تأثير الإضاءة أثناء تفريخ بيض الدجاج والرومي

في النمـو الجنيني ومعاييـر التفريخ وأداء الفاقس

ملخص البحث. تستعرض هذه الخلفية العلمية الدراسات السابقة التي بحثت في الخواص الضوئية للبيض وتأثير الضوء أثناء التفريخ في النمو الجنيني ومعايير الفقس وأداء الكتاكيت الفاقسة. يؤدي تعريض بيض الدجاج والرومي إلى الإضاءة أثناء التفريخ إلى الإسراع في النمو الجنيني وانخفاض في فترة تفريخ البيض، بالإضافة إلى أن للتفريخ الضوئي تأثيرا كبيرا في وزن الكتاكيت الفاقسة ونسبة التفريخ وأداء الفاقس بدون التأثير في تكوين وجوده ذبيحة الطيور. ويعتمد كل من نمو الأجنة، ووقت ونسبة الفقس، ووزن الكتاكيت الفاقسة وأداء الفاقس على مصدر وطول الموجة وشدة الإضاءة بالإضافة إلى النظام الضوئي المستخدم. ويلعب لون ونفاذية قشرة البيض وحجمه دورا مهما في التحكم في كمية ونوعية الأشعة التي تمر إلى الجنين. بينما تمتص قشرة البيض أكثر من حوالي 98% من الأشعة ذات الطول الموجي بين 200 و1100 نانوميتر. يرجع تأثير الضوء في النمو الجنيني عامة إلى الزيادة في معدل التمثيل الغذائي للجنين. ويمكن الحصول على التأثيرات الإيجابية من استخدام الضوء أثناء تفريخ البيض بالتأكد من وصول شدة وطول الموجة المناسب للضوء لتنشيط الجنين.

مقدمـة

يلعب التفريخ الصناعي دورا مهما فى النهضة التى تشهدها صناعة الدواجن منذ فترة طويلة. وتوفر المفرخات الاحتياجات الطبيعـية للتـفريخ من حرارة، ورطوبة نسبية، وتهويـة، وتقلـيب وتبريد [1]. وتتضارب نتائج العديد من الدراسات عن إمكانية تحسين الناحية الاقتصادية للتفريخ الصناعي بإدخال الضوء كعامل بيئي إضافي في المفرخات.

واتفقت نتائج الدراسات على أن تعريض بيض الطيور إلى الإضاءة أثـناء التفريخ يؤدي إلى زيادة سرعة نمو الجنــين في دجاج اللحم [2] والسمان [3] والرومي [4]، بينما اختلفت في التـأثير الـذي تـلعبه الإضاءة في مقـاييس الـتفريخ المخـتلفة. فقـد أدى استـخدام الضوء أثـناء تـفريخ البـيض في بعـض الـدراسات إلـى تأثـير إيجـابي في مــعدل الفــقس [5-7] ووزن الكتاكيت الفاقسة [2 و5]. بينما أظهرت بعض نتائـج الـدراسـات الأخـرى عدم وجود أي تأثير للضوء في معدل الفقس [8-12]، ووزن الكتاكيت الفاقسة [7، 8 و11-13] وأظهر البعض الآخر من الدراسات وجـود تأثـير سلـبي في معـدل الفـقس [14-15]  ووزن الكتـاكيت الفـاقسة [14-16].  

ويهدف هذا الاستعراض المرجعي للدراسات السابقة إلى توضيح العوامل التي تؤثر في خواص قشرة بيض الدجاج الضوئية وتأثير النظام الضوئي أثناء تفريخ البيض في النمو الجنيني، ونسبة التفريخ، وسرعة الفقس وأداء الكتاكيت الفاقسة.

الضوء وخواص البيضة الضوئية

الضوء

الضوء هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي الذي يتراوح طول الموجات فيه بين 200 و10 آلاف نانوميتر، ففي هذا المدى يمكن تمييز الإشعاع ودراسته بوسائل بصرية (الشكل رقم 1). والاستجابة للضوء مقدرة عامة في الكائنات الحية، وبالنسبة لعين الإنسان يتراوح مدى الحساسية مابين حوالي 380 و760 نانوميتر (الضوء المرئي)، أما الضوء ذو الموجات الأكثر قصرا أو طولا فيعرف بالضوء فوق البنفسجي وتحت الأحمر على التوالي. وتمتد حساسية مستقبلات الإشعاع في بعض الكائنات إلى ما بعد المرئي حتى فوق البنفسجي، وفي البعض الآخر حتى الأشعة تحت الحمراء [17].

