Борьба с тепловым стрессом у дойных коров

Тепловой стресс возникает, когда нарушается нормальная терморегуляция и организм животного не в состоянии устранить накопившееся избыточное тепло. Зона температурного комфорта дойных коров находится в пределах 9–11 °С при относительной влажности воздуха 65–70 %. Благодаря системе адаптации даже в диапазоне от 0 до 20 °С изменения молочной продуктивности и физиологических показателей у животных, как правило, не наблюдается. Однако при более высоких температурах возможностей организма справиться с температурным стрессом может не хватать.

Антанас Закараускас, заместитель директора по инновациям холдинговой компании «Алникор», доктор аграрных наук (ЕС), профессор
Виталий Качан, менеджер по продажам холдинговой компании «Алникор»,
Дмитрий Воронов, начальник научно-исследовательского отдела холдинга «Алникор»

Дойная корова имеет повышенную тепловую нагрузку, вызванную высокой молочной продуктивностью. Эффект накопления тепла усиливается при повышении уровней температуры и влажности в окружающей среде. Принято считать, что эти проблемы наиболее выражены в географических районах, где летний сезон длинный и знойный. Однако погодно-климатические рекорды последних лет в наших широтах указывают на то, что в Беларуси коровы также могут испытывать тепловой стресс.

Тепловой стресс — это состояние адаптации организма, возникающее в результате воздействия внешних сил, которые вызывают повышение температуры тела и нарушают физиологические процессы. Чрезмерный поток тепла на организм, помимо истощения систем адаптации к перегреву и снижения лактации, может привести даже к смерти.

Основные переменные, ведущие к возможному тепловому стрессу, — температура окружающей среды и относительная влажность воздуха. Соотношение этих показателей выражается в индексе температуры и относительной влажности — температурно-влажностном индексе (ТВИ) от английского Temperature-Humidity Index (THI).

Этот безразмерный индекс был впервые введен в 1959 году для описания влияния температуры окружающей среды на людей. Но в 2015-м он был адаптирован для демонстрации тепловых условий, вызывающих тепловой стресс у молочного скота, группой исследователей под руководством De Rensis. В определенной точке состояния окружающей среды формируются условия, при которых возникает риск теплового стресса у коров (см. табл.).

Температурно-влажностный индекс подразделяется на категории, которые потенциально указывают уровень теплового стресса. Определено, что ТВИ < 68 находится вне зоны термической опасности для коров. Легкие признаки теплового стресса наблюдаются при ТВИ от 68 до 74. При такой температуре и влажности корова не может сама удалить избыточное тепло. В итоге общая температура тела животного повышается, начинается перегрев. Мы измеряем температуру ректально, но стоит помнить, что она изменяется и в рубце. С одной стороны, повышенная температура рубца ускоряет ферментацию корма. Но с другой — из-за гипертермии (гипертермия — увеличение температуры тела выше нормы; у КРС нормой является 37,5–39,5 °С. — Прим. ред.) падает потребление сухого вещества, коровы выбирают из кормовой смеси концентраты, что приводит к ацидозу. Нарушается рН, ухудшается переваривание и всасывание питательных веществ, развивается дисбаланс микроорганизмов. Для стабилизации кислотно-щелочного равновесия у коров предназначена буферная система слюны. Но далеко не всегда ее достаточно. Значит, при тепловом стрессе есть реальная проблема контроля рН рубца и предотвращения развития субклинического или клинического ацидоза.

ТВИ ≥ 75 приведет к резкому снижению продуктивности. Значение ТВИ обычно является основным определяющим фактором для принятия решений, связанных с профилактикой теплового стресса.

Напомним отличительные признаки теплового стресса.

При легкой стадии надои молока снижаются: чем выше уровень стресса, тем сильнее уменьшается количество надоенного молока.
Меняется состав молока: уменьшается содержание жира, а при длительном влиянии высоких температур начинает снижаться белок.
Увеличиваются частота дыхания, потоотделение, потребление воды, слюноотделение (вплоть до пены).
Уменьшаются потребление корма, время лежки (отдыха), частота и продолжительность жвачки.
Изменяются показатели крови и гормональный баланс.
Нарушается функция иммунной и репродуктивной систем.

Во время теплового стресса лежка коров уменьшается до минимума, потому что повышенная потребность в кислороде вызывает необходимость увеличить частоту дыхания. А дышать корове легче стоя. Если коровы не лежат, то им не хватает отдыха, растет нагрузка на конечности. Именно поэтому во время теплового стресса нужно уделять дополнительное внимание состоянию копыт.

У лактирующих молочных коров повышена чувствительность к тепловому стрессу по сравнению с сухостойными. Это было доказано еще в 1990 году Purwanto. Из-за положительной взаимосвязи между надоем молока и выработкой тепла коровы с более высокой продуктивностью сильнее подвержены тепловому стрессу, чем животные с низкой продуктивностью.

