Segundo Material Escrito _ Módulo III

Factores climáticos que afectan el desempeño productivo del ganado bovino de carne y leche.

El efecto del clima en el ganado bovino es variable y complejo, ya que condiciona el medioambiente en el que los animales viven y se reproducen. Sus influencias en el bienestar y producción animal han sido reconocidas y estudiadas desde 1950. El clima afecta al ganado directa e indirectamente, ya que modifica la calidad y/o cantidad de alimentos disponibles, los requerimientos de agua y energía, la cantidad de energía consumida y el uso de ésta. Los animales hacen frente a las condiciones adversas del clima mediante la modificación de mecanismos fisiológicos y de comportamiento para mantener su temperatura corporal dentro de un rango normal. Como consecuencia, es posible observar alteraciones en el consumo de alimento, comportamiento y productividad. Estos cambios se acentúan bajo condiciones extremas de frío o calor, implicando drásticas reducciones en los índices productivos, tales como tasa de ganancia de peso y producción diaria de leche. La mayor parte de la investigación en esta área ha sido realizada principalmente en cámaras de ambiente controlado, con énfasis en la respuesta fisiológica y productiva del animal. Actualmente, el principal esfuerzo de investigación se concentra en el desarrollo de índices de estrés térmico que permitan mitigar los efectos negativos del clima en la productividad y supervivencia del ganado. Los objetivos de esta revisión son describir los principales factores ambientales que afectan la productividad del ganado y establecer las bases para la cuantificación del impacto climático en la producción de carne y leche.

MEDIOAMBIENTE Y ENTORNO ANIMAL

Los animales viven en un estado de cercana interacción entre la complejidad de los procesos físicos y químicos de su propio cuerpo y el entorno que los rodea (Richards 1973, Yousef 1985). La influencia del clima en la producción bovina ha sido reconocida desde hace mucho tiempo (Johnson 1987). Así entonces la fisiología, el comportamiento y la salud del ganado son marcadamente influenciados por el medioambiente en el cual el ganado vive, el cual puede afectar significativamente el desempeño económico del mismo (Balling 1980, MAFF 2000). No obstante estar adaptados a las condiciones medioambientales en las que viven, hay ciertas ocasiones en las que los animales sufren estrés debido a las oscilaciones en las temperaturas o bien por una combinación de factores negativos a los que se someten durante un corto periodo de tiempo. Los animales hacen frente a estos períodos desfavorables primordialmente a través de modificaciones fisiológicas y de comportamiento. Así, en la mayoría de los casos esta respuesta se manifiesta en cambios en los requerimientos de nutrientes, siendo el agua y la energía los más afectados cuando el ganado se encuentra fuera de la denominada zona termo-neutral (Conrad 1985, figura 1). Estos cambios en los requerimientos, así como las estrategias adoptadas por los animales para enfrentar el período de estrés, provocan una reducción en su desempeño productivo. La figura 1 muestra una representación esquemática de la relación entre la temperatura efectiva del ambiente, la temperatura corporal y la sobrevivencia del animal. La zona de confort representa el rango en el cual la producción de calor del animal se mantiene basal. En estas condiciones los animales pueden expresar su máximo potencial productivo. Las zonas A → B para condiciones frías y A' → B' para condiciones de calor representan cambios en la temperatura efectiva ambiental que demanda esfuerzos mínimos en el animal para mantener su temperatura corporal (la descripción de las zonas restantes sigue la misma estructura siendo válida también para la condición de calor). En la zona B → C los animales requieren activar mecanismos termorregulatorios (fisiológicos y de comportamiento) para conservar la temperatura corporal. En la zona C → D los animales infructuosamente intentan hacer frente al desbalance energético para tratar de mantener las condiciones homeotérmicas; la temperatura corporal es afectada pudiendo conducir al animal a la muerte por hipotermia o hipertermia. En general, es posible afirmar que animales en sistemas intensivos de producción tienen mecanismos fisiológicos más restringidos para hacer frente al exceso de calor proveniente de la combinación de dietas de alta densidad energética (granos), veranos con altas temperaturas y alta humedad relativa, que a condiciones más frías del otoño e invierno. Estos períodos de altas temperaturas son comúnmente denominados "olas de calor" (Hahn y col 1993, Mader y col 2001, Brown-Brandl y col 2006b), e implican un período de calor y humedad inconfortable y anormal de al menos un día, pero que usualmente perdura algunos días o en ocasiones semanas (AMS 1989). Existe numerosa evidencia científica de que el estrés térmico incrementa la morbilidad y mortalidad del ganado, esto es, cuando las temperaturas superan los umbrales que los animales son capaces de soportar (MAFF 2000). Como parte de las estrategias de aclimatación del animal, el consumo diario de materia seca (CMS) y el consumo diario de agua (CDA) son directamente afectados, ya que ambos se relacionan con el balance térmico del ganado e impactan la regulación de la temperatura corporal (Finch 1986). Así, los animales aumentan su CMS cuando las temperaturas caen bajo la zona termoneutral o bien cambian sus dietas a fuentes alimenticias que les permitan obtener la energía extra requerida. Por otra parte, en condiciones de verano los animales en engordas a corral presentan un aumento en el CDA, el que generalmente se mueve en dirección opuesta al CMS. Este aumento de CDA se asocia a las variaciones en la cantidad de sangre circulando en el organismo, así como la tasa a la cual ésta se evapora de la piel y del tracto respiratorio (Richards 1973). Sin embargo, el potencial impacto de los cambios climáticos en el ganado no ha sido completamente comprendido ni estudiado (Frank y col 2001). Muchos de estos impactos han sido evaluados indirectamente, ya sea a través de cambios en el suministro de alimentos (forraje, granos, etc.) y/o bajo condiciones de cámaras de ambiente controlado. Por lo tanto, el desafío permanente es evaluar el efecto directo de las variables medioambientales en el desempeño productivo y de comportamiento animal.

