Энергия дает возможность животным выполнять работу и осуществлять другие процессы. Все формы энергии превращаются в тепло. Поэтому энергию, связанную с процессами в организме, выражают в тепловых единицах (калориях). Калория - это количество тепла, необходимое для подогрева 1 г воды на 1°С (обычно с 14,5° до 15,5° С). Килокалория (ккал) - количество тепла, требующееся для нагревания 1 кг воды на 1° С; она равна 1000 кал. Мегакалория равна 1000 ккал. 1 ккал примерно равна 4 британским тепловым единицам (BTU). Британская тепловая единица равна количеству тепла, необходимого для повышения температуры 1 фунта воды на 1° Фаренгейта.

Использование энергии лактирующими коровами зависит от многих факторов, в том числе от: 1) состава рациона (например, высококонцентратный рацион или рацион с высоким содержанием грубых кормов); 2) физиологических функций, на которые расходуется энергия (например, поддержание жизни или лактации); 3) условий окружающей среды (например, теплая или холодная погода) и 4) величины тела животного.

Стандарты (нормы) кормления молочного скота в США основаны преимущественно на двух системах: СППВ (суммы переваримых питательных веществ) и ЧЭ (чистая энергия). Основное различие упомянутых систем заключается в том, что по ЧЭ недооцениваются корма с низкой переваримостью и высоким содержанием клетчатки. Проблема использования систем оценки питательных достоинств кормовых средств заключается во взаимодействии грубых кормов и концентратов, когда их скармливают вместе. Добавление концентратов к рациону из грубых кормов ведет к уменьшению переваримости клетчатки.

Для лучшего понимания переваримости и использования кормов необходимо вкратце рассмотреть различные средства выражения их кормовой ценности.

Сумма сухих перевариваемых питательных веществ (СППВ)

Содержание СППВ в кормах выражается в процентах и может быть определено только путем опытов по переваримости, в которых корма и кал анализируют на содержание сырого протеина (количество азота X 6,25), сырой клетчатки (СК), безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ) и сырого жира (СЖ, эфирный экстракт, количество липидов Х 2,25). Полученные данные используют затем для расчета коэффициентов переваримости и СППВ корма по следующей формуле:

СППВ (%) = [Переваримый протеин + переваримая СК + переваримые БЭВ + (переваримый СЖ X 2,25 X 100)] / 100 кг корма

В этой формуле коэффициент 2,25 используется, потому что липиды обеспечивают в 2,25 раза больше энергии на единицу массы, чем углеводы. Углеводы имеют достаточное количество молекулярного кислорода для уравновешивания водорода, так что тепло выделяется только в процессе окисления (соединения с кислородом) углерода. В жирах имеется намного меньше молекулярного кислорода, и кислород, содержащийся вне жировой молекулы, соединяется как с углеродом, так и с водородом жира, при этом выделяется много тепла. Окисление (сжигание) 1 г водорода дает примерно в 4 раза больше тепла, чем окисление 1 г углерода. Окисление 1 г углеводов, жиров или протеинов дает соответственно 4100, 9450 и 5650 кал. Однако дезаминирование протеина связано с энергетическими потерями, поэтому протеины и углеводы характеризуются примерно одинаковой энергетической ценностью.

Ограниченность СППВ как меры измерения энергии кормов заключается в том, что она не отражает таких потерь, как моча, газообразные продукты переваривания корма (ГПП), увеличение теплоотдачи, то есть потери, происходящие при потреблении корма животными. Эти потери, особенно газообразные и тепла, намного больше при скармливании грубых кормов, чем концентратов. Это означает, что 1 кг СППВ грубых кормов имеет значительно меньшую ценность с точки зрения продуктивности животного, чем 1 кг СППВ концентратов (зерна).

Например, 1 кг СППВ кукурузного зерна дает около 1 мегакалории ЧЭ. В составе грубых кормов (высококачественное сено) 1 кг СППВ дает примерно 0,75 Мкал (низкокачественные грубые корма - 0,5 Мкал). Содержание СППВ в кормах обычно обратно пропорционально содержанию клетчатки. Концентраты содержат мало клетчатки и характеризуются высоким содержанием СППВ. Следовательно, по системе СППВ возможна переоценка грубых кормов. Это может привести к недокорму коров, особенно высокопродуктивных, при среднем и высоком уровне грубых кормов.

