Wpływ wysokich temperatur na cielęta, krowy mleczne i zwierzęta gospodarskie

Według najnowszych prognoz średnia temperatura powierzchni ziemi do końca XXI wieku wzrośnie o 2 do 5°C. Trend ten nie budzi już wątpliwości, obserwujemy stały wzrost liczby dni z ekstremalnie wysokimi temperaturami, które znacząco wpływają na funkcje życiowe zwierząt.

Na naszym terenie chyba jeszcze nigdy nie było tylu tropikalnych dni i nocy. Lata 2015-2017 były wręcz najcieplejsze z perspektywy globalnej. Lato 2018 roku również okazało się wyjątkowo gorące. I to nie tylko przez wysokość temperatur, ale także przez długi czas trwania okresów gorących. Odnotowaliśmy i odczuliśmy na własnym ciele niezwykle długą falę upałów. Meteorolodzy odnotowali nawet tak długie okresy jak 24 dni, podczas których temperatury wzrosły powyżej 30°C. Na niemal letnie temperatury byliśmy narażeni już w kwietniu 2018 roku; według pomiarów kwiecień był najgorętszym kwietniem w historii. Ciepła pogoda była spowodowana napływem ciepłego powietrza z południa. Nad nasz teren napłynął nawet piasek z tak odległej Sahary.

Większość hodowców nie jest odpowiednio przygotowana do ochrony swoich zwierząt gospodarskich, co może powodować znaczne straty ekonomiczne. Będziemy musieli rozważyć systemy utrzymania i systemy technologiczne, które zmniejszą ten negatywny wpływ ekstremów klimatycznych. Przede wszystkim ważne jest, aby poznać bezpośredni wpływ na zmianę wydajności zwierząt.

Celem tej serii artykułów jest wyjaśnienie zasad wpływu wysokich temperatur na bydło, na podstawie wiedzy naukowej, wyników światowych badań stosowanych i długoterminowej oceny VÚZV Nitra, oraz opracowanie propozycji złagodzenia ich szkodliwego wpływu na wydajność bydła.

Wiedza ogólna

Wiadomo, że wysokie temperatury otoczenia powodują stres u krów mlecznych. W okresie letnim szczególnie interesują nas temperatury powyżej górnej krawędzi strefy neutralnej termicznie lub strefy obojętności klimatycznej. W takim środowisku uruchamiane są mechanizmy termoregulacyjne, kontrolowane przez system zawierający receptory w skórze, żyłach, narządach wewnętrznych, podwzgórzu i innych częściach mózgu. Centrum tego systemu znajduje się w podwzgórzu, którego bodźce równoważą i korygują temperaturę ciała. W przypadku, gdy temperatura otoczenia zbliża się do temperatury ciała, zwierzę musi uciec lub zwiększyć aktywne chłodzenie poprzez szybkie oddychanie (powoduje to odparowanie wody z dróg oddechowych), lub intensywne pocenie się. Nieprzyjemnie dla hodowcy, zwierzęta reagują na wysoką temperaturę zmniejszając pobór paszy i spowalniając przemianę składników odżywczych.

Ciepło jest stale produkowane z przemiany składników odżywczych i zwierzę przekazuje je do otoczenia. Uwalnianie nadmiaru ciepła odbywa się przez przewodzenie (conduction), konwekcję (convection), promieniowanie (radiation) i parowanie (evaporation). Stwierdzono, że w temperaturze 35°C parowanie stanowi 84% całkowitego oddawania ciepła, natomiast w temperaturze 15°C tylko 18%. Pamiętajmy, że ciepło jest przekazywane przez konwekcję lub przewodzenie tylko wtedy, gdy temperatura powietrza jest niższa niż temperatura skóry lub gdy zwierzęta leżą na powierzchni chłodniejszej niż ich skóra. Promieniowanie jest również ważnym sposobem przekazywania ciepła, ale tylko wtedy, gdy otoczenie jest chłodniejsze od powierzchni ciała. Wysoka wilgotność jest również barierą dla promieniowania Zużycie energii elektrycznej i wody do chłodzenia ewaporacyjnego krów mlecznych jest zbyt wysokie. Szacuje się, że do 10% zużywane jest na cyrkulację powietrza. Zwłaszcza przewodzące chłodzenie krów mlecznych może znacznie zmniejszyć zużycie.

W przypadku bydła mięsnego szacuje się, że wkład ciepła to około 20% parowania, 10% promieniowania i 70% konwekcji. Przewodzenie jest podobno nieistotne, ale ostatnie badania wykazały, że krowy mleczne leżące na materacu wodnym mogą generować do 20-25% ciepła metabolicznego przez przewodzenie. Chłodzenie zależy jednak od temperatury wody krążącej w materacu.