Como se mencionó previamente, el clima repercute directamente en el desempeño productivo del ganado afectando: el consumo de energía de la dieta, los requerimientos de mantención y la distribución de la energía (Johnson 1986). Fox y col (1988) indicaron que los requerimientos de mantención del ganado de carne fluctúan entre los valores recomendados por el National Research Council (1981) sin estrés y cuatro veces dicho valor bajo condiciones ambientales extremas. Así, dentro de la zona de termoneutralidad, la energía de la dieta es utilizada para mantención, crecimiento, producción de leche y actividad física; mientras que bajo o sobre la zona de termoneutralidad la energía es reorientada a funciones tendientes a mantener la condición homeotérmica y en algunos casos puede existir un aumento en la demanda de energía para estos procesos (Collin y col 2001). Además, el clima afecta indirectamente al ganado reduciendo la cantidad y calidad de las diversas fuentes de alimento (MAFF 2000). La respuesta productiva del ganado es variable y compleja, ya que son múltiples los factores que interactúan simultáneamente. Por ejemplo, durante la década de los setenta y ochenta el estrés por frío combinado con precipitaciones tuvo un gran impacto en el ganado en engorda en el estado de Nebraska, mientras que el estrés por calor no pareció ser significativo en el desempeño productivo del ganado (Balling 1980 y 1982). Sin embargo, esta situación ha cambiado, ya que estudios más recientes indican que las temperaturas extremas durante el verano y particularmente las olas de calor han causado catastróficas consecuencias productivas e incluso la muerte de miles de animales en el mismo estado (Hahn y col 1993, Mader y col 2001). No obstante lo anterior, el ganado puede resistir cortos períodos de adversidad y compensar las ganancias cuando las condiciones ambientales son restauradas (Johnson y col 1975, Hahn 1986). Esto hace que muchas veces no se observen en el ganado cambios significativos en su desempeño productivo. Existen además algunas evidencias de que los factores medioambientales podrían afectar la infiltración de grasa y perfil de ácidos grasos en el ganado (Kelly y col 2001).