СППВ - система оценки кормов и балансирования рационов широко применяется в США и Канаде с начала этого века. Однако она имеет несколько потенциальных недостатков. Во-первых, очень часто наблюдаются значительные колебания в качестве кормов на отдельных фермах и, во-вторых, переваримость корма снижается с увеличением его потребления.

Обычно потребление корма снижается по мере увеличения влажности и (или) содержания клетчатки.

Истинное содержание СППВ ниже при высоком, чем при низком уровне потребления корма.

Исследования, проведенные в СССР, показывают, что переваримость сухих веществ кормов зависит от структуры рациона и его полноценности.

Большинство показателей СППВ получено в опытах по переваримости, проведенных в условиях ограниченного кормления, близкого к уровню поддерживающего кормления. Исследования, проведенные в Корнелльском университете, показали, что на 1 кг молока 4%-ной жирности требовалось на 0,32 кг СППВ больше уровня поддерживающего кормления при суточном удое 9 кг и примерно 0,4 кг при удое 40 кг молока 4%-ной жирности в сутки.

Эффективность молокопродукции, определяемая количеством СППВ на 1 ц молока базисной жирности, тесно коррелирует с уровнем молочной продуктивности (по данным Д. Т. Рида - 0,85). Другими словами, эффективность молокопродукции, выраженная в процентах количества корма, использованного для поддержания жизни, на стельность и производство молока, возрастает по мере увеличения продуктивности коров. Кроме того, оплата корма повышается с увеличением молочной продуктивности.

Идея, что доход коррелирует с молочной продуктивностью, не нова. В 1923 г. в Иллинойском университете были опубликованы результаты опытов, проведенных на 1600 коровах, которые показали, что оплата корма возрастает по мере увеличения молочной продуктивности. Наивысший чистый доход в расчете на корову обычно достигается при уровне продуктивности, близкой к максимуму, но при условии стоимости молока выше минимума. Наиболее экономичные уровни кормления определяются стоимостью кормов, ценами на молоко и накладными расходами.

Валовая энергия

Валовая энергия корма (энергия сгорания) может быть определена путем полного сжигания образца корма, вплоть до образования воды, углекислого и других газов. Для измерения количества энергии, выделяемой при сжигании корма, обычно используют калориметрическую бомбу.

Калориметрическая бомба состоит из закрытого сосуда (бомбы), в которой сжигается образец корма. Сосуд имеет рубашку с водой, которая абсорбирует выделяемое при сжигании тепло (калории). Методика определения следующая: 1) сухой образец корма взвешивают и помещают в бомбу; 2) крышку сосуда тщательно привинчивают; 3) бомбу заполняют кислородом (при давлении 25-30 атм.); 4) сосуд помещают в калориметрическую рубашку с определенным количеством воды известной температуры; 5) воду взбалтывают до постоянной температуры; 6) включают электрозажигание и 7) замеряют повышение температуры. Валовая энергия характеризует общую калийность испытуемого корма.

Переваримая энергия

Переваримая энергия корма соответствует той порции потребленного корма, которая не выделяется с калом. Энергию кала определяют калориметрически. Переваримая энергия равна разнице между валовой энергией корма и энергией кала. Количество переваримой энергии может быть также рассчитано по количеству СППВ с использованием коэффициента 4400 ккал на 1 кг СППВ или по количеству переваримых питательных веществ с использованием показателей средней калорийности протеина, углеводов и жиров (5,65; 4,10 и 9,45 ккал/г соответственно).

Обменная энергия

Обменная энергия корма определяется вычитанием из общей энергии корма энергетических потерь с калом, мочой и газообразными продуктами пищеварения (главным образом метан у жвачных). Подсчет по обменной энергии по сравнению с подсчетом по СППВ дает более низкие показатели использования энергии на продуктивные цели.

Примерно 400 л метана и СО₂ образуется в рубце взрослой коровы средней величины в сутки. Чем больше переваривается грубого корма, тем больше образуется газов. Однако их количество определить сложно, поэтому часто это делают по специальным уравнениям. Количество энергии, теряемой с калом и мочой, устанавливают калориметрически.

Энергия не используется с одинаковой эффективностью для всех физиологических функций. Исследованиями МСХ США установлены следующие примерные колебания эффективности использования обменной энергии: стресс, вызванный холодом, - 100; поддержание жизни - 70-80; лактация - 60-70; рост - 40-60 и стельность - 10-25.