Когда корова подвергается тепловому стрессу, незамедлительным механизмом адаптации является снижение потребления корма, что приводит к уменьшению объема питательных веществ, используемых для синтеза молока. Одновременно происходит усиление интенсивности основного обмена, вызванное активацией терморегуляторной системы. Тепловой стресс может увеличить интенсивность метаболических процессов на 7–25 %, что выражается в высокой потребности в питательных веществах и энергии. Это еще больше усугубляет как существующий метаболический стресс, так и снижение молочной продуктивности. Однако было установлено, что после начала развития теплового стресса снижение молочной продуктивности происходит с отставанием в 24–48 часов. Следовательно, негативное влияние высоких температур важно профилактировать заранее, не дожидаясь появления первых признаков, т. к. они будут заметны позже.

Повышенные температуры окружающей среды негативно влияют на репродуктивную функцию коровы. В частности, вероятность выявления коров в охоте из-за меньшей их активности снижается. Большая проблема в том, что такие показатели коров при тепловом стрессе, как эффективное осеменение и аборты на первых стадиях беременности, обычно анализируют ретроспективно, когда время для принятия оперативных мер потеряно.

Индекс теплового стресса у молочных коров в зависимости от температуры окружающей среды и относительной влажности (по De Rensis et al., 2015).

Связь между повышением температуры окружающей среды, температуры тела и уменьшением потребления корма была четко установлена в ц елом ряде научных исследований, проведенных West в 2003 году, All en в 2015-м. Однако нет объективных данных о последствиях сниженного аппетита. Концепция недоедания подразумевает, что потребности животного не восполняются потребленным количеством корма. Вдобавок корова может поедать достаточно большой объем корма, но из-за температурного стресса уменьшается эффективность его переваривания. В конечном итоге это выливается в отрицательный энергетический баланс.

Чтобы смягчить последствия низкого аппетита при высокой молочной продуктивности, зоотехники часто увеличивают энергетическую емкость рациона за счет концентрированных кормов. Однако повышенный катаболизм азотсодержащих веществ, вызванный повышенным усвоением белка, положительно коррелирует с ростом температуры в прямой кишке. Очевидно, что некоторые стратегии адаптации рационов могут иметь последствия, которые скорее будут носить негативный характер. Следовательно, специалисты должны ориентироваться на более глубокое понимание того, что происходит в организме коровы при изменении баланса белков, углеводов и жиров.

При тепловом стрессе нарушаются окислительно-восстановительные процессы, повышается проницаемость сосудов, замедляется ряд биохимических реакций, что приводит к негативным изменениям на клеточном и биохимическом уровнях.

В связи с этим более точными показателями состояния животных при высоком ТВИ являются ректальная температура, изменение частоты дыхания и сердцебиения, появление вялой или редкой жвачки, поведение, а также снижение продуктивности.

Основные цели в борьбе с тепловым стрессом:

облегчить состояние животных, снижая температуру окружающей среды.
поддерживать стабильное состояние животных, избегая метаболических нарушений, обеспечивая необходимое потребление сухого вещества.

Способы облегчения ситуации

В мире нет кормовых добавок или ветпрепаратов, которые на 100 % эффективны для профилактики теплового стресса. Каждое решение имеет свои плюсы и минусы. Любую кормовую добавку следует применять в комплексной стратегии работы с животными во время жары. Мы рассмотрим типичные составные компоненты добавок, применяемых для коров при высоких температурах.

Ферменты. Речь идет о ферментах, которые должны попасть в рубец. При оптимальных условиях работы преджелудков корове не нужен дополнительный объем этих веществ. Но тепловой стресс нарушает эффективность микробиоты преджелудков в деле переваривания грубых кормов. В частности, высокая температура меняет состав микроорганизмов рубца, что требует дополнительного ввода ферментов. Кормовые добавки с целлюлазой и амилазой могут помочь организму лучше переварить и эффективнее усвоить потребляемый корм.

Целлюлаза разрушает клетчатку растения, уменьшая расход энергии на переваривание корма. Вдобавок, «вскрывая» растительную клетку за счет разрушения стенки, этот фермент обеспечит микрофлоре рубца доступ к полезным веществам корма.

Амилаза — фермент, который сложные углеводы в виде крахмала расщепляет на простые сахара, таким образом уменьшая размер частиц и облегчая их усвоение организмом.

Пищевая сода действует как буфер, эффективно нейтрализует кислоты, замедляет течение ацидоза в рубце. Максимальная доза — 250 г на корову в день, оптимальная — не более 100–150 г. Важно помнить, что, если сода недостаточно эффективна, нельзя превышать максимальную дозу, иначе получим эффект обратный желаемому и вместо помощи навредим коровам. Избыток соды развивает алкалоз рубца, который может перейти в метаболическую форму. Этот процесс опаснее ацидоза, и его трудно контролировать.

