Influencia climática sobre el confort animal

La fisioclimatología, bioclimatología o fisiología ambiental, materia bastante olvidada, tiene importancia suficiente para merecer ser estudiada y obtener de ella unas bases racionales que contribuyan a la mejor comprensión y control del mundo (Brody, 1956).

Lo que hace que el ganado produzca bien no es sólo la cantidad de alimento o la energía consumida, ni la digestibilidad del forraje, también es importante que los animales se sientan cómodos.

La acción del clima en la producción de los bovinos puede ser de dos formas interrelacionadas: la acción directa, que determina el grado de equilibrio entre la fisiología del animal y el ambiente que lo rodea, lo cual se denomina confort y es responsable del aprovechamiento de los alimentos; y la acción indirecta, que se manifiesta principalmente a través de la producción de alimentos, la cual contribuye a su vez al mayor o menor aprovechamiento del grado de confort (Morillo, 1994).

Los bovinos al igual que todos los mamíferos, son animales homeotermos, es decir, organismos que a pesar de las fluctuaciones en la temperatura ambiental son capaces de mantener relativamente constante la temperatura corporal. Esta capacidad es esencial para una multitud de reacciones bioquímicas y procesos fisiológicos asociados con el normal metabolismo; incluso, también es de interés para el funcionamiento de los tejidos cerebrales (González, Op. cit.)

El calor corporal total procede de tres fuentes básicas que son, en orden de importancia, el metabolismo normal, el medio ambiente y la actividad física y productiva. La vaca usa el 60-65% de la energía consumida diariamente en la producción de carne o de leche y el 35-40% es  convertida en calor (Yabuta, 2001).

Cuando el animal requiere disipar el calor emplea dos tipos de mecanismos: la transmisión que es responsable del 75% del calor disipado por el bovino utilizando los sistemas de radiación, conducción y convección, y la vaporización que es responsable del restante 25% del calor disipado utilizando los sistemas de transpiración o sudoración y de expiración o jadeo (Ibíd).

Los bovinos poseen un sistema de sudoración deficiente frente a otras especies como el hombre y el caballo, en los cuales es muy eficiente. La disipación de calor por la excreción de heces y orina no es relevante (Bonilla, 1999).

La otra fuente de producción de calor es, como se dijo, la temperatura o calor ambiental. Desde los años 50 los estudios de Brody, Op. cit., han establecido unos puntos críticos en donde las temperaturas ambientales provocan reacciones fisiológicas de actividad metabólica en los bovinos.

El primer punto crítico se ha denominado termoneutralidad que corresponde a la temperatura ambiental de 18ºC en la cual el calor corporal está en equilibrio (se iguala). El segundo punto crítico es el rango de temperatura  ambiental entre los 6ºC y los 21ºC denominado zona  de confort o comodidad térmica, entendida ésta como  la zona en la cual la vaca obtiene por los mecanismos  termorreguladores normales, el ajuste de la temperatura  interna sin gasto alguno de energía adicional (González, Op.cit).

 De hecho se podría afirmar que los bovinos tienen mayor capacidad para soportar las temperaturas bajas que las altas. Por la presencia de estaciones se ha estudiado la tolerancia en vacas lecheras a temperaturas menores de 5ºC. Una vaca adulta en su pico de lactancia es muy tolerante a temperaturas muy bajas de hasta -17ºC o menos, porque genera mucho calor con el nivel de metabolismo normal y con la fermentación ruminal (Ibíd).

En cambio, cuando la temperatura excede los 27ºC, aún con niveles bajos de humedad, la vaca se encuentra por fuera de la zona de confort y empieza a presentar dificultades para mantener la temperatura corporal, viéndose obligada a invertir energía adicional para iniciar los mecanismos de termorregulación, sacrificando su utilización en actividades productivas y reproductivas (Armstrong, 1998 y Flamenbaun 1994, citado por González 2001).

En las regiones más cálidas del planeta, comprendidas entre los 30 ºC de latitud al norte y al sur de la línea ecuatorial, entre los trópicos de Cáncer y Capricornio, prevalecen temperaturas, humedad y radiación solar por encima del rango de confort para la eficiente producción en el ganado bovino (González, Op. cit.)