FACTORES CLIMÁTICOS DE MAYOR RELEVANCIA

Los factores físico-ambientales que afectan al ganado fueron definidos por Hahn y col (2003) y corresponden a una compleja interacción de la temperatura del aire, humedad relativa, radiación, velocidad del viento, precipitación, presión atmosférica, luz ultravioleta y polvo. Para una mejor comprensión del efecto que ellos provocan sobre el ganado se presenta una breve descripción de los cuatro factores más importantes:

Temperatura ambiental. Es probablemente la variable más investigada y al mismo tiempo la más utilizada como indicador de estrés. El concepto de zona termoneutral es el resultado de investigaciones realizadas a comienzos de la década del setenta. Esta refleja el rango de temperatura ambiente efectiva de confort para el ganado y para la cual no existe a la fecha una metodología clara que permita su estimación en ganado de carne bajo condiciones prácticas de producción (NRC 1981). Khalifa (2003) definió la temperatura ambiente efectiva de confort para el ganado como el estado constante de temperatura corporal, la cual puede ser mantenida sin necesidad de ajustes fisiológicos o de comportamiento. Por esta razón el promedio de la temperatura ambiente es generalmente considerado como la principal medida térmica utilizada para estimar confort animal (NRC 1981, Da Silva 2006). Existen además, numerosas evidencias de que durante el verano la temperatura ambiental tiene un efecto directo sobre CDA, existiendo una relación positiva entre ambas variables. Además, se ha reportado una relación inversa entre CDA y CMS (NRC 1981, Arias 2006). Diversos estudios realizados para determinar el consumo de agua en ganado bovino durante el verano demuestran que la temperatura tiene un importante rol. Así, Murphy y col (1983) concluyeron que la temperatura mínima es uno de los factores que incide directamente en el CDA de vacas lecheras. De igual forma Jeter (2001) y Arias (2006) reportaron que la temperatura mínima fue también un factor de importancia en el CDA en ganado de carne. Otros estudios en cambio destacan la temperatura máxima y media como factores relevantes explicando el CDA (Hicks y col 1988, Loneragan y col 2001). Similares respuestas a las observadas en el ganado en engorda a corral fueron reportadas en animales en condiciones de pastoreo, los cuales reflejan un incremento en CDA como respuesta al aumento en la temperatura y el índice de temperatura-humedad (Bicudo y Gates 2002). Asimismo, el efecto de la temperatura sobre las variables productivas también ha sido ampliamente estudiado. Johnson (1986) informó de los umbrales térmicos a los cuales vacas Holstein disminuyen su producción diaria de leche (-5 °C y 21 °C). Estos valores representan límites a los cuales los animales activan mecanismos fisiológicos que les aseguran su supervivencia en desmedro de la productividad. Gaughan y Tait (2005) detectaron una disminución en el CMS a través de todos los tratamientos que evaluaron para refrescar al ganado de carne bajo condiciones de estrés por calor. West y col (2003) concluyeron que la temperatura ambiente de días previos tiene un marcado efecto sobre CMS en vacas lecheras. Así, temperaturas sobre 30 °C asociadas a humedades relativas de 80% y ausencia de noches frescas disminuyeron la producción de leche en 11,9 kg/día (Fox y Tylutki 1998). Estos cambios en el desempeño productivo y de comportamiento en los animales son explicados por el intercambio de calor y el balance energético del animal, los que a su vez son fuertemente influenciados por la temperatura ambiental (Hahn y col 2003, Khalifa 2003).