Za rzeczywisty bodziec stresowy uważa się wzrost temperatury ciała powyżej wartości fizjologicznej, będący konsekwencją zaburzenia równowagi między wytwarzaniem i utratą ciepła. Wytwarzanie ciepła zawsze przewyższa uwalnianie ciepła z organizmu i ciepło gromadzi się w organizmie. Gdy zwierzę nie jest w stanie utrzymać równowagi termicznej pod wpływem rosnącego obciążenia cieplnego poprzez działanie mechanizmów obronnych, dochodzi do wzrostu temperatury ciała. Wywołuje to zmiany fizjologiczne i behawioralne niezbędne do utrzymania równowagi cieplnej. Wysoki stres cieplny zmniejsza pobranie suchej masy przez krowy mleczne, co zmniejsza produkcję ciepła metabolicznego, ale także wydajność mleczną.

Przy długotrwałej, nadmiernie wysokiej temperaturze otoczenia hipertermia może prowadzić nawet do śmierci hipertermicznej. Dzieje się tak zazwyczaj, gdy normalna temperatura ciała przekracza 4,5°C. Dzieje się tak najczęściej, gdy otoczenie jest zbliżone do temperatury ciała lub ją przekracza i nie ma gradientu termicznego dla wydatku cieplnego.

Skutecznym sposobem eliminacji stresu cieplnego jest mgła wodna – tzw. chłodzenie ewaporacyjne, którego istota polega na rozpylaniu cząsteczek wody w postaci mgiełki na ciało zwierząt lub do powietrza w oborze. Ponownie jednak reakcja zwierząt w wysokiej temperaturze zależy również od wilgotności względnej powietrza. Wysoka wilgotność ogranicza utratę ciepła przez odparowanie i powoduje wzrost temperatury ciała, co w konsekwencji obniża pobranie paszy i wzrost.

Pierwszym objawem stresu związanego z wysoką temperaturą jest wzrost oddychania. U krów mlecznych opisano wzrost częstości oddychania do ponad 100 oddechów na minutę, a u cieląt wartości te są jeszcze wyższe, do 250 oddechów na minutę. Po początkowym szybkim, ale powierzchownym oddychaniu następuje nieco wolniejsze, ale głębsze oddychanie. Czynnikiem wyzwalającym ten drugi etap u krów mlecznych jest temperatura ciała 40,5°C.

Chociaż przyspieszone oddychanie zwiększa parowanie wody, dwutlenek węgla (CO) jest usuwany z płuc. Może to z czasem prowadzić do wzrostu pH krwi i alkalozy oddechowej. Rozwojowi alkalozy oddechowej sprzyja również wzmożone ślinienie, które zwiększa efekt chłodzenia. Utrata śliny może jednak spowodować kwasicę metaboliczną, ponieważ tracone są substancje (zarówno wodorowęglan sodu jak i buforowane fosforany), które krowa mleczna potrzebuje do buforowania żwacza.

Tętno zachowuje się inaczej pod wpływem stresu cieplnego. Podczas krótkotrwałego stresu związanego z wysoką temperaturą stwierdza się wzrost, a podczas długotrwałego ciągłego stresu po początkowym wzroście następuje niewielki spadek.

Stwierdzono ujemne zależności między temperaturą środowiska a zużyciem suchej masy oraz między temperaturą ciała a zużyciem suchej masy. Oznacza to, że im wyższa temperatura powietrza w oborze, a w konsekwencji wyższa temperatura ciała bydła, tym odpowiednio niższe pobranie paszy i suchej masy. Temperatura ciała krów mlecznych wzrasta już przy temperaturze otoczenia 25°C. Powyżej tego poziomu zmniejsza się nie tylko pobranie paszy, ale także produkcja mleka i zdolność rozrodcza. Stres cieplny jest najgorzej tolerowany przez krowy mleczne w pierwszej tercji laktacji, kiedy produkuje się najwięcej mleka.

Obniżenie temperatury dachu

Nagrzany od letnich promieni słonecznych dach podnosi temperaturę całej konstrukcji dachu, a w budynkach gospodarczych temperatura wzrasta do poziomu nie do zniesienia. W tym czasie włączamy wentylatory i klimatyzatory, aby choć częściowo schłodzić te pomieszczenia dla zwierząt. Zwiększa to jednak koszty eksploatacji budynku. Rozwiązaniem jest obniżenie temperatury dachu, a tym samym temperatury całej konstrukcji dachu. W ten sposób zagwarantowany jest spadek ciepła w budynku gospodarczym do znośnego poziomu.

Jeśli pokrycie dachowe narażone na działanie czynników atmosferycznych i środowiskowych ma długo spełniać swoją funkcję, potrzebuje dobrej osłony ochronnej i termicznej. ClimateCoating ThermoActive doskonale spełnia tę rolę.