    التردد (هيرتز)

2210         2010         1810         610    الطيف المرئي        1410         1210          1010          810

أشعة جاما  أشعة X                   أشعة فوق               أشعة تحت الحمراء                                 موجات

                                             بنفسجية                                                                              راديو

   10-14               10-10                  10-8               10-6              10-2                     210

طول الموجة (نانوميتر) 

الشكل رقم (1). الطيف الكهرومغناطيسي.

مكونات البيضة وخواصها الضوئية

يتكون بيض الدجاج من ثلاثة أجزاء رئيسية هي:

القشرة وأغشيتها

القشرة هي الجزء الكلسي الخارجي الذي يعطي البيضة شكلها الطبيعي، ويغلف القشرة طبقة غير كلسية تسمى البشرة Cuticle تتكون أساسا من مادة عضوية محتوية على نسبة عالية من الماء [18].

يستطيع الضوء المرور من خلال قشرة البيضة، وقد وجد Shafey وآخرون [19] أن قشرة البيضة تمتص حوالي 99.88% من الضوء وتسمح بمرور حوالي 0.12% مع أعلى نسبة مرور عند الطيف القريب من الأشعة تحت الحمراء عند الطول الموجي 1075 نانوميتر (الشكل رقم 2) وتستغل هذه الخاصية في الكشف عن مكان الغرفة الهوائـــية وحالة الجنين في البيضة [20]. ويتحكم في هذه الخاصية عدة عوامل، أهمها سمك ونفاذية ولون القشرة وحجم البيضة، حيث تسمح القشرة البيضاء بمرور كمية أكبر من الضوء عند مقارنتها بالقشرة بنية اللون [19]. وقد تميز البيض ذو القشرة البيضاء بنسبة نفاذية ومرور للضوء عند الطول الموجي 200 إلى 1100 نانوميتر أعلى من البيض ذي القشرة البنية. وقد وجد Shafey وآخرون [19] أن البيض كبير الحجم يتميز عن البيض متوسط الحجم بزيادة نفاذية وكثافة وحجم القشرة ونسبة مرور أعلى للضوء عند الطول الموجي من 200 إلى 1100 نانوميتر (الشكل رقم 3). أما بالنسبة لأغشية القشرة فلم يلاحظ الامتصاص إلا عند الطول الموجي الأكبر من 600 نانوميتر حيث كان الامتصاص يشكل حوالي أكثر من 30% من الضوء [21].  

البياض  

يشكل البياض حوالي 60% من حجم البيضة، ويتكون البياض من أربع طبقات هي:

1- الطبقة الخارجية الرقيقة، وهي التي تلي غشاء القشرة الداخلي.

2- الطبقة الوسطى السميكة وتكون منتصف البياض.

3- الطبقة الداخلية الرقيقة، وهي طبقة سائلة تقع إلى جهة الصفار.

4- طبقة الكلازا، وهي المسؤولة عن تثبيت الصفار في منتصف البيضة [22].  

ينتقل الضوء من خلال الطبقات المختلفة للبياض، وهذا الأمر غير متعلق بنسبة المادة الصلبة في هذه الطبقات [23]. ووجد بأن معدل مرور الضوء من خلال طبقات البياض الخارجية والوسطى والداخلية هي 0.915 و0.482 و0.808% على التوالي. ويتضــح من ذلك أن طبقــة البيــاض الوسطى الكثيفة هي أقل مناطق البياض نفاذية للضوء.

الصفار

يشكل حجم الصفار حوالي 31% من حجم البيضة الكلي. ويتكون الصفار من الماء  48%، والبروتين 17%، والدهون 33%، والكربوهيدرات 1%، والرماد 1%، ويفصل الصفار عن البياض غشاء يعرف بالغشاء المحي [18]. لا توجد معلومات عن معدل مرور الضوء خلال الصفار، ولقد ذكر Almquist [23] أن كمية الضوء التي تمر من خلال الصفار قليلة جدا.

