Wydruk strony Farmer.pl - portal nowoczesnego rolnika

Techniczne rozwiązania do walki ze stresem cieplnym

Autor: dr hab. Marcin Gołębiewski, Aleksandra Kalińska, Daniel Radzikowski

Dodano: 13-06-2020 06:52

Na czas trwania wysokich temperatur warto wyposażyć oborę w rozwiązania pozwalające poprawić komfort termiczny wysokowydajnych krów mlecznych.

W ostatnich kilku latach doświadczamy odczuwalnego wzrostu średnich temperatur praktycznie we wszystkich sezonach w trakcie roku. Z punktu widzenia producentów mleka szczególnie istotne są te, które dotyczą okresów wysokich temperatur, np. 30-40°C. Takie temperatury stwarzają suboptymalne warunki do funkcjonowania organizmu krów, szczególnie tych najbardziej produkcyjnych, o najintensywniejszym metabolizmie. Krowy charakteryzujące się wysoką produkcją mleka są w stanie utrzymywać stałą temperaturę ciała, kiedy temperatura otoczenia nie przekracza 25°C. 

Termoregulacja organizmu krowy

Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób krowy regulują swoją ciepłotę ciała, funkcjonowanie ich organizmu można porównać do działania pieca (zdjęcie poniżej). 

Tak jak spalane w piecu paliwo jest źródłem produkowanego ciepła, tak spalane oraz metabolizowane w organizmie zwierzęcia składniki pokarmowe (węglowodany, tłuszcze i białka) są wykorzystywane do produkcji energii, a ich nadmiar w postaci ciepła musi zostać odprowadzony do środowiska. Bydło, podobnie jak inne organizmy stałocieplne, dąży do tego, aby ilość ciepła wyprodukowanego i uwolnionego do środowiska była zbliżona, tak aby ich temperatura ciała była stała. Ten specyficzny termostat u bydła wyregulowany jest na 38,3-38,6°C. Gdy bydło wyeksponowane jest na niskie temperatury, uruchamiane są mechanizmy zatrzymania ciepła w organizmie, tak aby temperatura ciała nie spadła poniżej fizjologicznych wartości. Z kolei w trakcie upałów organizm krowy robi wszystko, aby pozbyć się nadmiaru ciepła, co niestety odbywa się kosztem ograniczania pobrania paszy. W rezultacie, w trakcie stresu cieplnego obserwuje się wzrost temperatury ciała zwierząt, tzw. hipertermię. W związku z tym wysokie temperatury i brak możliwości oddania ciepła do otoczenia mogą prowadzić do poważnych zmian w organizmie, a nawet do śmierci zwierzęcia. Stres cieplny powoduje również zmiany fizjologiczne w układzie pokarmowym i hormonalnym. Występują wtedy m.in.: wzrost obwodowego przepływu krwi oraz oddechu, pocenie się, szukanie miejsca do schłodzenia, co niestety nie wpływa dobrze na produkcyjność. Obserwuje się wówczas zmieniony metabolizm składników odżywczych, powodujący obniżenie wydajności. Widoczny jest spadek produkcji mlecznej o 10-25 proc. Im więcej krowy produkują mleka, tym metabolizm jest większy i większa jest jego produkcja. W związku z tym krowom mlecznym jest bardzo trudno efektywnie regulować ciepłotę ciała w czasie stresu cieplnego ze względu na fakt, że laktacja powoduje ogromny wzrost produkcji ciepła, które nie może być łatwo usunięte do otoczenia. W praktyce oznacza to, że przy takiej samej temperaturze otoczenia u krów w laktacji można obserwować objawy stresu cielonego, a u zasuszonych mogą one nie być widoczne.