ThermoActive

ThermoActive wydłuża żywotność konstrukcji dachu i obniża temperaturę wewnątrz budynku. Pozwala to zaoszczędzić pieniądze na konserwacji dachu i zmniejszyć zużycie energii przez klimatyzator.

Innowacyjne receptury i wysokiej jakości surowce sprawiają, że po nałożeniu powłoki powstaje elastyczna i refleksyjna membrana o doskonałych właściwościach:

• bardzo wysoki współczynnik odbicia światła słonecznego
• długotrwała odporność materiału
• ponadprzeciętna elastyczność i wytrzymałość
• wodoodporność/szczelność na ulewne deszcze
• odporność na temperaturę od -40°C do +150°C

Refleksyjna powłoka dachowa ClimateCoating ThermoActive wykorzystuje swoje doskonałe właściwości do znacznego obniżenia temperatury podłoża konstrukcji dachowych. Jej wysoka refleksyjność odbija znaczną część (91%) promieniowania słonecznego z powrotem do przestrzeni.

ThermoActive dzięki swoim właściwościom działa jak pasywny klimatyzator i zapewnia chłodniejsze pomieszczenia w upalne słoneczne dni.

Wysokie wartości odbicia – prawie jak śnieg

Powłoka dachowa ThermoActive jest w stanie odbijać promieniowanie słoneczne do ponad 91%. Jest to najwyższa potwierdzona wartość. Czysty śnieg odbija promieniowanie słoneczne do 100%.

Wiele osób wciąż nie ma zbyt dużej wiary w nanotechnologię i skuteczność wysokiej jakości powłok odblaskowych – dlatego zamiast słów pozwolę „przemówić” praktycznemu doświadczeniu. Klienci mogli sami sprawdzić, czy ta powłoka odblaskowa ThermoActive działa i czy według jej pomiarów jest w stanie obniżyć temperaturę w halach produkcyjnych.

A wynik ich pomiarów ? Przyznaję, wiedziałem jaki będzie. Zmierzyli sami temperaturę dachu hali produkcyjnej i różnica temperatur pomiędzy pomalowaną częścią dachu a częścią nie pomalowaną wyniosła około 32°C :

• dach nie pomalowany = 64°C,
• dach z powłoką ClimateCoating ThermoActive = 32°C.

Więcej o ThermoActive w naszych artykułach:

• Refleksyjna powłoka dachowa z doskonałą wydajnością chłodzenia
• Przegrzewający się dach? Radzimy, jak rozwiązać ten problem
• Upały w hali produkcyjnej? Jak obniżyć temperaturę?
• Temperatura dachu wpływa na koszty klimatyzacji
• Obniżenie temperatury pod dachem o 20°C
• Jak obniżyć temperaturę na poddaszu? Temperatura dachu niższa o 38°C
• Dach z Lexanu: redukcja temperatury i transfer ciepła
• Powłoka dachowa ClimateCoating ThermoActive
• Jak zaoszczędzić na kosztach klimatyzacji?

Pobór paszy i wody

Zmniejszenie pobrania paszy jest mechanizmem kompensacyjnym mającym na celu ograniczenie wewnętrznego wytwarzania ciepła. Pewna ilość ciepła jest wytwarzana podczas trawienia spożytej paszy. Ciepło to jest jednak dla zwierzęcia nadmiarem w podwyższonej temperaturze otoczenia. Dlatego ich organizm instynktownie opiera się pobraniu paszy objętościowej, która tworzy w żwaczu duże ilość ciepła w żwaczu. Reagują one zmniejszeniem spożycia paszy. Ograniczenie pobrania to jednak nie wszystko – upośledzone zostaje wykorzystanie spożytych składników pokarmowych. Wynika to prawdopodobnie z utraty energetycznych spowodowanych zwiększonym oddychaniem.

Normalne pobranie paszy wynosi od 15 do 24°C. Powyżej 35°C spożycie gwałtownie spada o 10 do 35%. Zmniejszone pobranie paszy było postrzegane jako główna przyczyna zmniejszenia produkcji mleka, ale autorzy z USA donoszą, że nawet przy wymuszonym żywieniu przetokowym krowy zestresowane w 32°C miały 10% spadek wydajności mlecznej w porównaniu z grupą hodowaną w 18°C.

W doświadczeniu w Nitrze krowy również zareagowały na 72-godzinną ekspozycję na wysokie temperatury powietrza (34°C) znaczącym zmniejszeniem pobrania paszy objętościowej. Spożycie siana i kiszonki zmniejszyło się o 21,4% w drugim dniu oraz o 37,3% i 16,5% w trzecim dniu. Pobranie wody wzrosło aż o 27,2%. Picie zimnej wody obniża temperaturę krwi, która przechodzi przez podwzgórze, a to ma wpływ na mechanizmy kontrolujące regulację pobrania paszy.

