استرس گرمایی
دمای کره زمین و سطح اقیانوسها در ژانویه سال 2020 در بالاترین مقدار خود طی 141 سال ثبت دمای کره زمین بوده است. مقدار 14/1 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای میانگین قرن 20 ام بوده است. پیش بینی می‌شود تا سال 2050 دمای جهان 5/2 درجه سانتیگراد و تا سال 2100 تا 6 درجه سانتیگراد افزایش یابد. بر اساس آخرین مطالعات توسط سیلوا و همکاران (2021) 4/52 درصد از طول زمان یک سال دما بالای 25 درجه سانتیگراد و 5/30 درصد از زمان دمای بالای 30 درجه سانتیگراد است. استرس گرمایی فقط به نواحی گرمسیری و نیمه گرمسیری محدود نمی‌شود و در کل جهان 5/58 درصد از زمان سال دمای بالای 25 درجه سانتیگراد دارد. آب و هوا اولین عامل محدودکننده برای راندمان تولید حیوان است. در امریکا صنعت دام شیری و گوشتی و طیور سالانه 7/2-9/1 بیلیون دلار در هر سال ضرر اقتصادی به دلیل وجود استرس گرمایی می بیند (اس تی پیر، 2019).
* استرس گرمایی عدم توازن بین حرارت تولیدی و حرارت دفعی بدن است. در حالت طبیعی (دما پایین، رطوبت پایین) دمای بیرون کمتر از دمای بدن است و حرارت حاصل از فعالیت‌های متابولیسمی حیوان از بدن دفع می‌شود و بین حرارت تولیدی و حرارت دفعی توازن برقرار است.
در حالت استرس گرمایی (دما بالا، رطوبت بالا) دمای محیط به دمای بدن نزدیک می‌شود و مکانیسم‌های خنک کننده حیوان دچار اختلال می گردد. حرارت متابولیکی تولیدی و حرارت ورودی به درون بدن بیشتر از حرارت دفعی است.
در گاوهایی که وزن بیشتری دارند، با افزایش دما بیشتر مصرف خوراک کاهش می‌یابد و به طور کلی مصرف خوراک با افزایش دما 25-20 درصد کاهش می‌یابد. اما سوالی که وجود دارد این است که آیا کاهش مصرف خوراک دلیل قطعی کاهش عملکرد حیوان در شرایط استرس گرمایی است؟ خیر، تعداد زیادی از مطالعات نشان دادند که مصرف خوراک در حیوانات تحت تنش استرس گرمایی و یا دمای طبیعی مشابه بوده، اما تولید شیر در حیوانات تحت شرایط استرس گرمایی کاهش یافته است. بنابراین دلیل این کاهش به نظر می‌رسد چیز دیگری است و اتلاف انرژی فراوانی در حیوان تحت تنش گرمایی اتفاق می‌افتد که نهایتا انرژی را برای تولید شیر، گوشت، تخم مرغ و ... از دسترس حیوان خارج می‌کند (روادس و همکاران، 2009).
آسیب به دستگاه گوارش مهمترین دلیل برای کاهش تولید حیوان در شرایط استرس گرمایی با مکانسیم زیر است (ونزیل، 2021):
هنگامی که جریان خون به سمت دستگاه گوارش و دیواره روده کاهش می‌یابد، اکسیژن می‌تواند وارد سلول‌ها شود، اما CO2 تولید شده طی سوخت ساز درون سلولی دیواره روده نمی‌تواند خارج شود. حالت اسیدوز متابولیکی درون سلول‌های روده اتفاق می‌افتد و این اسیدوز نقاط اتصال بین سلولی را ضعیف می‌کند و نفوذپذیری توکسین‌ها، پاتوژن‌ها و LPS را افزایش می‌دهد. روده باریک یکی از اولین تنظیم کنندگان بافتی در طی استرس گرمایی به واسطه پروتئین‌های بین سلول‌های آن است. پاسخ‌های ایمنی معمولا انرژی و پروتئین بالایی مصرف می‌کند و التهاب حدود 30-10 درصد احتیاجات انرژی و پروتئین روزانه حیوان را مصرف می‌کند. با افزایش پاتوژن‌ها و توکسین‌ها درون سلول دمای رکتوم بالا می‌رود و سیستم دفاعی بدن فعال می‌شود. در شرایط التهاب غلظت گلوکز خون کاهش و غلظت انسولین خون افزایش می‌یابد، زیرا سیستم ایمنی فعال مصرف گلوکز آن بالا است و همه این شرایط دست به دست هم می دهند تا انرژی را برای تولید از دسترس خارج کنند و لذا تولید حیوان کاهش یابد.