Чистая энергия

При определении чистой энергии из обменной энергии вычитают энергию, выделенную с теплом при переваривании и ассимиляции кормов. Это тепло равно теплу, выделяемому телом животного. Доктор С. Броуди - всемирно известный специалист в области биоэнергетики и роста, работавший на кафедре молочного скотоводства Миссурийского университета, - образно назвал этот вид затрат энергии «налогом на использование корма». Выделение тепла в 2 раза выше у лактирующих коров, чем у нелактирующих, но разница зависит также от уровня молочной продуктивности и количества потребляемого лактирующими коровами корма. В зимние месяцы часть выделяемого тепла расходуется на согревание животных, что является положительным моментом. В летние месяцы, особенно в дневное время, этот вид тепла играет отрицательную роль, потому что затрудняется охлаждение тела животных.

У жвачных сюда относится тепло ферментации (микробиальная активность в рубце) и тепло обмена питательных веществ. При ферментации протеинов выделяется больше тепла, чем при ферментации углеводов. В свою очередь, при ферментации углеводов выделяется больше тепла, чем при ферментации жиров.

Чистую энергию корма можно определить в опытах по переваримости на животных. Такой корм, как зерно кукурузы, в котором известно содержание чистой энергии, сравнивают с исследуемым кормом. Количество чистой энергии можно определить также путем комбинированного использования калориметрической бомбы и респирационного калориметра. С помощью бомбы определяют в корме и кале общую энергию, а с помощью калориметра - количество выделяемого тепла и газообразные потери. Однако такие исследования стоят дорого и требуют много времени, поэтому в настоящее время чистую энергию определяют по количеству СППВ. Следовательно, любая ошибка в определении СППВ влечет за собой ошибку в расчете чистой энергии. В связи с тем, что величина СППВ уменьшается при снижении переваримости корма, особенно при увеличении его потребления, многие данные по чистой энергии являются неточными, в частности, для высокопродуктивных молочных коров, которые потребляют больше кормов, чем мясные коровы.

Все же большинство специалистов по кормлению рассчитывают количество чистой энергии, так как в этом случае более точно устанавливаются энергетические потери. Эта система в сущности подтверждает первый закон термодинамики (энергия не исчезает и не возникает вновь). Поэтому уровень потребления корма и выхода продукции согласуется с системой чистой энергии. Чистая энергия для молочного скота - это часть общей энергии, которая остается в организме животных для поддержания жизненных процессов, роста, молочной продуктивности, мышечной работы.

Количество чистой энергии обратно пропорционально содержанию клетчатки, которая характеризует качество кормов, особенно грубых. Чистая энергия измеряется в единицах, называемых термами, и выражается в метрических единицах - Мкал/кг. Количество СППВ пересчитывается на 100 кг корма.

Расчетная чистая энергия (РЧЭ)

Расчетную чистую энергию корма устанавливают путем сравнения количества продукции, полученной от ее использования, с количеством продукции, получаемой от корма, в котором количество чистой энергии известно, например в зерне кукурузы. Преимущество расчета чистой энергии в том, что получают более точные данные, когда сравнивают кормовую ценность концентратов и грубых кормов при разработке для молочных коров наиболее экономичных рационов.

По системе расчетной чистой энергии и СППВ кормовая ценность зерна для молочных коров одинакова, но по системе РЧЭ питательность грубых кормов, особенно низкокачественных, ниже, чем по системе СППВ.

Сравнение количеств СППВ, РЧЭ и содержания клетчатки в расчете на 45 кг разных кормов для крупного рогатого скота:

Корма	СППВ, фунты	РЧЭ, термы	Клетчатка, %
Кукуруза (зерно)	80	80	2
Пшеница (зерно)	80	80	3
Люцерновое сено	51	41	29
Пшеничная солома	41	10	37

Доктор П. Д. Ван Соэст из Корнелльского университета пришел к выводу, что соотношение РЧЭ:СППВ снижается по мере того, как доля клеточных стенок в кормах увеличивается. Клеточные стенки растений представляют собой целлюлозную фракцию. Поскольку для переваривания клетчатки требуется значительное количество энергии, корма с высоким содержанием клетчатки (многие грубые корма, например такие, как пшеничная солома) имеют относительно низкий процент РЧЭ в сравнении с СППВ.