Витамины. Во время теплового стресса потребность в витаминах растет. Поэтому в жару рекомендуется дополнительно давать коровам витамины группы В, поскольку их естественный синтез нарушается из-за изменений в микрофлоре рубца. Противострессовым действием обладает витамин С. Он является регулятором окислительно-восстановительных процессов, нормализует проницаемость сосудов, катализирует ряд биохимических реакций, направленных на защиту клеток организма, а также повышает эффективность использования кормов.

Пробиотики. Чаще всего используют живые дрожжи —Saccharomyces cerevisiae. Они стимулируют рост полезной микрофлоры в рубце. При тепловом стрессе это способствует созданию анаэробной среды, что положительно влияет на рост целлюлозолитических бактерий, которые активно переваривают клетчатку. Увеличивается интенсивность синтеза жирных кислот, снижается концентрация аммиака, что позволяет контролировать уровень рН в преджелудках. Живые дрожжи при высоких температурах стимулируют ферментативные процессы в рубце, нормализуют процесс пищеварения и повышают конверсию корма.

Пребиотики. Маннан-олигосахариды и β-глюканы служат источником питательных веществ для микрофлоры рубца, способствующей расщеплению клетчатки. Обладают адгезией (прилипают) к поверхности вредных бактерий, тем самым не допускают их размножения в рубце. За счет вышеуказанного действия создается более благоприятная среда в рубце для нормальной микрофлоры и повышается переваримость органического вещества кормов, что снижает негативное воздействие от уменьшения потребления грубых кормов из-за теплового стресса.

Препараты растительного происхождения. Разнообразная группа средств, к которой можно отнести эфирные масла, экстракты (жидкие и сухие), растительный субстрат (высушенные части растений).

Подобные компоненты набирают популярность, т. к. не имеют сроков ожидания по молоку и мясу, являются натуральными источниками БАВ и в целом безопасны даже при передозировке. Поиск новых решений в сфере использования растительного сырья направлен на получение препаратов, которые воздействуют на нервно-сенсорный аппарат животного, стимулируют рецепторы вкуса и обоняния, тем самым положительно влияя на аппетит коровы и количество потребленного корма.

Например, встречаются данные о том, что капсаицин усиливает ток крови по капиллярам кожи, что положительно сказывается на теплоотдаче. Но полноценных научных исследований на коровах по данному веществу нет. На наш взгляд, входящие в состав добавок против теплового стресса экстракты и эфирные масла должны избирательно влиять на рубцовую микрофлору, стимулировать рост целлюлозолитических бактерий и уменьшать развитие молочнокислых. Это поможет стабилизировать рН рубца и повысить переваримость клетчатки грубых кормов.

Органическая соль хрома должна обладать высокой биологической доступностью. Хром стимулирует чувствительность к инсулину, что положительно влияет на метаболизм глюкозы (ускоряет ее усвоение клетками). Хром — активатор ряда ферментов, которые участвуют в выработке энергии из углеводов, жиров и белков. Наличие хрома в добавке снижает вероятность энергетического дефицита на клеточном уровне при тепловом стрессе у коров.

Потребление лизунца актуально при темпловом стрессе

Навес и вентиляторы для профилактики теплового стресса

Органические кислоты стимулируют развитие в рубце Selenomonas ruminantium. Эта бактерия доминирует в рубцовом содержимом (на ее долю приходится 21–51 % от всех бактерий). Это позволяет увеличивать массу рубцовой микрофлоры и образование ЛЖК и пропионатов в содержимом рубца. Стимуляция развития полезной микрофлоры рубца способствует повышению переваримости сухого вещества корма, органического вещества, НДК, стабилизации рН рубца, снижению образования метана и концентрации молочной кислоты. То есть в целом способствует поддержанию продуктивности животных в период теплового стресса.

Минеральные компоненты добавки должны быстро восстанавливать электролитный баланс во время теплового стресса, оптимизировать рН среды в рубце, препятствовать развитию субклинического ацидоза. Потребность в минеральных веществах (так же как и в воде) растет из-за постоянного потоотделения и потери электролитов. В частности, цель введения «минералки» — поддержать баланс калия и натрия в организме. Это позволит удерживать воду в клетках органов и тканей, сохраняя гомеостаз и не допуская обезвоживания. Оптимальное количество соли магния также профилактирует развитие рубцового ацидоза, поддерживает жирность молока. Это снижает негативные эффекты теплового стресса и позволяет не допустить потерю молока и его качества.

В качестве источника минеральных веществ актуально использовать взамен кормовых добавок, вводимых в кормовую смесь, солевые лизунцы. Это решение эффективно позволит обеспечить корову не только минеральным компонентом рациона, но и витаминами.

