Copyright 2019

Katarzyna Walkowiak
Zakład Hodowli Bydła i Produkcji Mleka, UP we Wrocławiu

 

W poszczególnych porach roku zmienia się nie tylko pogoda, ale także warunki mikroklimatyczne w oborach, w tym temperatura powietrza i wilgotność. Te dwa czynniki tworzą ze sobą różne kombinacje mające znaczenie dla zdrowia i dobrostanu krów mlecznych. Odkąd produkcja mleczna znacząco wzrosła, mało uwagi poświęca się zdolności termoregulacyjnej zwierząt, zapominając że jest ona ściśle powiązana z wydajnością bydła mlecznego.

 

 

Co to jest stres cieplny?

                Każdy organizm ma właściwą dla siebie temperaturę otoczenia, w której czuje się najlepiej. W takich warunkach organizm jest najbardziej produktywny przy najmniejszych kosztach fizjologicznych. Produkcja ciepła wewnętrznego regulowana jest przez system nerwowy, endokrynologiczny, regulację apetytu i procesów trawiennych, zmiany aktywności układu oddechowego oraz syntezy białek. Temperatura środowiska zewnętrznego reguluje pobranie paszy, wielkość produkcji i proces termoregulacji, które to czynniki mają znaczny wpływ na ilość wytwarzanego ciepła przez organizm. Strefa komfortu cieplnego osobnika zależy od gatunku, rasy, wieku, żywienia, warunków utrzymania, wielkości produkcji, izolacji tkanek wewnętrznych (skóra, warstwa tłuszczowa), gęstości sierści, a nawet behawioru zwierzęcia. Dotyczy to także krów, dla których optymalną temperaturą jest 8-16ºC (dla krów w laktacji do 25ºC). Przebywanie ich w otoczeniu przekraczającym tę granicę powoduje wystąpienie tzw. stresu cieplnego (od ok. 25-27ºC), kiedy zwierzęta nie są już w stanie same ochłodzić własnego organizmu. Pierwszymi objawami stresu cieplnego u krów, występującymi już w temperaturze otoczenia od 20ºC, są:

■             nadmierna potliwość,

■             zwiększone ślinienie,

■             apatia,

■             szybsze oddechy (ok. 50-60 oddechów/min. przy 25ºC i >100 oddechów/min przy ok. 32ºC),

■             zwiększone pragnienie,

■             zmniejszony apetyt,

■             wzrost temperatury ciała pow. 38,6ºC.

                Metabolizm zwierzęcia jest zawsze w stanie równowagi dynamicznej, w której dopływ

substancji odżywczych jest równoważony przez procesy kataboliczne i anaboliczne zachodzące w organizmie. Pomimo postępów w zakresie utrzymania odpowiednich warunków zootechnicznych w pomieszczeniach inwentarskich, stres cieplny jest kwestią męczącą hodowców bydła na całym świecie. Dlaczego problem ten jest tak dokuczliwy? Przekroczenie warunków komfortu cieplnego skutkuje uruchomieniem mechanizmów obronnych, mających na celu pozbycie się nadmiaru ciepła i ograniczenie niekorzystnego działania wysokiej temperatury na organizm. Przy najbardziej niekorzystnej kombinacji – wysokiej temperaturze i wysokiej wilgotności powietrza – krowa nie jest w stanie pozbyć się nadmiaru ciepła, co powoduje wzrost temperatury ciała i zaburzenie termoregulacji. Niekorzystne objawy załamania mechanizmów obronnych ujawniają się najpierw u krów wysokowydajnych, a następnie u reszty stada. Stres cieplny upośledza produkcję, płodność i zdrowie bydła mlecznego. Ostatecznym skutkiem są reakcje behawioralne i zaburzenia fizjologiczne, organizm krowy walczy o utrzymanie pracy najważniejszych organów, niekoniecznie mających największe znaczenie dla hodowcy.

                By móc przewidzieć wystąpienie stresu cieplnego opracowano złożone indeksy. Jednym z najczęściej stosowanych jest wskaźnik THI (ang. temperature humidity index), uwzględniający temperaturę termometru suchego w ºC (Tdb) oraz wilgotność względną powietrza w % (RH) (patrz artykuł pt. „Krowy w stresie cieplnym” prof. M. Lipińskiego).