Ciepło wymieniane jest między organizmem krowy a otoczeniem na cztery różne sposoby. Trzy z nich, tj. przewodzenie (kondukcja), konwekcja i promieniowanie, zachodzą w tempie zależnym od wielkości gradientu między temperaturą powierzchni zwierzęcia a temperaturą obiektu lub ośrodka w środowisku, w którym zwierzę wymienia ciepło. Podczas kondukcji ciepło przekazywane jest z cieplejszej substancji do chłodnej substancji bez ich poruszania się, np. od krowy do powietrza lub od krowy do legowiska. Konwekcja z kolei polega na przekazywaniu ciepła z substancji cieplejszej do chłodniejszej, w której obie substancje poruszają się względem siebie. Przykładem jest poruszająca się krowa lub bydło wyeksponowane na ruch powietrza. Podczas promieniowania następuje wymiana energii między krową a słońcem lub między zwierzęciem a przedmiotami, takimi jak podłoga, dach, drzewa itp. Załóżmy na przykład, że temperatura skóry krowy wynosiła 30°C, a temperatura otoczenia wynosiłaby 26°C, wówczas możliwe byłoby oddanie przez krowę ciepła do powietrza na drodze przewodzenia i konwekcji. Natomiast przy temperaturze 32°C zwierzę doświadczyłoby wzrostu netto ciepła z powietrza (mechanizmy te by nie zadziałały). Jak wskazuje powyższy przykład, mechanizmy (konwekcja, kondukcja, promieniowanie) oddawania ciepła z organizmu krowy stają się nieskuteczne, gdy zmniejsza się gradient między temperaturą otoczenia a temperaturą skóry krowy. W tej sytuacji dominuje inny mechanizm termoregulacji – parowanie (ewaporacja) wody. W tym przypadku krowy odparowują wodę z powierzchni skóry, na której pojawia się ona w wyniku pocenia się, deszczu czy polewania wodą, jak również podczas oddychania lub podczas wydychania powietrza z dróg oddechowych. Przekształcanie wody z fazy ciekłej do fazy gazowej wymaga dużych ilości energii (ciepła). Aby odparować 1 l wody, potrzeba ponad 500 razy więcej ciepła niż w przypadku podniesienia temperatury tej wody o 1°C. Dlatego krowy poddane stresowi zwiększają szybkość pocenia się i oddychania, aby stracić ciepło przez parowanie. Efektywność ewaporacji nie zależy jedynie od temperatury, ale również od wilgotności powietrza. Przy bardzo wysokiej wilgotności niewiele ciepła jest tracone przez pocenie się i dyszenie. W połączeniu z ekspozycją na wysokie temperatury powietrza krowa w wilgotnym środowisku ma bardzo ograniczone możliwości pozbycia się nadmiaru ciepła.

Zacienienie

Pierwszym krokiem, który należy podjąć, aby złagodzić skutki wysokiej temperatury, jest ochrona krów przed bezpośrednim promieniowaniem słonecznym. Zacienienie, naturalne lub sztuczne, jest jedną z najłatwiejszych i najtańszych metod minimalizacji ciepła pochodzącego z promieniowania słonecznego. Niestety, metoda ta nie pozwala na obniżenie ani temperatury powietrza, ani wilgotności względnej w bezpośrednim otoczeniu krów. Ponadto dobra izolacja termiczna dachu obory to kolejne rozwiązanie, które może ograniczyć niekorzystne skutki wysokiej temperatury otoczenia. W ciepłe dni izolacja zmniejsza dopływ ciepła do budynku i utrzymuje go w niższej temperaturze.

System z powietrzem chłodzonym wodą

Systemy chłodzenia ewaporacyjnego wykorzystują energię z powietrza do odparowywania wody. Parowanie wody do ciepłego powietrza obniża jego temperaturę i jednocześnie zwiększa jego wilgotność względną. Do atomizacji drobin rozpylanej wody używane są wysokociśnieniowe (> 200 psi) systemy zamgławiające integrujące dysze zamgławiające z wentylatorami, za pomocą których rozpraszają bardzo drobne kropelki wody do otaczającego powietrza. W miarę wydzielania się kropel mgły są one natychmiast przenoszone do strumienia powietrza wentylatora, gdzie następnie odparowują, pochłaniając znaczne ilości pary wodnej. Zwierzęta są schładzane poprzez ich bezpośredni kontakt ze schłodzonym powietrzem oraz podczas jego wdychania.

Badania naukowe wskazują, że system wentylacji schłodzonym powietrzem o temperaturze 5-10°C poniżej temperatury otoczenia (32-37°C) wpłynął na zmniejszone tempo oddychania zwierząt. Zaobserwowano zwiększone spożycie paszy i produkcję mleka oraz obniżoną temperaturę rektalną i częstość oddychania, gdy krowy miały dostęp do schłodzonego powietrza. Wykazano, że schłodzone o 10°C powietrze, przy temperaturze oscylującej w trakcie dnia wokół 32-35°C, spowodowało wzrost produkcji mleka o 19 proc. w porównaniu do grupy krów nieobjętych chłodzeniem. Ponadto stwierdzono, że warunkiem koniecznym do powodzenia funkcjonowania systemu chłodzonego powietrza jest zapewnienie krowom cienia. Aby możliwe było uniknięcie stresu cieplnego krów, powietrze powinno być schłodzone o ok. 4°C poniżej temperatury ciała.

Chłodzenie ewaporacyjne

Moczenie, a następnie odparowywanie wody ze skóry bydła jest jedną z najbardziej efektywnych metod usuwania ich ciepła. Jednak gdy temperatura otoczenia przekroczy temperaturę ciała zwierzęcia, chłodzenie tą metodą może stać się jedyną efektywną metodą chłodzenia krów. Najskuteczniejszą metodą byłoby, oczywiście, zainstalowanie klimatyzacji, która powoduje obniżenie zarówno temperatury powietrza, jak i wilgotności względnej. Jednak ze względu na koszty energii oraz problemy z utrzymaniem systemu w warunkach obory to rozwiązanie nie jest praktycznie wykorzystywane. Możliwym rozwiązaniem jest natomiast wprowadzenie wody do powietrza, gdy wtłaczane jest ono do budynku dla krów. W przypadku świń i drobiu często stosuje się kombinację wentylacji tunelowej i chłodzenia ewaporacyjnego. Ostatnio systemy te znalazły zastosowanie również w oborach. Ten system wentylacji jest szczególnie polecany w sytuacji suchego i gorącego lata, czyli wysokiej temperatury przy niskiej względnej wilgotności powietrza. Należy podkreślić, że wraz ze wzrostem wilgotności względnej i/lub spadkiem temperatury, niestety, obniżeniu ulega skuteczność tego systemu.