Представленные выше компоненты кормовых добавок наиболее эффективны против теплового стресса при научно обоснованном их сочетании. Компания Алникор уже в 2017 году при тесном сотрудничестве со специалистами ЧУП «Молодово-Агро» (Ивановский район) разработала комплексный продукт для профилактики теплового стресса у коров. Опыт применения данной добавки против теплостресса доказывает ее эффективность в хозяйствах Беларуси.

Важно понимать, что банальное смешивание по принципу «кашу маслом не испортишь» не позволит добиться заявленного эффекта, или он будет крайне низким. Компоненты добавки против стресса следует грамотно подбирать, чтобы получить синергетический эффект. Однако и они могут быть малоэффективны, если не принимать дополнительных управленческих мер.

Дополнительные факторы

Вода. У млекопитающих четыре основных пути потери воды: через кожу, легкие, с калом и мочой. Доступность воды является наиболее важным ресурсом для молочной коровы, испытывающей стресс. Обеспечение животного питьевой водой помогает естественным образом контролировать самочувствие и замедляет скорость повышения температуры тела, снижая вероятность обезвоживания.

Потребление воды может увеличиться на 1,2 кг на каждый градус Цельсия при превышении оптимальной температуры окружающей среды. Во время теплового стресса корова выпивает до 100 л воды в сутки и подходит к источнику питья от 3 до 7 раз в день. Для сравнения: при нормальной температуре окружающей среды потребность достигает 50 л в сутки, что сводится к подходу к источнику от 2 до 3 раз в день. Поэтому при экстремальных температурах рекомендуется дополнительно организовывать поилки (одна поилка на 20 голов), если, конечно, есть техническая возможность на ферме.

Рекомендуемая температура питьевой воды — 10 °C. Исследования показывают, что при такой температуре животные выпивают больше. Также установлено, что дача охлажденной питьевой воды (10 °C) может снизить температуру тела и частоту дыхания (Wilks et al., 1990). В помещениях коров можно обливать водой. Таким образом удастся охладить тела животных и снизить температуру окружающей среды на 2–3 °С.

Однако при тяжелом состоянии животного жажда может быть даже подавлена. Тогда корова попадает в негативный каскад событий: неспособность утолить жажду усугубляет существующую дегидратацию, усиливается потливость, повышается частота дыхания, появляется одышка, что еще более угнетает активность. Доказано, что в таком состоянии выраженно проявляется нарушение нейромышечной активности, что выливается в банальную усталость. Вдобавок передвижение таких животных сопровождается дискоординацией, что повышает риск травм.

При потреблении воды коровой увеличивается использование солевых лизунцов. Как воды, так и соли (т. е. минералов) в жаркие дни крупный рогатый скот должен получать ad libitum (вволю). Солевые лизунцы — хороший источник электролитов, что благоприятно влияет на функцию сердца, нервной ткани, кровь.

Тень, ветер и туман. Для КРС на пастбище или в выгульных двориках рекомендуется устанавливать навесы, создающие тень и защищающие животных от прямых солнечных лучей. Однако наблюдение за животными, находящимися под навесом, демонстрирует обострение взаимоотношений между коровами-лидерами и остальным стадом. Поэтому площадь подобных навесов или участков с оптимальной температурой должна быть достаточной.

Анализ мирового опыта показал, что сегодня предлагаются различные варианты физического охлаждения для молочных коров: конвекция, усиление тепловой проводимости или испарения влаги с поверхности животного. Ни одна из систем пока не является идеальной. Вентиляторные установки, которые облегчают движение воздуха и увеличивают конвекцию, требуют от специалистов понимания того, каким образом можно управлять потоками воздуха в помещении. Угол наклона вентилятора, высота его размещения могут оказаться такими, что воздух не будет динамично перемещаться, охлаждая животных. С другой стороны, активная, но неверно отрегулированная вентиляция в сочетании с системой аэрозольного распыления воды на животных потенциально может вызвать появление болезней на фоне сквозняка.

Некоторые решения направлены на обеспечение коров самоконтролирующимися душами. Животные могут включить поток воды, встав на участок пола с датчиком. Однако отмечено, что возникают индивидуальные различия во времени нахождения коров под таким душем. Коровы-лидеры могут не подпускать других.

*******

Тепловой стресс стал серьезной проблемой для хозяйств из-за связанного с этим снижения производства молока и больших экономических потерь. В целом нет конкретных индивидуальных мер для обеспечения эффективного контроля теплового стресса. Оптимизация условий содержания и кормления, а также поддержание физиологических процессов в организме — работа, которая организуется с учетом технологических и финансовых возможностей конкретного хозяйства. Но, если не принимать меры, размер убытка может стартовать с 200 белорусских рублей в год на корову. Причем 80 % этой суммы связаны с сокращением продуктивности, 20 % — с последствиями из-за ухудшения здоровья.