El cuadro 1 muestra una zona verde que es la zona de confort para las vacas lecheras, en amarillo la zona de estrés leve, en rojo la zona de estrés severo y en negro la zona de muerte.

Cuadro 1: Temperatura, Humedad y Confort para las vacas.

La temperatura del aire es considerada el principal factor climático del ambiente físico de los animales que afecta su comportamiento y productividad. La zona de confort o zona de termoneutralidad para los bovinos está entre los 5 y 20°C (Cowan, et al, 1993), la que puede llegar incluso hasta 27°C según el origen y la raza del animal (Bodisco y Rodríguez, 1985).

Sin embargo, el rango óptimo de temperatura para vacas lecheras varía entre 13 y 18°C (McDowell, 1972). Otros autores como Oberto et al., (2006), afirman que  la temperatura de confort para las vacas está entre 7 y 28 grados centígrados, si la humedad no supera el 60 %.

El ganado indicus y sus cruces muestran mayor tolerancia  al calor que el ganado europeo. Esta tolerancia no parece  depender de la capacidad de sudoración sino de una menor generación de calor que es posible que se deba  a su menor nivel de producción láctea, menor consumo de alimento (mayor eficiencia de conversión) y más bajo nivel de metabolismo basal (Bonilla, Op.cit.).

La tolerancia al calor es un requisito vital para la  producción ganadera bovina en el trópico. Se define como  la capacidad del individuo para utilizar eficientemente  la energía sin generar calor excesivo, manteniendo su  productividad en niveles elevados. Se mide a través del  Índice de tolerancia y cuando un animal tiene 100 se considera bien adaptado a la temperatura y humedad ambiental (Graupera, Op. cit.).

Cuando el animal supera el límite superior de la zona termoneutral, el mantenimiento de su temperatura corporal normal empieza a alterar su tasa metabólica basal. Cuando la combinación de los factores ambientales (temperatura y humedad) y de manejo persisten por períodos prolongados, se genera un estado de respuestas fisiológicas y de comportamiento conocidas como estrés. Se define el estrés como “todos aquellos factores ambientales que afectan el estado normal de bienestar del animal” (Rivier y Rivest, citado por González 2001).

A medida que el calor ambiental se aproxima a la temperatura corporal (37,5-39,5ºC) los mecanismos de disipación de calor no evaporativos (radiación, conducción y convección) pierden efectividad y se reduce a la evaporación como única y principal forma de disipar el calor generado por vaca (Ibíd).

El estrés calórico se define como cualquier combinación de condiciones ambientales, que puedan causar que la temperatura de la zona termoneutral de los animales sea superior, y estas condiciones existen casi todo el año en las zonas tropicales.

El forraje de baja calidad, la disponibilidad limitada del agua, las altas temperaturas ambientales y del aire, los altos niveles de radiación solar directa e indirecta, son los factores que más influencian la productividad de los rumiantes en el desierto y las zonas tropicales (Ghosal y Matur, 1992).

En condiciones tropicales se ha observado que la temperatura bajo la copa de los árboles es, como promedio, 2-3°C por debajo de la observada en áreas abiertas (Wilson y Ludlow, 1991); mientras que en condiciones específicas de sitio se han detectado diferencias de hasta 9,5°C (Reynolds, 1995). Además, los árboles interfieren parcialmente el paso de la radiación solar hacia la superficie corporal del animal, lo que alivia su contribución potencial al incremento en la carga calórica (Weston, 1982).

En términos generales, la contribución de los árboles en la prevención o reducción del estrés de calor es mayor a medida que se eleva la temperatura ambiental y cuando se trabaja con animales de razas europeas, como Holstein, Jersey y Pardo Suizo, cuya zona de termoneutralidad tiene un rango más estrecho que el de las especies nativas o adaptadas al trópico (Cowan et al., 1993).