Wentylatory

Wentylatory są jednym z najpopularniejszych urządzeń wybieranych do poprawy mikroklimatu obory. Najpopularniejsze są wentylatory pionowe, charakteryzujące się wydajnością od 0,2 do 2,5 m3/s i średnicą 0,6-1 m. Ważne, aby były one właściwie rozmieszczone w oborze, w odległości równej 10-krotności ich średnicy oraz ustawione tak, aby kierunek nawiewu był zgodny z kierunkiem najczęściej wiejących wiatrów i przechylone w dół, aby skierować przepływ powietrza w punkt bezpośrednio poniżej linii nawiewu kolejnego wentylatora. W oborach, w których zainstalowano wentylatory, krowy charakteryzowały się niższą temperaturą rektalną (o 0,4°C) i częstością oddechów (o 11 oddechów/min) oraz wyższym wskaźnikiem zacieleń (o 30 proc.) w porównaniu z krowami z grupy kontrolnej. Wentylowane osobniki wykazywały także wyższe pobranie paszy (o 0,6 kg dziennie) i wyprodukowały o 1 kg mleka/dobę więcej.

Alternatywą dla wentylatorów pionowych są poziome o dużej rozpiętości i niskiej prędkości. Zazwyczaj wentylatory te charakteryzują się średnicą 2,4-7,5 m i instaluje się je w odległości 12-18 m od siebie. Wentylatory poziome pracują z prędkością ok. 50 obrotów na minutę i przenoszą 50-200 m3/s powietrza. W przypadku wysokich temperatur oraz wilgotności bez systemu schładzania powietrza rozwiązanie to jest mało efektywne i w znikomy sposób wpływa na obniżenie stresu cieplnego krów.

Wentylacja tunelowa

Wentylacja tunelowa to kolejna opcja, która polega na zwiększeniu prędkości przepływu powietrza w oborze w celu zmniejszenia stresu cieplnego. W tym systemie wentylacji wykorzystuje się duże wentylatory (o średnicy 1,2-1,8 m), które wymuszają bardzo szybki (1-3 m/s) przepływ powietrza, co wpływa na powstanie korzystnego efektu chłodzenia krów przez konwekcję. Cały wlot powietrza znajduje się na jednej ścianie szczytowej obory, a wszystkie wentylatory wyciągowe znajdują się na przeciwległym końcu. Właściwie zaprojektowane systemy tunelowe wyposażone w systemy ewaporacyjne obniżyły wskaźnik THI nawet o 4,9 jednostki, co spowodowało zmniejszenie temperatury rektalnej krów (o 0,4-1,0°C) i częstości oddychania (o 2-22 oddechów/min) oraz zwiększenie pobrania paszy (o 0,3-2,0 kg/dobę) i wydajności mleka (o 0,3-5,3 kg/dobę).
Zraszacze

Zraszacze generują krople, które mają za zadanie zwilżać sierść i skórę krowy. Z kolei wentylatory wymuszają ruch powietrza, powodując schłodzenie ewaporowanej powierzchni. W zraszaczach najczęściej używa się dysz niskociśnieniowych (10-40 psi), o natężeniu przepływu 0,75-2 l/min. Krowy powinny być zraszane przy stole paszowym (1,5 l wody na szt.) przez 60 s, a następnie przez 4 minuty suszone przy prędkości strumienia powietrza ok. 10 km/h. Badania potwierdzają wysoką efektywność tego systemu. Krowy osiągały normalną temperaturę ciała i częstość oddychania już po 2 godzinach od rozpoczęcia zraszania ich wodą.

Podsumowując, pierwszym działaniem związanym z likwidacją stresu cieplnego krów powinno być stworzenie im zacienionego miejsca, szczególnie legowisk. Aby właściwe zaplanować system chłodzenia krów w oborze, należy brać pod uwagę zarówno warunki temperaturowe, jak i wilgotność względną. Nie wolno polegać wyłącznie na jednym systemie schładzania krów. Schładzanie ewaporacyjne będzie bardzo efektywne w przypadku wysokich temperatur i niskiej wilgotności powietrza. W większości przypadków warto jest rozważyć zainstalowanie systemu zraszaczy w strefie żywieniowej krów. Podejmując decyzję, jaką instalację wybrać, należy rozważyć również koszty jej montażu i eksploatacji.▪

×