Jakie są konsekwencje stresu cieplnego?

  • Dla zdrowia krowy

Temperatura ciała wykazuje dużą podatność na upały, dlatego może być czułym wskaźnikiem występowania stresu cieplnego. W sezonie letnim temperatura rektalna nawet 1/3 stada może wynosić >39,5ºC. Podwyższenie temperatury ciała podnosi także temperaturę treści żwacza, co spowalnia namnażanie się mikroflory. Zaburzenie pracy przedżołądków może być także następstwem obniżonego wydzielania somatotropiny i hormonów tarczycy regulowanego przez przysadkę mózgową. Maleje zawartość kwasu octowego oraz pH w żwaczu. Dochodzi do spowolnienia motoryki przedżołądków, mniejszego dopływu krwi do nabłonka żwacza, a wszystko to skutkuje powstaniem idealnych warunków do rozwoju kwasicy.

                Ogólne upośledzenie mechanizmów odpornościowych krowy otwiera tzw. „wrota zakażenia” dla najczęściej występujących chorób zakaźnych bydła: BVD, IBR, gorączka Q, chlamydioza, grzybice. Mniejsza skuteczność działania mechanizmów obronnych wraz ze słabszym domykaniem zwieracza kanału strzykowego w czasie upałów prowadzi do zapaleń wymion. Dlatego latem tak ważna jest prawidłowa technika i higiena doju. Nasilenie inwazji much w gorące dni jest jedną z ważniejszych przyczyn częstszego występowania mastitis. Przenoszą one patogeny ze środowiska do ran czy ujścia kanału strzykowego, czyli do miejsc, z których najłatwiej mogą dostać się do wnętrza organizmu. Obecność dużej ilości owadów wokół zwierząt drażni je, powoduje stres, co skutkuje jeszcze mniejszym pobraniem paszy, a ciągłe poddenerwowanie zwiększa wrażliwość krów na infekcje.

                W skrajnych przypadkach stres cieplny może prowadzić do śmierci zwierząt.

  • Dla wydajności

Upał wpływa negatywnie na wydajność bydła mlecznego. Notuje się zmniejszenie produkcji mlecznej o 10-25%, co następuje zwykle po 2-4 dniach od wystąpienia stresu cieplnego, przy wskaźniku THI=72. Spadek wydajności wynosi od 0,2 do 0,88 kg mleka na 1 jednostkę THI. Badania przeprowadzone na Uniwersytecie w Arizonie wykazały spadek wydajności u wysokowydajnych krów już przy wartości THI=68. Przy wzroście wydajności mlecznej krowy z 35 na 45 litrów/dzień spada próg jej wrażliwości na wysoką temperaturę o 5ºC.

                Spożycie składników odżywczych przez krowę jest ściśle powiązane z produkcją mleka. Składniki pokarmowe są metabolizowane przez organizm, w wyniku czego powstaje ciepło, które przyczynia się do utrzymania właściwej temperatury ciała. Stres cieplny powoduje natychmiastowy spadek pobrania ilości suchej masy paszy (nawet o około 28%), by zmniejszyć produkcję ciepła przez organizm. Do niedawna zakładano, że to właśnie mniejsza ilość substancji odżywczych dostarczanych organizmowi powoduje spadek produkcji mleka. Jednak z najnowszych badań wynika, że to tylko połowa przyczyny. Upał wpływa bezpośrednio i pośrednio na obniżenie wydajności mlecznej, która zależy także m.in. od mniejszego wydzielania hormonu wzrostu, mniejszej ekspresji genów białek mleka, obniżonego przepływu krwi do wymion.

                Innym wytłumaczeniem zmniejszonej wydajności mlecznej jest dysfunkcja wątroby spowodowana upałem, która może objawiać się zmianą wrażliwości organizmu na działanie substancji odżywczych lub związków endokrynologicznych. Takie zmiany mogą bezpośrednio wpływać na zmianę kluczowych szlaków metabolicznych. Naukowcy twierdzą, że stres cieplny powoduje zmiany ekspresji genów odpowiedzialnych m.in. za glukoneogenezę. U krów przebywających w upalnych warunkach może dochodzić do zmniejszenia stężenia glukozy we krwi, a w rezultacie do hipoglikemii. Konsekwencją tych wszystkich zmian zachodzących w organizmie krowy jest zmniejszona podaż glukozy w gruczole mlekowym, co przyczynia się do spadku wydajności mlecznej.