* چه استراتژی‌های تغذیه‌ای برای افزایش مصرف خوراک و تأمین مواد مغذی باید رعایت شود؟
1- افزایش غلظت (دانسیته) مواد مغذی در خوراک به منظور حداکثر کردن مصرف مواد مغذی
2- محدود کردن تولید حرارت افزایشی (HI; Heat Increment) یا محدود کردن درصد انرژی که به حرارت تبدیل می‌شود.
1- بالانس جیره به صورت کاهش سطح پروتئین جیره با حفظ سطح اسیدهای آمینه ضروری و افزایش غلظت چربی جیره
حرارت افزایشی در کدام مرحله از سوخت و ساز یا تجزیه انرژی موجود در خوراک (چربی‌ها، کربوهیدرات‌ها و پروتئین‌ها) تولید می‌شود؟
چه استراتژی‌های تغذیه‌ای برای افزایش عملکرد دستگاه گوارش و کاهش التهاب و عفونت باید در نظر گرفته شود؟
ارتباط بین استرس گرمایی و استرس اکسیداتیو به خوبی شناخته شده است، به خصوص دستگاه گوارش بسیار به استرس اکسیداتیو حساس است. کاهش استرس اکسیداتیو سبب افزایش مقاومت روده‌ای، کاهش انتقال LPS (حتی در دماهای بالا) وکاهش مشکلات گوارشی می‌شود. تنظیم سیستم ایمنی محدود کننده مصرف انرژی و پروتئین است. افزودنی‌هایی که سبب تقویت نوتروفیل‌های خون شوند و میزان حیات آنها را افزایش دهند، توصیه می‌شود. بایندرهای آفلاتوکسین و مایکوتوکسین‌ها از بروز التهاب و انتقال LPS جلوگیری می‌کنند.
بنابراین راهکارها:
1- استفاده از آنتی اکسیدانت ها مثل ویتامین E و ویتامین C
2- استفاده از عناصر سلنیم (Se) و روی (Zn) در فرم آلی و با قابلیت جذب بالا
3- استفاده از پلی فنول‌ها
4- استفاده از چربی‌های بر پایه اسیدهای چرب متوسط زنجیر (MCFA; Medium Chain Fatty Acids)
5- استفاده از توکسین بایندرها
6- استفاده از مخمر زنده ساکارومایسز سرویسیا
مخمر زنده با چه مکانیسمی سبب افزایش راندمان خوراک مصرفی در شرایط استرس گرمایی می‌شود؟
یکی از چالش‌های اصلی در گله‌های گاو شیری در شرایط گرم طی ماه‌های تابستان، کاهش تولید شیر گاوها است و استرس گرمایی باعث ایجاد اختلالاتی در شکمبه و افزایش خطر اسیدوز تحت حاد (SARA) می‌شود. در مطالعات انجام شده روی 500 گله شیری در ایالت‌های مختلف آمریکا مشخص شده است که استرس گرمایی سبب کاهش عملکرد شکمبه و کاهش نشخوار در 60 درصد گله های آمریکا شده است (فوستینی و همکاران، 2013). هنگامی که شاخص حرارتی-رطوبتی (THI) بالای 68 باشد، حیوان تحت تنش حرارتی قرار می‌گیرد. استراتژی‌های تغذیه‌ای برای حفظ عملکرد شکمبه و حمایت از استفاده از مواد مغذی روی بهبود هضم جیره در شرایط استرس گرمایی توصیه شده است.
