慢回升。乳中固形物含量，则是春夏季较低而冬季较高。（3）产毛a．产量：羊毛的生长一般夏季快，冬季慢。如罗姆尼羊春、夏、秋、冬四季产毛分别为90%、100%、70%、35%。b．成熟：毛皮兽的皮毛随光照日渐缩短逐渐成熟，到冬季皮毛质量达到优质。c．脱换：家畜被毛受光周期变化的影响，脱换也有季节性。用缩短光照，使蛋鸡强制换羽，控制产蛋周期，就是这一规律的成功应用。（三）波长（光色）光色对鸡的影响，比较一致的看法是：在红光下鸡趋于安静，啄癖少，成熟期略迟，产蛋量稍有增加，蛋的受精率较低。在蓝光、绿光或黄光下，鸡增重较快，性成熟较早，产蛋量少，蛋重略大，饲料利用率降低，公鸡交配能力增强，啄癖极少。见p52表3-2和表3-3。综合来看，任何一种单色光都不能面面俱到。因此，在生产中仍用白色光，只有在有目的的利用时，才选用单色光。第三节红外线与紫外线一、红外线（>760nm）对家畜的作用

红外线波长长，量子能量低，主要的作用是光热效应，故称“热射线”或“热线”。其能量在被照射部位的皮肤和皮下组织中转变为热能，引起温度升高（可达6℃），使组织深层的微血管扩张，局部血液循环加强，加速组织的理化过程和物质代谢，促进细胞增生。（一）适度的红外线对家畜的主要作用（1）消