Существуют противоречивые мнения разных исследователей о значении углекислоты в атмосфере инкубатора.
Одни авторы считают необходимым добавлять СO2 в инкубатор, другие считают необходимым улучшить вентиляцию, так как, по их мнению, эмбрионами выделяется достаточное количество углекислоты.
Систематическое изучение влияния состава воздуха в инкубаторе на развитие куриных эмбрионов провели Романов и Романова. Авторы показали, что существует прямое и косвенное влияния состава воздуха (углекислоты и кислорода) на эмбриональное развитие. Прямое влияние сказывалось на росте, вылупляемости и патологиях развития эмбриона. Рост эмбрионов в течение первых нескольких дней стимулируется наличием среднего количества СO2 (0.4—1.0%). Повышенное содержание СO2 (10%) и соответственно пониженное количество кислорода замедляли рост пропорционально содержанию СO2. Ранние стадии эмбрионального развития более чувствительны к нарушению нормального содержания газов, чем поздние. Как при пониженной, так и при повышенной концентрации СO2 смертность эмбрионов увеличивается, иногда настолько, что ни один цыпленок не вылупляется. Типичными патологиями при нарушении концентрации СO2 в инкубаторе являются различные ненормальности положения эмбрионов в яйце перед вылуплением. Косвенное влияние нарушения концентрации СO2 в инкубаторе заключается в изменении pH яйца. В свою очередь изменение pH означает изменение физико-химического состояния среды и питательных веществ и, таким образом, влияет на рост и развитие эмбриона.
По данным Бэротта, влияние повышенной концентрации СO2 становится неблагоприятным на 3-й день инкубации и затем все более увеличивается. Оптимальной для развития куриных эмбрионов является, по данным автора, концентрация углекислоты в воздухе инкубатора менее 0.5%, а при увеличении ее энергообмен и рост эмбрионов замедляются и процент вывода цыплят снижается почти до нуля. Тэйлор и его соавторы нашли, что при концентрации С02 в воздухе инкубатора выше 1% в течение первых четырех дней инкубации выводимость цыплят сильно снижается: при 5% СO2 — до 10% от цыплят, выведенных в контроле, а при 10% СO2 — до нуля. Чувствительность эмбрионов к изменению содержания СO2 в первые 4 дня инкубации, по данным авторов, примерно такая же, как в течение всего эмбрионального развития. Но позже Тэйлор и Крейцигер установили, что с 5-го до 8-го дня инкубации снижается устойчивость к повышенной концентрации углекислоты в атмосфере инкубатора; содержание 3% СO2 не имело достоверного влияния на выводимость, но при СO2 выше 8% вывод цыплят равнялся нулю. Устойчивость к высокому уровню СO2 в течение первых четырех дней инкубации обусловлена, по мнению авторов, ограниченной способностью эмбрионов к газообмену в это время.
Прицкер, выясняя причины появления слабых, плохо распушенных, так называемых «липких» цыплят, обнаружил, что ни температура, ни влажность не являются причиной этого явления, а оно обусловлено в основном недостаточной вентиляцией и повышением содержания СO2 в инкубаторе до 4—5% к концу инкубационного периода. Лютц проверил действие СO2 на развивающихся куриных эмбрионов, пропуская ее через сосуд, в который на 12 час. были помещены яйца 18-го дня инкубации. При дальнейшем инкубировании у 26% эмбрионов были обнаружены уродства, причем наиболее чувствительными оказались дифференцирующиеся клетки.
В известной мере противоположной точки зрения на значение повышенного содержания углекислоты в воздухе инкубатора придерживаются некоторые другие исследователи. Так, Бёрк, обнаруживший, что при накоплении СO2 в инкубаторе к концу инкубационного периода до 1.65—2.0% не нарушается нормальное развитие куриных эмбрионов, и наблюдавший высокое содержание СO2 в гнезде курицы (о чем мы уже говорили выше), приходит к выводу, что концентрация углекислоты в инкубаторах недостаточна и вентиляция должна быть уменьшена. Спратт сообщает, что частичное удаление углекислоты из окружающего воздуха тормозило дифференциацию и морфогенез центральной нервной системы в эксплантированных бластодермах, а более полное удаление СO2 вызывало дальнейшую дегенерацию их. Автор предполагает, что углекислота необходима для нормального эмбрионального развития так же, как и кислород.