La reducción de la temperatura por la sombra de los árboles, aunque sea de 2 a 3°C, es extremadamente importante cuando la temperatura ambiental sobrepasa el límite superior del área de confort. Fuera de esos límites fallan los mecanismos de pérdida o emisión de calor que poseen los animales homeotermos, lo que resulta en una elevación de la temperatura corporal, con sus consecuencias en la producción y la reproducción (Djimde, et al., 1989).

Cuando la producción de calor interna del animal supera la tasa de disipación que permite el ambiente (balance calórico positivo) se reduce el tiempo de pastoreo; mientras que la permanencia e inactividad en la sombra y la ingestión de agua aumentan.  Se produce también un incremento de los ritmos cardíaco y respiratorio y de las temperaturas rectal, vaginal y uterina (Rodríguez, et al., 1989).

Desde hace varios años se conoce que la generación del estrés por calor ambiental en los animales homeotermos no es solo una función de la temperatura del aire, sino del efecto simultáneo de la temperatura, la humedad relativa y la velocidad del viento (Alba, et al., 1999).

La vaca trata de eliminar el calor aumentando la frecuencia respiratoria, (enfriamiento respiratorio) pero el área pulmonar de las vacas con respec­to al volumen de masa corporal es muy pequeña con respecto a otras especies; todo lo anterior nos dice que es insufi­ciente la eliminación de calor por medio de esta técnica. Otra forma de eliminar el calor sería sudando (enfriamiento evaporativo), pero aunque las vacas tienen glándulas sudoríparas, no lo hacen profusa­mente y es por ello que éste mecanismo tampoco es funcional para las vacas. En síntesis, las vacas son inefi­cientes en la eliminación de calor (Oberto., Op cit.).

La temperatura de confort para las vacas Holstein es alrededor de 10ºC, a esta temperatura ellas están bien, son termoneutras. A partir de los 20ºC se nota que las vacas comienzan a aumentar su frecuencia respiratoria, este mecanismo se denomina “Enfriamiento respiratorio”, y no es muy efectivo por arriba de los 27ºC; esto es así por que la relación del volu­men de los pulmones con respecto al volumen total del cuerpo es muy baja (Oberto, Op. cit.).

Valle (2007), afirma que debido a la gran variabilidad existente entre razas y tipos, de manera general podemos indicar que al sobrepasar la pequeña zona de confort térmico, el vacuno comienza a presentar una incomodidad térmica que se manifiesta en tres etapas, según sea la temperatura ambiental:

1) 27 – 35 °C   comienzan a actuar los mecanismos de termorregulación (vasodilatación, sudoración e incrementos en el número de respiraciones por minuto).

2) 36 – 41 °C   en esta etapa se intensifican los mecanismos de regulación térmica, incluyendo una disminución del metabolismo (asociada a la falta de apetito, incrementos en el ritmo respiratorio y consumo de reservas corporales).

3) 42 – 45 °C   a partir de este punto los mecanismos termorreguladores endógenos disponibles por el vacuno son insuficientes para lograr el equilibrio térmico, por lo que se presenta una hipertermia acentuada.

Alzina  et al.,  (2001) hicieron un estudio en el cual determinaron la relación entre la condición ambiental y las variables fisiológicas (temperatura rectal y frecuencia respiratoria) en bovinos cruzados Cebú x europeo, en dos zonas distintas del estado de Yucatán en México.

Los resultados obtenidos indican que en las primeras horas del día los animales se encontraban en zona termoneutra, situación en la que los mecanismos de pérdida sensible de calor (convección, conducción y radiación) e insensibles (evaporativa cutánea y respiratoria) se encontraban en condición basal y su relación con la génesis o ganancia de calor eran equivalentes; sin embargo, conforme transcurrieron las horas,  la condición térmica ambiental se incrementó, lo que redujo la capacidad de disipación sensible de calor ya que éstos son dependientes del gradiente térmico del animal con su ambiente, iniciándose el almacenaje de calor, proceso relacionado con la propiedad del agua de retener el calor y de disiparlo lentamente.