En general, se considera que el ganado bovino se adapta bastante bien a condiciones frías, de hecho casi dos tercios de la producción bovina en los Estados Unidos se concentran en zonas con inviernos cuyas temperaturas medias son inferiores a 0 °C. Sin embargo, cuando las temperaturas mínimas son extremas, éstas producen menores ganancias de peso, extensión del período de engorda, reducción de la conversión de alimento y reducción en la cantidad de leche producida (Christison y Milligan 1974, Young 1981, Birkelo y Johnson 1986). Disminuciones en la conversión de alimento del orden de 14 y 20% han sido señaladas durante el período invernal en sistemas de engorda comerciales de California y de algunos de los estados que comprenden el Medio Oeste norteamericano, esto es Nebraska, North y South Dakota, Iowa, Minnesota, Illinois y Kansas (Young 1981). Evaluaciones realizadas en el Oeste de Canadá utilizando datos acumulados de siete años durante el período invernal indican que las variables climáticas en general y la temperatura promedio en particular afectan fundamentalmente la ganancia diaria de peso y la cantidad de megacalorías requeridas por cada kilogramo de peso ganado (Christison y Milligan 1974). Asimismo, la producción de leche comienza a decrecer alrededor de los -4 °C, y tiene una marcada depresión a los -23 °C (Young 1981). La menor productividad durante el invierno está asociada a mayor demanda de energía para mantención y a menor digestibilidad del alimento. Lo anterior se demuestra en los estudios realizados tanto en ovinos como bovinos en condiciones invernales, con una reducción en la digestibilidad aparente de la materia seca de cerca de 0,2 unidades por cada grado Celsius (Young y Christopherson 1974, Christopherson 1976). Un resumen de los principales efectos del frío y del calor fue presentado por Khalifa (2003), quien concluyó que si bien la temperatura ambiental es importante, por sí sola no es una adecuada expresión de la respuesta animal al estrés. Si bien la temperatura ambiental ha sido reconocida como uno de los factores más importantes en la productividad del ganado también se ha reconocido que ésta es alterada por la acción del viento, humedad, precipitación y radiación entre otros factores (NRC 1981).

Humedad relativa. La humedad relativa (HR) es considerada un factor de potencial estrés en el ganado, ya que acentúa las condiciones adversas de las altas temperaturas (Da Silva 2006). Los principales efectos de la HR están asociados con una reducción de la efectividad en la disipación de calor por sudoración y respiración (Blackshaw y Blackshaw 1994, Renaudeau 2005) y están negativamente asociados al CDA (Meyer y col 2004). La tasa de evaporación depende de la gradiente de presión de vapor que existe entre el animal y el medioambiente circundante, así como de la resistencia al movimiento en contra de la gradiente. Richards (1973) reportó que a temperaturas superiores a los 30 °C, la HR comienza a asumir un importante rol en los procesos evaporativos. En estas condiciones, la simple gradiente de presión de vapor no es suficiente para asegurar una adecuada evaporación. Así entonces, altas HR reducen el potencial de disipación de calor tanto de la piel como del aparato respiratorio (Da Silva 2006), afectando a los animales especialmente en medioambientes en los que la disipación del calor por vías evaporativas es crucial para mantener la condición horneo térmica (NRC 1981). Por esta razón un índice que da cuenta de ambos factores, temperatura y humedad, fue desarrollado originalmente para ser utilizado en seres humanos (Thom 1959) y extendido posteriormente al ganado por Berry y col (1964). El índice de temperatura-humedad (THI) ha llegado a ser un estándar en las prácticas de manejo del ganado por las últimas cuatro décadas (Khalifa 2003, Gaughan y col 2007), existiendo a la fecha tablas y rangos que permiten predecir eventuales riesgos de estrés. Sin embargo, el THI no da cuenta de importantes factores climáticos como la radiación solar y la velocidad del viento ni tampoco incluye factores de manejo productivo o de genotipo animal (Gaughan y col 2007). Además subestima los reales efectos del estrés en el ganado (Collier y col 2007). Por ello el desarrollo de nuevos índices o bien el perfeccionamiento de los ya existentes es una permanente preocupación. La figura 2 muestra valores de THI ajustados en función de la velocidad del viento y de la radiación solar (Mader y col 2005, Mader y col 2006), y pueden ser utilizados para estimar el potencial efecto de las variables medioambientales en el desempeño productivo de los animales. Asimismo, Gaughan y col (2007) han propuesto un nuevo índice para ganado en engordas a corral, denominado HLI (heat load index), el cual ha demostrado ser exitoso en ganado de distintos genotipos.