تأثير الضوء في سلوك وحركة جنين الدجاج

أثبتت الدراسات الأولية أن آلية إحساس أجنة الدجاج بالضوء تتغير مع مراحل زيادة معدل حركة الجنين. يبدأ جنين الدجاج فى الحركة من اليوم الثالث من العمر ويزيد من معدل حركته بتقدم العمر [24-26]، وكذلك بتعرضه إلى إضاءة خارجية [27]. وتمر آلية إحساس أجنة الدجاج بالضوء بمرحلتين هما:

مرحلة الإحساس غير البصري (الإحساس عن طريق البشرة)

اختلف العلماء في تحديد بداية الإحساس الغير بصري لجنين الدجاج، فقد ذكر Bursian [27] أنه يبدأ في اليوم الثالث من عمر الجنين، بينما وجد كل منGottlieb  [28] وOppenheim [26] أنه يبدأ في اليوم السادس أو السابع من عمر الجنين. ويبدأ الإحساس في منطقة الفم أولا، ولكن بعد يوم أو يومين تستجيب بقية أجزاء الجسم إلى الإحساس الغير بصري [29]. وينتهى الإحساس الغير بصري في اليوم الثامن عشـر مـن التــفريخ [30-31].   

مرحلة الإحساس البصرى

وفيها تستجيب العين إلى الضوء، ويحل الإحساس البصري محل الإحساس الغير بصري كلية في اليوم التاسع عشر [30]. ويستجيب جنين الدجاج البالغ من العمر 18 يوما  إلى اللـونين الأزرق والأحمـر أكثر من بقية الألوان [23] وتؤثر ألوان الإضاءة القوية المختلفة لبيض التفريخ عند عمـر 18 يوما في أفضلية الكتاكيت الفاقسة للألوان [23].

تأثير الضوء في التطور والنمو الجنيني

تأثير الضوء في التطور الجنيني

اتفق الباحثون على أن تحضين البيض تحت الضوء يؤدي إلى الإسراع في تطور الجنين ولكنهم اختلفوا في تحديد مدى تطور الجنين المحضن تحت الضوء. فقد وجد Coleman وMcDaniel [5] أن تحضين بيض الدجاج تحت الضوء الأبيض الفلورسنتي (عدد 2 لمبة-  20 واط بشدة مقدارها 820 لكس على سطح البيض) أدى إلى زيادة عدد خلايا جنين الدجاج من اليوم الأول حتى اليوم التاسع من العمر ولم يؤد استمرار تحضين البيض تحت الضوء بعد اليوم التاسع إلى الإسراع في نمو الجنين، وقد اقترح الباحثون التالي لعدم قدرة الضوء على الإسراع من نمو الجنين بعد اليوم التاسع:

1- سرعة نمو غشاء الألنتويس حيث تقل كمية الضوء النافذة بتقدم الجنين في العمر.

2- سقوط الجنين في قاع البيضة عند منتصف الأسبوع الثاني من التفريخ، الأمر الذي يحول دون وصول الضوء إليه نظرا لكثافة السائل الجنيني.

3- زيادة حجم الجنين مما يؤدي إلى صعوبة وصول الضوء إليه.

وقد درس Ghatpande وآخرون [34] تأثير شدة الضوء الفلورسنتية في التطور الجنيني بحساب عدد خلايا الأجنة خلال فترة 40 ساعة الأولى من التفريخ، ووجد الباحثون أن تطور جنين الدجاج كان أفضل معنويا عند استخدام شدة الضوء التي تتراوح بين 1500 و3000 لكس عند مقارنتها بشدة الإضاءة التي تتراوح بين 800 و1500 لكس.

 وتفيد بعض الدراسات بأن الطيف القريب من الأشعة فوق البنفسجية كان مطلوبا لحدوث التنشيط الجنيني وبدء التنفس الرئوي مبكرا [35]. كما وجد كل من زكريا [35] وDameron وMarin [36] بأن هرمون ثلاثي أايودو الثيرونين (T3) وهرمون القشرينات السكرية (Glucocorticoids) يتحكمان فى مجريات عملية التنفس عن طريق زيادة عدد المستقبلات الخاصـة بها.