مخمر زنده
مخمرهای زنده (مخمر خشک فعال) معمولا به خوراک حیوانات به خاطر اثرات پروبیوتیک آنها اضافه می‌شوند. مخمر ویژه شکمبه سبب بهبود هضم مواد مغذی، راندمان خوراک مصرفی، عملکرد شکمبه، رفتار نشخوار کردن و تولید می‌شود (پریدمو و همکاران، 2020؛ فوستینی و همکاران، 2013؛ پردومو و همکاران، 2020).
Levucell SC; Lallemand Animal Nutrition
سانتوس و همکاران (2020) در دانشگاه فلوریدا مطالعات گسترده‌ای روی استفاده از مخمر زنده در شرایط استرس گرمایی رو عملکرد گاوهای شیری انجام دادند و نتایج مطالعات آنها نشان داد که مخمر زنده ساکارومایسز سرویسیا به دلیل افزایش مصرف اکسیژن، بهبود هضم، افزایش فعالیت نشخوار، تعادل در pH شکمبه و بهبود رفتارهای تغذیه‌ای سبب افزایش راندمان خوراک مصرفی می‌شود. طبق توصیه مطالعات پردومو و همکاران (2020) و سانتوس و همکاران (2020) هنگامی که شاخص حرارتی-رطوبتی (THI) بالای 68 باشد، دوز توصیه شده از مخمر زنده ساکارومایسز سرویسیا برای شرایط استرس گرمایی (روز/گاو/cfu 109 × 20) است.
مخمر زنده چگونه سبب بهبود رفتار تغذیه‌ای می‌شود:
1- افزایش مصرف اکسیژن وارد شده به محیط شکمبه
2- با افزایش فعالیت جویدن
3- با بهبود رفتار نشخوار و کاهش زمان بین دو نشخوار
4- با افزایش ظرفیت بافری شکمبه و بهبود pH شکمبه
5- کاهش اسیدوز تحت حاد
6- کاهش التهاب درونی بدن
استفاده از مخمر زنده روی حیوان چه تأثیری دارد؟
1- زمان جویدن طولانی و نشخوار بیشتر، اثرات مثبتی روی عملکرد شکمبه دارد و سبب بهبود حفظ سلامت شکمبه می‌شود.
2- جویدن و نشخوار کردن باعث افزایش ترشح بزاق می‌شود و بنابراین اثر بافری بالاتر بزاق سبب بهبود pH شکمبه (34/0 + واحد pH شکمبه با مصرف مخمر افزایش می‌یابد) و کاهش SARA می‌شود.
3- کاهش سطوح شاخص التهاب درون خون شامل آمیلوئید A از اثرات دیگر مخمر زنده است.
4- مخمر زنده بدون اثر روی مواد جامد شیر (رقیق شدن شیر) باعث بهبود عملکرد گاوهای شیری می‌شود.
5- راندمان خوراک مصرفی تا 6/7 درصد بهبود می‌یابد.
6- شیر تصحیح شده بر اساس انرژی (ECM) تا 2 کیلوگرم به ازای هر گاو در روز بهبود می‌یابد.
7- بهبود در راندمان خوراک مصرفی به بهبود در هضم فیبر، پروتئین و ماده آلی ارتباط دارد، شاید اثرات مستقیم مخمر زنده روی متابولیسم میکروبی شکمبه عامل آن باشد که تمایل به ایجاد یک محیط شکمبه‌ای پایدارتر را ایجاد می‌کند.
8- تغییرات در رفتار تغذیه‌ای با کاهش نرخ غذا خوردن و افزایش زمان جویدن به ازای هر واحد ماده خشک و NDF مصرف شده و همچنین شرایط مطلوب هضم و کاهش اسیدوز را ایجاد می‌کند.