Velocidad del viento. El rol de viento en el bienestar y desempeño productivo de los animales ha sido largamente reconocido por los investigadores (NRC 1981). El viento ayuda a reducir los efectos del estrés por calor durante el verano mejorando los procesos de disipación de calor por vías evaporativas (Mader y col 1997a, Mader y col 1999b). Cabe señalar que esta respuesta depende del estado en que se encuentra la piel del animal, es decir, seca o húmeda. La transferencia de calor es más eficiente cuando la piel esta húmeda que cuando está seca (Arkin y col 1991). La importancia de la velocidad del viento fue realzada por Mader y col (2006), quienes la incluyeron como uno de los factores de ajuste del THI. Por otra parte, durante el período invernal el viento tiene un efecto negativo, ya que incrementa la pérdida de calor. Fox y Tylutki (1988) señalaron que los requerimientos de mantención del ganado en invierno se ven negativamente afectados por el viento. Similares respuestas fueron encontradas por Keren y Olson (2006), quienes evaluaron el balance térmico del ganado en pastoreo durante el invierno, observando modificaciones en los requerimientos de energía metabólica del ganado producto de la radiación de onda corta, temperatura ambiente, velocidad del viento, orientación del cuerpo y dirección del viento. La velocidad del viento tiene además un efecto negativo en CDA (Loneragan y col 2001) y en la escala de jadeo (cuadro 1). La escala de jadeo es una herramienta visual desarrollada para evaluar el estrés por calor en los animales (Mader y col 2005, Mader y col 2006).

Radiación solar. La radiación solar (directa e indirecta) es considerada como uno de los factores más importantes que afectan el balance térmico en el ganado (NRC 1981, Finch 1986, Silanikove 2000). La radiación de onda corta y onda larga tienen un fuerte impacto en la carga total de calor y en el estrés por calor en los animales (Mader y col 1999b, Keren 2005, Keren y Olson 2006). También se ha demostrado que la radiación solar tiene un impacto directo en la temperatura rectal y la tasa de respiración (Brosh y col 1998, Sevi y col 2001, Collier y col 2006). Existen además antecedentes que indican que la radiación solar tendría un efecto en algunas concentraciones enzimáticas y minerales en el plasma (Sevi y col 2001). Sin embargo, la cantidad de calor radiante absorbida por un animal depende no sólo de la temperatura del animal, sino también de su color y textura. Superficies oscuras irradian y absorben más calor que superficies claras a una misma condición ambiental (Kadzere y col 2002). Esto fue corroborado por Brown-Brandl y col (2006b) evaluando vaquillas en engorda de cuatro razas. Los animales se diferenciaron por el color de su piel y de su pelo e incluyeron Angus (negro en piel y pelo), Charoláis (pelo blanco y piel rosada), Marc III (rojo oscuro en piel y pelo) y Gelbvieh (café claro en piel y pelo). Los resultados confirman que razas con piel oscura presentan mayores tasas de respiración, mayor jadeo y mayor temperatura superficial que razas de piel clara.

BALANCE TÉRMICO Y TEMPERATURA CORPORAL

Los rumiantes son animales homeotermos, es decir, tienen la habilidad de controlar su temperatura corporal dentro de un ajustado margen a través de diferentes procesos fisiológicos (Bianca 1968). Para mantenerse dentro de esta condición los animales necesitan ganar o perder calor del medioambiente circundante. Este proceso se denomina balance térmico, resultando ser muy dinámico y complejo (Bianca 1968, Silanikove 2000). Campbell y Norman (1998) propusieron la siguiente ecuación para describirlo:

donde:

R = flujo de radiación absorbida (onda larga y corta).

L = flujo saliente de radiación emitida desde la superficie del cuerpo del animal.

M = producción de calor metabólico.

λE = pérdidas de calor latente de la evaporación del agua.

H = pérdida de calor sensible.

G = calor conducido a la superficie.

q = calor almacenado en el cuerpo.