Wydajność mleka – wydajność mleka spada przy wysokiej temperaturze

Produkcja mleka ulega znacznemu zmniejszeniu. Pod wpływem wysokich temperatur przez 72 godziny (33 do 34°C przy wilgotności względnej 40 do 60%) wydajność mleka spadła o 16,4%. Alarmująco, gdy temperatura powietrza wzrasta powyżej 27°C, w połączeniu z silną ekspozycją na światło słoneczne, wydajność mleka spada nawet o 43%. I odwrotnie, wydajność mleka spada tylko nieznacznie, gdy na przemian występują wysokie i niskie temperatury.

Podczas wysokich temperatur zmienia się nie tylko ilość mleka, zmniejsza się również zawartość tłuszczu, białka i laktozy. W odpowiedzi na stres zwiększa się ilość komórek somatycznych. Ważne jest zacienienie poszczególnych budek. Wpływ wysokich temperatur na zawartość tłuszczu i białka w mleku związany jest ze zmniejszeniem pobrania pasz objętościowych i mniejszym spożyciem włókna lub mobilizacją rezerw tłuszczowych.

Wpływ na płodność

Pod wpływem wysokich temperatur zmienia się długość cyklu rujowego, występuje cichy estrus. Zmniejsza się odsetek zapłodnionych krów, wzrasta indeks inseminacji, a tym samym wydłuża się okres zasiedzenia i okres międzywycieleniowy. Ustala się kilka strategii, takich jak przesunięcie terminu inseminacji i transferu zarodków na okresy niższych lub łagodniejszych temperatur. Ważne jest, aby wiedzieć, że zwierzęta są najbardziej wrażliwe na wysokie temperatury w ciągu pierwszych dwóch dni po przyjęciu.

Inne środki obejmują stosowanie antyoksydantów. Glutation, tauryna i witamina E mogą zmniejszyć niekorzystny wpływ wysokich temperatur na zarodki. Odpowiednią metodą zwiększenia przeżywalności zarodków jest manipulowanie syntezą białek odpornych na szok termiczny. Jednakże, nie zostało jeszcze zweryfikowane, czy użycie tych wysoce odpornych białek może zwiększyć przeżywalność zarodków po matczynym stresie cieplnym i innych szokach.

Należy zwrócić uwagę na cielęta i krowy zasuszone. W przypadku narażenia na wysoką temperaturę otoczenia w ciągu ostatnich trzech miesięcy cielenia, tempo przepływu krwi i stężenia hormonów w układzie matczynym i płodowym. Istnieją dowody, że zmniejsza się ilość immunoglobulin w siarze, co powoduje osłabienie układu odpornościowego. Skutkuje to zmniejszeniem żywej masy urodzeniowej cieląt i gorszą żywotnością, co objawia się ich opóźnionym wstawaniem i ssaniem siary.

U cieląt urodzonych latem stwierdzono zmniejszone przyrosty masy ciała podczas odchowu w porównaniu z cielętami urodzonymi jesienią i zimą. Ale to nie wszystko. W ramach długoterminowego
monitoringu w VÚZV Nitra stwierdziliśmy, że jałówki urodzone latem miały najniższą produkcję mleka w normalnej laktacji, a krowy mleczne cielące się latem miały również najniższą wydajność mleka.

Zachowanie krów

Wysoka temperatura wpływa również na zachowanie krów. Zwiększa się czas stania i częstotliwość picia. Zaburzone zostają ustalone wzorce zachowań. Zwiększa się częstotliwość pobierania paszy, ale czas karmienia ulega znacznemu skróceniu. Krowy mleczne stają się nerwowe, zdezorientowane. Czają się w najzimniejszych częściach obory, w wilgotnych korytarzach. Podczas letnich ekstremów krowy mleczne wolą przebywać na zewnątrz i kradną miejsca w cieniu lub w cieniu.

W badaniach na Florydzie, gdzie krowy są trzymane na zewnątrz bez możliwości przebywania w cieniu wiaty lub obory, stwierdzono, że w godzinach nocnych spożywają ponad 44% paszy. Uwaga, nawet krowy mleczne mogą dostać udaru cieplnego! Objawy są podobne jak u ludzi – nieskoordynowane ruchy, senność i drgawki. Ważne jest, aby zapewnić zwierzętom cień zarówno na pastwisku, jak i na padoku.

prof. JAN BROUČEK, DrSc., PhD.

NPPC – Instytut Badawczy Produkcji Zwierzęcej Nitra