9- افزایش شاخص برگشت به سرمایه (ROI) به میزان 5 به 1 در شرایط استرس گرمایی با استفاده از مخمر زنده مشاهده شده است.
* چه اقداماتی در شرایط استرس گرمایی در گله گاوهای شیری انجام دهیم؟
1- تأمین امکانات رفاه و آسایش حیوان
استفاده از سایه در برنامه‌های مدیریتی در شرایط استرس گرمایی ضروری است و در آزمایشی گاوهای زیر سایه تا 10 درصد تولید شیر بیشتر، دمای رکتوم کمتر و نرخ تنفس پایین تری داشتند. در همه نواحی 5-5/4 متر مربع به ازاء هر حیوان سقف (سقف کاذب) برای پوشش‌دار کردن حیوان از نور مسقیم خورشید به خصوص روی آبخوری‌ها و آخورها توصیه می‌شود. تهویه و جریان هوای خشک و خنک به همراه مه پاش توصیه می‌شود. فن‌های با قدرت 7/9-5/6 کیلووات در ساعت بسته به شرایط فصل، سرمای کافی را ایجاد خواهند کرد و برای کنترل نشستن مگس روی بدن گاو مناسب هستند. فن‌ها باید در ارتفاع مناسب (5/2-4/2 متر) قرار بگیرند و ظرفیت هوای مطلوب تولیدی و فرکانس جریان هوای آن باید توسط شرکت سازنده تنظیم شود. مه پاش‌ها سبب افزایش تبخیر حرارت از روی بدن گاو و تنظیم دمای بدن می‌شوند. مه پاش یا آب فشان‌هایی با قطرات درشت کم فشار (8/2-8/1 لیتر در دقیقه و 25/1 لیتر به ازای هر گاو) ترجیح داده می‌شود. هر چه جریان هوای بیرون کمتر باشد، نیاز به دفعات بیشتری برای خیساندن گاو است و وقتی گاو خیس می‌شود، بهتر است زمان داده شود تا آب از روی بدنش تبخیر شود. در آب و هوای مرطوب نیاز به دفعات خیساندن بیشتر و استفاده از فن‌های قوی‌تر برای افزایش جریان هوا است. مطالعات نشان دادند که هنگامی که گاوها هر 15 دقیقه 5/1 دقیقه خیسانده شدند، حدود 6/11 درصد بهبود تولید شیر ایجاد شده است. لوله‌ها و نازل‌های مه پاش به دقت چک شوند و به خوبی از آنها نگهداری شود. حیوانات در طول شب در معرض هوای خنک قرار می‌گیرند، اما در طول روز اگر بتوان با تجهیزات خنک کننده و مه پاش حدود 6-3 ساعت دمای هوا را به زیر 21 درجه سانتیگراد رساند، کاهش عملکرد حیوان به حداقل می‌رسد. در گاوداری‌هایی که تسهیلات خنک کننده ضعیف دارند، سعی شود شیردوشی و تغذیه گاوها به زمان‌هایی از روز موکول شود (مثلا ابتدا و انتهای روز) که دما در محدوده قابل تحمل است. باید از تجمع مدفوع و ایجاد نواحی گل آلود مدفوع جلوگیری شود، زیرا محیطی برای تجمع آلودگی و عفونت‌های سم فراهم می‌شود و در شرایط استرس گرمایی که به دلیل ایجاد اسیدوز متابولیکی احتمال نرم شدن سم و لنگش افزایش می‌یابد، نواحی گل آلود مدفوع سبب افزایش عفونت‌های سم و لنگش می‌شوند.