При инкубировании яиц домашних птиц на больших высотах (1500 м над уровнем моря) Садлер и его соавторы показали, что в течение первых двух дней инкубации высокая концентрация СO2 (4%) заметно снижает pH белка и замедляет его разжижение, что стимулирует развитие эмбриона. Максимальная стимуляция развития происходила при воздействии в течение 72 час. воздухом, содержащим 1% СO2. Затем до 10-го дня инкубации высокая концентрация СO2 оказывала вредное влияние. Наоборот, увеличение концентрации СO2 с 1% до 5% в течение последних 10 дней инкубации повышало выводимость цыплят на 3—4%, а также их вес и качество. Авторы подчеркивают необходимость учитывать полезное действие высокой концентрации СO2 в разные периоды эмбрионального развития при расчетах режима инкубации и особенно — фактора вентиляции. По данным Еремеева, повышение концентрации углекислоты в содержимом птичьего яйца перед началом инкубации (путем помещения его в атмосферу с 60—70%-й концентрацией СO2 на 3—4 часа) благоприятно влияет на развитие эмбриона, так как ускоряет развитие сосудистого поля и кровеносной системы эмбриона.
Проверке влияния разных концентраций кислорода на эмбриональное развитие птиц также посвящено много исследований. Прейер считает, что достаточное снабжение кислородом играет большую роль для роста, чем для дифференциации. Ридль показал, что в начале развития эмбрионы легче переносят пониженное содержание кислорода, а потом — повышенное. Автор напоминает, что у взрослых теплокровных животных кислородное насыщение тканей не зависит от изменения содержания кислорода во внешней среде, как это имеет место у большинства холоднокровных позвоночных животных. Так же как и холоднокровные животные, эмбрионы птиц в начале своего развития не могут регулировать потребление кислорода и при слишком высоком его содержании в окружающем воздухе развиваются ненормально. Автор показал, что эмбрионы голубей могут развиваться при содержании 02 в атмосфере от 14 до 40%, и отмечает индивидуальные различия в реакции, которые обусловливаются разной проницаемостью скорлупы для газов. Бордзивиловская отметила, что на ранних этапах развития у утиных и гусиных эмбрионов значительно медленнее развивается желточный круг кровообращения, что, по предположению автора, является приспособлением, возникшим вследствие того что эволюция этих форм протекала в условиях лучшего снабжения кислородом, чем это было у куриных эмбрионов. Автор приходит к выводу, что это обусловливает еще большую важность воздухообмена при их развитии.
Нидхем сообщает, что в начале эмбрионального развития значительную роль играет анаэробный метаболизм и потому на ранних стадиях легче переносится сильно пониженная концентрация кислорода; на более поздних стадиях развития значение анаэробного обмена веществ уменьшается и наконец исчезает. Однако, как отмечает автор, в полностью анаэробных условиях может происходить только рост ткани, а не ее дифференцировка. Подтверждение этого вывода приводит Галлера, выяснивший, что при инкубировании в 100% азота в течение первых двух дней не происходило дифференциации; при низких же концентрациях кислорода (до 7%) около половины эмбрионов имело различные ненормальности развития.