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Los animales en este estudio, al entrar a la zona cálida y en la de estrés térmico tuvieron dificultad de disipar calor por los mecanismos sensibles, lo que provocó la activación de la respuesta fisiológica que favoreció la disipación de calor evaporativo.

Donald y Wagner (1988), mencionan las respuestas fisiológicas que se desarrollan en respuesta al estrés por calor:

• Alteración del comportamiento, como son la búsqueda de sombra y/o corrientes de aire; búsqueda de charcos para pararse dentro; disminución de la actividad voluntaria; cambio en los parámetros de consumo de alimentos.
• Vasodilatación, permitiendo una mayor afluencia de sangre a las zonas periféricas del organismo para aumentar la disipación del calor.
• Aumento de la tasa respiratoria y jadeo.
• Transpiración en aquellos animales que tienen la posibilidad de hacerlo.
• Incremento de los requerimientos nutricionales de mantenimiento.
• Incremento de la temperatura superficial, para aumentar las pérdidas de calor y finalmente en la temperatura interna del organismo, si la pérdida de calor no es suficientemente grande.
• Disminución en el consumo de alimentos, para reducir la producción de calor. El consumo cae en forma abrupta cuando la temperatura corporal aumenta llegando a cesar completamente cuando dicha temperatura alcanza niveles críticos.
• Variación en los horarios de consumo de alimentos hacía horas más frescas del día.
• Un aumento en el flujo sanguíneo periférico aumenta las pérdidas de calor.
• El ritmo respiratorio regula las pérdidas de agua por evaporación desde los pulmones. Cada gramo de agua evaporada desde los pulmones representa una pérdida de calor de 0,54 Kcal.
• Un aumento en los índices respiratorios o el jadeo, aumenta las pérdidas de agua y por lo tanto aumenta el enfriado del organismo por evaporación. Los niveles sanguíneos de CO₂ pueden disminuir, aumentando el pH de la sangre, pudiendo desencadenar una alcalosis respiratoria.

El incremento del fotoperíodo (horas luz en el día) generalmente causa un aumento en el consumo de alimentos: no obstante, existe una fase de retraso de alrededor de 8 a 16 semanas en la mayoría de las especies domésticas. Por otro lado, altas temperaturas generalmente resultan en una disminución del consumo, cuando bajas temperaturas lo incrementará. Por lo tanto el efecto del fotoperíodo y los efectos de la temperatura pueden ser contradictorios (Valle, Op cit.,).

Cuando las temperaturas ambientales exceden de 20º C, las vacas secas comien­zan a mostrar signos de stress calórico, ta­les como temperatura corporal, frecuencia de respiraciones y y mayor consumo de agua, además de edema intestinal.   Tienen menos motilidad intestinal y menos tiempo de rumia, lo que afecta su apetito y su producción (Baker, 1991).

Un animal intercambia energía con su medio a través de radiación, convección, conducción, evaporación (tal como se puede apreciar en la Figura 2) y metabolismo. Cuando se considera el medio de un animal  se debe tomar en cuenta el intercambio total de energía entre el organismo y el medio. Todos los procesos vitales implican el gasto de energía. Un animal sólo puede tolerar dentro de ciertos límites las pérdidas y ganancias de energía con respecto a su medio inmediato.

Figura 1. La energía fluye hacia y desde el organismo de un animal en su ambiente natural. (Adaptación de los Animales Domésticos, Hafez ,1973).

La cantidad de radiación infrarroja térmica que el cuerpo de un animal recibe de las superficies que lo rodean influye directamente en la energía acumulada en su cuerpo y la comodidad o confort del animal; cuando se está en la intemperie junto alguna construcción de ladrillos puesta al sol, siente el fuerte flujo de calor radiante que emite la pared, si es una noche serena y despejada y el animal está debajo del denso follaje de un árbol al pasar a un claro sentirá un cambio inmediato de medio (Ibíd).

Cuando la transpiración no satisface la necesidad de disipación calórica interna, el animal jadea para eliminar calor. Se ha comprobado que un bovino aumenta hasta siete veces su ritmo normal respiratorio cuando la temperatura ambiental llega a 40 °C (Heubeldop  et al., 1986).