2- تغذیه مناسب و تغییر در فرمول جیره
تنظیم جیره برای جبران کاهش ماده خشک مصرفی و تأمین احتیاجات کافی انرژی، با توجه به مرحله شیردهی، برای غلبه بر استرس وارد شده و کاهش حرارت افزایشی از طریق کاهش مصرف فیبر ضروری است. جلوگیری از وجود مواد مغذی اضافی در جیره مثلا جلوگیری از وجود نیتروژن اضافی که سبب مصرف انرژی برای تولید آمونیاک می‌شود و تأمین احتیاجات پروتئینی حیوان از طریق فراهمی اسیدهای آمینه ضرورت دارد. جیره حاوی کنسانتره بالا سبب افزایش کل ماده خشک مصرفی و افزایش مواد مغذی برای حیوان می‌شود. برای جبران بهتر است مقدار کافی فیبر (NDF) در جیره در نظرگرفته شود تا ماده خشک مصرفی در سطحی قابل قبول نگه داشته شود. به دلیل کاهش مصرف خوراک در دوره استرس گرمایی نیاز به افزایش غلظت ویتامین‌ها (ویتامین A، D و E) و مواد معدنی مثل کاتیون‌ها (سدیم و پتاسیم) و آنیون‌ها (کلر و گوگرد) و به خصوص مواد معدنی کمیاب (مس، کروم، منگنز، روی و سلنیم) می‌باشد تا فعالیت بیوشیمیایی و آنتی اکسیدانی درون بدن ادامه داشته باشد و از ضعف ماهیچه‌ها جلوگیری شود. مواد معدنی کمیاب بهتر است از منابع با قابلیت دسترسی فراوان مثل کمپلکس‌های آلی مواد معدنی فراهم شوند و مواد معدنی کمیاب سبب تقویت سیستم ایمنی و کاهش مشکلات عفونی و التهاب در بدن می‌شوند. با فراهم کردن بی‌کربنات سدیم می‌توان کربنات از دست رفته از طریق ادرار را دوباره فراهم کرد و لذا از بروز اسیدوز متابولیکی جلوگیری کرد.
3- دسترسی به آب تمیز و کافی
دسترسی به آب تمیز (آبشخور خطی 2/1-1 متر به ازای هر گاو) ترجیحا در نواحی سایه‌دار در محل فری استال‌ها و در خروجی سالن‌ها درنظر گرفته شود. آب حتما باید تمیز و گوارا باشد و نرخ جریان آب در اوج گرما هر روز چک شود. کیفیت آب در شرایط استرس گرمایی به خصوص از لحاظ کل مواد جامد، سولفات‌ها، کلریدها، منگنز و آهن اهمیت بسیار بالایی دارد. اگر حوضچه‌های خنک کننده گاو وجود دارد به ازای هر گاو 5-4 مترمربع درنظر گرفته شود. فقط استفاده از حوضچه‌ها سبب مصرف زیاد آب می‌شود.
4- استفاده از تجربه گاوداران قدیمی می‌تواند از ضررهای اقتصادی سنگین هنگام مواجه با شرایط سخت مثل استرس گرمایی کمک کند.
به طور کلی بهترین اقدام بکارگیری همه روش‌های مدیریتی است. استفاده از تجهیزات و ابزارهای مناسب برای تهویه و کنترل دما، روش‌های تغذیه‌ای مناسب، تأمین ریزمغذی‌ها و تأمین آب گوارا و تمیز سبب کاهش معنی‌دار اثرات استرس گرمایی بر عملکرد گاوهای شیری می‌شود.
منبع:
1. https://www.allaboutfeed.net/webinar-heatstress/
2. Jeffrey DeFrain, Research nutritionist, Zinpro Coporation
3. Koch et al. 2019. Heat stress directly impairs gut integrity and recruits distinct immune cell populations into the bovine intestine. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1820130116.
4. Linn. 2003. Energy in the 2001 Dairy NRC: Understanding the System. From the Proceedings of the Minnesota Dairy Health Conference College of Veterinary Medicine, University of Minnesota.
5. Wim Wanzele. 2021. Webinar Heatstress. https://www.allaboutfeed.net/webinar-heatstress/
تهیه شده توسط: عطیه رحیمی، دکتر تخصصی تغذیه نشخوارکنندگان، دانشگاه فردوسی مشهد