تأثير الضوء في النمو الجنيني

يؤدي استخدام الضوء في المفرخات إلى نمو جنيني أسرع وفقس مبكر قبل الموعد العادي بمدة تتراوح بين 10 ساعات ويومين [5 و6 و8 و37]. ويبدو أن الضوء يجعل بداية النمو أسرع خلال الجزء الأول من فترة تفريخ البيض؛ لذا فهو يقلل نسبة النفوق خلال السـاعات القليلة الحرجة من النمو [18]. ومن ناحية أخرى كانت أوزان الأجنة من اليوم الخامس إلى اليوم الرابع عشر أكبر معنويا بالنسبة للبيض المحضن تحت تأثير الضـــوء الفلورسـنتي (عـدد 2 لمبة 20 واط على ارتفـاع 23 سم من سطح البيض) عند مقارنتها بمثيلاتها المحضنة في الظلام [38]. وفي دراسة أخرى وجـد كـل من Lowe وGarwood [13] أن أوزان أجنة البيض المحضنة في الضوء الفلورسنتي (عدد 2 لمبة على ارتفاع 15 سم من البيض) أثقل في اليوم الخامس عشر من العمر عند مقارنتها بتلك المحضنة في الظـلام. وقـد استخـدم كل من Lauber وShutze [8] المصباح المتوهج (عدد 3 لمبات بقوة 40 واط بمسافة 15 سم عن سطح البيض) في نظم ضوئية مختلفة (إضاءة خلال الأسبوع الأول أو الثاني أو خلال الأسبوعين الثاني والثالث من التفريخ) ووجد الباحثون أن الضوء المستخدم خلال الأسبوعين الثاني والثالث من التفريخ أدى إلى زيادة النمو الجنيني أكثر من الضوء المستخدم خلال الأسبوع الأول أو الثاني على حدة.

ووجد Coleman وMcDaniel [5] أن استخدام الضوء الفلورسنتي 20 واط قد حفز النمو الجنيني عند عمر 7 أيام من التفريخ مقارنة بنمو الأجنة من البيض المحضن في الظلام. وبالاعتماد على هذه الدراسات اقترح Coleman وآخرون [39] استخدام اللمبات الفلورسنتية بدلا من المتوهجة لتفادي الحرارة العالية على البيض وتقديم الطول الموجي القريب من الأشعة فوق البنفسجية، وأن تكون المسافة بين البيض والمصدر الضوئي في حدود 12 سم فقط. وفى سلسلة من التجارب استخدم فيها عدة أنظمة ضوئية مختلفة، أدى استخدام الضوء الأخضر الفلورسنتي المستمر بشدة إضاءة واقعة على سطح البيض تراوحت بين 1340 و1730 لكس إلى زيادة معنوية في معدل النمو اليومي للجنين عند اليوم الحادي عشر وحتى اليوم الخامس عشر من التفريخ و انخفاض في مدة الفقس بحوالي 24 ساعة عند مقارنتها بالبيض المحضن في الظلام [40]، بينما أدى استخدام الضوء الأبيض الفلورسنتي المستمر بشدة إضاءة واقعة على سطح البيض تراوحت بين 1350 و1800 لكس إلى زيادة معنوية في معدل النمو اليومي للجنين من اليوم الحادي عشر إلى اليوم السابع عشر من التفريخ وانخفاض في مدة الفقس بحوالي 25.5 ساعة عند مقارنتها بالبيض المحضن في الظلام [37]. بينما أدى استخدام الضوء الأبيض النبضي الهالوجينى (10 ومضات/ثانية( بواسطة اللمبات الهالوجينية و بشدة إضاءة واقعة على سطح البيض تراوحت بين 990 و1220 لكس إلى زيادة معنوية في معدل النمو اليومي للجنين ابتداء من اليوم 13 وحتى اليوم 17 من العمر عند مقارنتها بالبيض المحضن في الظلام [40]. وأدى استخدام الضوء الأبيض الفلورسنتي المتقطع (16 ثانية إضاءة و16 ثانية ظلام) بشدة إضاءة واقعة على سطح البيض تراوحت بين 990 و1800 لكس إلى زيادة معنوية في معدل النمو اليومي للجنين وانخفاض فترة التفريخ بحوالي 13 ساعة عند مقار