Рассмотрим сначала влияние низкой концентрации кислорода на эмбриональное развитие. По данным Веселкина, при содержании куриных эмбрионов в атмосфере с 5% O2 они погибали через 48 час., а при 10—15% O2 развитие продолжалось 72 часа. Круз и Романов выяснили, что при 11% O2 в течение первых 5 дней инкубации выводимость цыплят снижается до 10%. В опытах Погорельского при 17.5% O2 вывелось 21.4% цыплят (в контроле 72.5%), при 15.5% O2 — 2.2%, при 12.0% O2 и ниже не вылупилось ни одного цыпленка. Автор обнаружил, что при пониженном содержании кислорода в атмосфере инкубатора в первую половину инкубации развитие куриных эмбрионов более интенсивно за счет увеличения количества эритроцитов и усиления кровообращения, что обеспечивает нормальный
транспорт кислорода развивающимся тканям. Во вторую половину развития этого компенсаторного механизма оказывается недостаточно, и эмбрионы, отставая в развитии, гибнут. По данным Тэйлора с соавторами, при 15% O2 в течение всего инкубационного срока выводимость сильно снижается, а при 10% 02 доходит до нуля. В дальнейшем Тэйлор и Крейцигер обнаружили резкое падение выводимости цыплят при 15% O2 и полное прекращение выводоспособности, если содержание кислорода падало ниже 12.5% с 5-го до 8-го дня инкубации.
Иное положение мы видим при небольшом снижении или некотором повышении содержания кислорода. В детальном, исследовании Бэротта проверено влияние различных концентраций кислорода в инкубаторе (от 14% до 50%) на обмен веществ эмбрионов и выводимость цыплят. Автор выяснил, что в течение первых двух недель содержание кислорода в воздухе инкубатора (в изучаемых пределах) не имело заметного влияния на метаболизм эмбрионов, а с 15-го дня до конца инкубации наивысший обмен веществ был у эмбрионов при 21% O2; несколько ниже, но практически такой же метаболизм был при 30 и 40% O2; при 50 и 18% O2 — на 20% ниже. Бэротт правильно отмечает, что при инкубации невозможен излишек кислорода, за исключением тех случаев, когда он добавляется в инкубатор искусственно. В практике основной опасностью, следовательно, является недостаток кислорода, так как он используется при дыхании эмбрионов. Круз и Романов выяснили, что пребывание куриных эмбрионов в течение первых 5 дней инкубации в атмосфере с 31 —41 % O2 увеличивает рост эмбрионов в 1.5 раза и повышает выводимость цыплят. Тэйлор, Съедин и Ганз наблюдали, что повышение содержания кислорода до 50% в первые 4 дня инкубации оставляло величину выводимости почти на прежнем уровне. По данным Тэйлора и Крейцигера, повышение до 45% с 5-го до 8-го дня инкубации не снижало выводимости цыплят.
При большом повышении концентрации кислорода наступает значительное снижение жизненности эмбрионов. При 75% O2 вылупилось 20% цыплят, а при 95% O2 все эмбрионы погибли. При повышении уровня O2 выше 82% с 5-го до 8-го дня инкубации выводимость цыплят снижалась до нуля. Однако, по данным Галлера, инкубация в 100% O2 в течение первых двух дней не нарушает эмбрионального развития.
Вредный эффект изменения уровня кислорода или углекислоты на выводимость цыплят не только суммируется, но и наблюдается усиливающее друг друга действие комбинации этих эффектов.
Интересными с практической точки зрения являются опыты инкубирования при пониженном амосферном давлении. Опубликован целый ряд работ о добавлении кислорода в специально устроенные инкубаторы в инкубаториях на больших высотах, где вследствие сниженного атмосферного давления понижено и парциальное давление кислорода.
Проводились опыты по добавлению кислорода в инкубатор и при обычном атмосферном давлении. Вейнмиллер упоминает о таких опытах двух исследователей, получивших противоположные данные о влиянии добавления кислорода в инкубатор на выводимость цыплят (один исследователь описывает положительное влияние, второй — отрицательное). Автор считает, что при хорошей вентиляции и охлаждении яиц на свежем воздухе нет надобности в добавлении кислорода в инкубатор.
Следует упомянуть также об интересных опытах Тарновского, проводившего 1-2-часовое ежедневное озонирование куриных яиц во время инкубации (озонатором по типу Лед-Бенси), что повышало выводимость цыплят на 9—20%, увеличивало количество эритроцитов и гемоглобина в крови, а также вес эмбрионов и сокращало длительность инкубации на 18—24 часа.