                U krów wysokocielnych, poddanych stresowi cieplnemu, stężenie hormonów łożyskowych i oksytocyny jest niższe, co wpływa na mniejszy wzrost gruczołu mlecznego i produkcję mleka po porodzie. Długie dni w sezonach letnich powodują zwiększone wydzielanie prolaktyny. Gdy stężenie tego hormonu u krów w okresie zasuszenia wzrasta, powoduje zmniejszenie wydajności mlecznej w kolejnej laktacji. Podobny mechanizm może zostać wywołany przez stres cieplny, zmniejszając zdolność komórek wymienia do proliferacji, a w wyniku tego prowadzić do spadku wydajności.

                W wyniku stresu cieplnego notuje się nie tylko zmniejszoną wydajność, ale także pogorszenie składu mleka, w tym spadek zawartości tłuszczu i białka. Jest on większy u krów wieloródek niż u jałówek. Zwiększa się udział długołańcuchowych kwasów tłuszczowych w tłuszczu mleka w porównaniu do kwasów krótkołańcuchowych (C6 - C14). Wyniki badań naukowych potwierdzają większą wydajność oraz większą zawartość tłuszczu w mleku u krów, które w okresie zasuszenia przebywały w warunkach komfortu termicznego, niż u krów narażonych w tym czasie na upały.

                W czasie upałów dochodzi do zmiany pH płynów ustrojowych, zwiększenia procesów oksydacyjnych w organizmie, które uszkadzają komórki a tym samym przyczyniają się do zwiększenia zawartości komórek somatycznych w mleku.

  • Dla reprodukcji

W upalnych warunkach środowiskowych zauważa się zmniejszenie wskaźnika zapłodnień, większą śmiertelność zarodków, wydłużenie okresu międzywycieleniowego. Niepłodność spowodowana stresem cieplnym może wynikać z przyczyn bezpośrednich, jak i pośrednich. Bezpośrednie jego działanie na cechy reprodukcyjne zwierząt to m.in. obniżenie jakości gamet. W wyniku stresu cieplnego spada poziom progesteronu i estradiolu we krwi, przez co ruja jest trudniejsza do rozpoznania i trwa krócej, nawet o 8 godzin. Cykle rujowe są przez to mniej regularne. Wpływ pośredni stresu cieplnego na zdolności reprodukcyjne polega na mniejszym pobraniu suchej masy paszy, co wpływa na pogłębienie ujemnego bilansu energetycznego po porodzie, a to z kolei powoduje obniżenie płodności. Innymi problemami są choroby układu rozrodczego, np. większa częstość występowania torbieli jajników u krów poddanych stresowi cieplnemu. Strategią zwalczania niepłodności jest terapia hormonalna, nastawiona głównie na przyspieszone dojrzewanie pęcherzyków jajnikowych.

                Oprócz negatywnego wpływu stresu cieplnego na krowy, odnotowuje się także mniejszą masę urodzeniową cieląt od matek narażonych na wysokie temperatury otoczenia w ostatnim stadium cielności. Sugeruje to związek stresu cieplnego ze wzrostem i rozwojem płodu. Dodatkowo obniżona jest bierna odporność cieląt, poprzez mniejszą zawartość immunoglobulin IgG w siarze. Dodatkowo prenatalny stres cieplny może mieć wpływ na oś HPA płodu i zmianę wrażliwości na stres u cielęcia.

                Obok znanych powszechnie strat produkcyjnych, nieefektywność reprodukcji jest mniej oczywistym ale również ważnym skutkiem stresu cieplnego krów mlecznych, który trwa jeszcze kilka tygodni po osiągnięciu przez zwierzę komfortu cieplnego.

                Wyniki przeprowadzonych badań wskazują na niekorzystną współzależność genetyczną między cechami produkcyjnymi, reprodukcyjnymi i wskaźnikiem THI. Wyniki te potwierdzają założenie, że intensywna selekcja krów na wysoką wydajność powoduje ich większą wrażliwość na stres cieplny.

Co robić?

                By zapobiec wystąpieniu stresu cieplnego należy zapewnić w oborze odpowiednie warunki mikroklimatyczne (temperaturę i wilgotność). W tym celu stosowane są np. zraszacze niskociśnieniowe, które chłodzą ciała krów przez zraszanie ich wodą. Najczęstszym i najefektywniejszym sposobem ochłodzenia pomieszczeń inwentarskich jest zamontowanie wentylacji mechanicznej w postaci np. mieszaczy powietrza. By spełniały swoją funkcję powinny być załączane dopiero przy wystąpieniu niesprzyjających warunków cieplno-wilgotnościowych. Na pastwiskach i w oborach wolnostanowiskowych sprawdza się stosowanie różnego rodzaju zacienień, w postaci pasów zadrzewienia lub wiat.

                Zapobieganie negatywnym skutkom upałów poprzez różnego typu systemy chłodzenia zwiększa pobranie suchej masy paszy, zmniejsza częstotliwość oddechów oraz temperaturę rektalną krów, a przez to przyczynia się do większej ich wydajności mlecznej w porównaniu z osobnikami narażonymi na stres cieplny. Dodatkowo zwierzęta takie spędzają więcej czasu na odpoczynku, co może sugerować, że czują się bardziej komfortowo, a przez to większy jest poziom ich dobrostanu w porównaniu z osobnikami przebywającymi w niesprzyjających warunkach mikroklimatycznych.

                Innym rozwiązaniem jest stosowanie dawki pokarmowej o wysokiej koncentracji składników odżywczych i minimalnej zawartości włókna. Dodatek chronionego tłuszczu i białka w paszy zmniejsza produkcję metabolicznego ciepła przez organizm, a odpowiednio zbilansowana mieszanka mineralna (zwłaszcza w Na, K, Cl, SO) odgrywa kluczową rolę w procesach termoregulacyjnych. Przeprowadzone badania naukowe dowodzą, że suplementacja chromu w dawce 6 mg/dzień dla każdego osobnika minimalizuje negatywne skutki stresu cieplnego u bydła mlecznego, dzięki zmniejszeniu stężenia kortyzolu we krwi i podniesieniu poziomu insuliny, co wiąże się ze zwiększonym pobraniem suchej masy paszy.

                Instalacja urządzeń chłodzących w oborach to dość kosztowna inwestycja, więc częściej stosowanym alternatywnym i tańszym sposobem przeciwdziałania stresowi cieplnemu jest manipulacja dietą krów. Odpowiednie zarządzanie terminami wycieleń krów może być także niezawodną strategią zmniejszenia sezonowej zmienności wydajności mlecznej.

Podsumowanie

                Ocieplenie klimatu oraz selekcja zwierząt coraz bardziej wrażliwych na warunki środowiskowe doprowadziło do powstania zjawiska zwanego stresem cieplnym. W świetle dramatycznego wzrostu produkcji mleka w ciągu ostatnich 25 lat jest prawdopodobne, że negatywny wpływ stresu cieplnego na produkcję mleczną nasilił się u nowoczesnych, wysokowydajnych krów mlecznych. Spadek produktywności i wydajności reprodukcyjnej zwierząt gospodarskich przebywających w upalnych warunkach środowiskowych jest znanym zjawiskiem, które ogranicza wysoką produkcję hodowli bydła mlecznego.

                Negatywne skutki stresu cieplnego na produkcję zwierząt gospodarskich osiągane są ​​zawsze w połączeniu z negatywnym jego wpływem na parametry fizjologiczne oraz dobrostan zwierząt. Nawet minimalne pogorszenie się parametrów wydajności zwierząt podczas upału może być skutkiem stresu cieplnego. Jeśli zmiany te nie będą zauważone w odpowiednim czasie przez osoby opiekujące się zwierzętami, prędzej czy później hodowca odczuje tego konsekwencje. Nieprzyjemne skutki upałów odczuwają więc nie tylko zwierzęta, ale i ich właściciele. Koszty leczenia i mniejsze zyski ze sprzedaży mleka powodują często bardzo duże straty finansowe.

                Wysokie standardy dobrostanu krów powinny być najważniejszym aspektem przemysłu mleczarskiego, a strategie redukcji stresu cieplnego jak najlepiej opracowane, by pozwolić krowom na wykazanie swojego potencjału genetycznego w optymalnych warunkach produkcyjnych.