Эллис и Морис, добавляя кислород в инкубатор при инкубировании куриных яиц на высоте 2200 м, получили повышение выводимости цыплят на 13% (при выводимости в контроле 69—74% от оплодотворенных яиц) и индюшат — на 39% (при контроле 27.5%). На высоте 1500 м над ур. м. добавление в инкубатор O2 до 23—23.5% (что соответствует парциальному давлению 21% O2 на уровне моря) повышало выводимость цыплят и индюшат на 13—30% и обусловливало лучшую жизнеспособность их в постэмбриональном развитии. Уилгус и Садлер подтверждают эти данные. Так, при 20.6% O2 было выведено 67% цыплят, при 21.8% O2 — 74%, при 23.2% O2 — 76%, при 24.6% O2 — 77%. Интересно, что при содержании кислорода 23—23.5% наилучшая выводимость цыплят была при 0.5% СO2, а при 20.6% O2 выводимость цыплят быстро снижалась, если содержание углекислоты было выше 0.25%.
Считая недостаток кислорода в период перехода от аллантоисного к легочному дыханию одной из основных причин повышения смертности эмбрионов в последние дни перед вылуплением, мы провели производственные опыты по введению кислорода в воздушную камеру яиц.
Введение кислорода в воздушную камеру яиц значительно (в среднем наполовину) сокращало количество так называемых задохликов. Следует отметить, что приведенные результаты превышения процента вывода при введении кислорода далеко не являются максимальными для этого метода, так как в них включены опыты с менее благоприятными дозировками и сроками введения кислорода. Особенно большое превышение процента вывода индюшат обусловлено, по-видимому, тем, что более плотные подскорлупные оболочки индюшиных яиц (2.2% веса яиц по сравнению с 0.6% веса у куриных) значительно хуже пропускают кислород и другие газы. Следует также отметить, что кислородизация яиц наиболее благоприятно влияла в тех случаях, когда в результате нарушения режима инкубации (сильный перегрев в первые дни эмбрионального развития) или длительного хранения яиц (в течение двух недель) содержание кислорода в белке и желтке яйца было сильно снижено. В опытах, когда был перегрев яиц в начале инкубации, в контроле погибло 60% эмбрионов от числа живых на 17-й день в одном случае и 31.7% — в другом, а в опытных сериях — 29 и 7% соответственно. Введение кислорода в воздушную камеру яиц не только повышало выводимость, но и сокращало длительность процесса вылупления, повысило процент здоровых цыплят на 9.4—13.7%, утят — на 11.2% и индюшат — на 36.4% по сравнению с контролем и сократило процент гибели молодняка в первые 15 дней постэмбриональной жизни. «Кислородизацию» куриных яиц мы провели также, помещая их на 5—30 мин. в закрытый стеклянный сосуд, через который пропускался 100%-й кислород. Сосуд в это время находился в инкубаторе. При этом состав газов в воздушной камере яиц изменялся сходно с теми, которым мы вводили 5—10 мл O2 в воздушную камеру. Этот способ воздействия («кислородизация» в сосуде) повышал жизненность эмбрионов и увеличивал выводимость цыплят примерно так же, как и введение кислорода в воздушную камеру яиц. Эти опыты являются еще одним доказательством правильности гипотезы о недостатке кислорода в период вылупления как основной причине повышения смертности эмбрионов в это время.
Следует упомянуть также о некоторых, как нам кажется, значительно менее удачных попытках решить проблему облегчения дыхания в последние дни перед вылуплением. Машталер пытался утончить скорлупу яиц для большей проницаемости ее для газов путем опускания яиц в соляную кислоту в один из последних дней инкубации. Крюгер и Тиерина просверливали в скорлупе над воздушной камерой небольшие отверстия (диаметром 1.5—2 мм) с целью увеличения воздухообмена куриного эмбриона в последние дни инкубации. При этом получено повышение выводимости цыплят во всех сериях опытов: при просверливании на 13-й день — на 4.1%, на 14-й на 2.7%, на 15-й — на 5.5%, на 16-й — на 8.6%, на 17-й — на 2.7% и на 18-й — на 0.2%, при выводимости в контроле, равной 84.9%.