Un esquema representativo de los factores que influyen en el balance térmico del ganado bovino es presentado en la figura 3. Este balance se logra a través de un constante proceso termorregulatorio que involucra el flujo de calor mediante cuatro vías básicas. Tres de estas vías (conducción, convección y radiación) son conocidas como transferencias sensibles, ya que basan su operación en la gradiente térmica, mientras que la cuarta (evaporación) opera a través de una gradiente de presión de vapor y se le denomina pérdida insensible de calor o pérdida latente (Collier y col 2006). La pérdida latente de calor resulta ser un mecanismo muy importante en los momentos en que la temperatura ambiental se acerca a los valores de temperatura corporal del animal, ya que en estas condiciones se reduce o elimina la gradiente térmica que permite la operación de las vías sensibles. Sin embargo, si a la situación anterior se suma un cuadro de alta humedad relativa también decrece la gradiente de vapor y con ello la posibilidad del animal de disipar el exceso de calor. Cuando esto ocurre el exceso de calor es acumulado en el cuerpo resultando en un incremento en la temperatura corporal (Brosh y col 1998). Estos desbalances son el resultado de factores exógenos y endógenos, tales como el medioambiente termal y los procesos metabólicos asociados al CMS (Hahn 1999). Hahn (1995) y Frank y col (2001) señalan que CMS responde a la temperatura corporal. Por lo tanto, el proceso de termorregulación y el comportamiento alimenticio de los animales deben ser la principal preocupación cuando éstos son expuestos a medioambientes estresantes (Nienaber y col 2003). La modificación de los mecanismos por los cuales el animal gana o produce calor, así como los mecanismos por los que lo disipa, son las principales estrategias con las que el animal cuenta para mantener el balance térmico. La producción de calor metabólico es directamente controlada por el sistema nervioso central (Hammel 1968), por el sistema endocrino a través de la modificación del apetito y procesos digestivos, e indirectamente por alteraciones de la actividad de enzimas respiratorias y síntesis de proteína (Yousef 1985). A la fecha existen diversos estudios que intentan predecir el balance térmico del ganado en condiciones de producción comercial (Bakken 1976, McArthur 1987, Loewer 1998, McGovern y Bruce 2000, Turnpenny y col 2000*, Mendoza y col 2003). Sin embargo, la mayoría de los modelos basa sus resultados en una serie de supuestos en torno a variables fisiológicas involucradas en el balance térmico, existiendo en la práctica una gran variabilidad en la respuesta entre animales. Conocer el balance térmico de los animales permite establecer potenciales riesgos de estrés, así como también decidir medidas de mitigación.

La temperatura normal del ganado bovino adulto sano fluctúa entre 37,8 y 40,0 °C. A esta temperatura las actividades celulares y bioquímicas operan con mayor eficiencia y eficacia. Si los tejidos se enfrían demasiado el metabolismo es reducido, en el caso contrario el metabolismo se acelera y existe también el riesgo de desnaturalización de las proteínas, disrupción de la integridad de la membrana celular y posiblemente un daño permanente de los tejidos, resultando en morbilidad de largo plazo y bajo desempeño productivo (Guyton y Hall 1996). Sin embargo, existen diversos factores que afectan la temperatura corporal incrementándola (edad, actividad física, alimentación, el celo y la última etapa de la gestación) o disminuyéndola (desnutrición, esquilado, e ingestión de grandes cantidades de agua, Bianca 1968). La temperatura corporal sigue patrones diurnos y estacionales. La temperatura mínima del cuerpo se presenta usualmente temprano en la mañana (08:00 h) y por la tarde (19:00 h) tanto para el verano como para el invierno. Sin embargo, aun cuando la temperatura corporal tiende a seguir las fluctuaciones estacionales, existen diferencias en los patrones diurnos para el invierno y el verano (Bianca 1968, Davis y col 2001, Collier y col 2006, Mader y Kreikemeier 2006). Investigaciones conducidas en Nebraska por Mader y Kreikemeier (2006) demostraron que el ganado de carne alcanza claramente la máxima temperatura corporal a media tarde durante el verano, pero esta situación es menos clara durante la época invernal. Los beneficios de una noche refrescante en la reducción del impacto térmico diurno durante el verano han sido claramente demostrados en diversos estudios, ya que el ganado puede así liberar el exceso de calor acumulado durante la jornada diurna (Spain y col 2001, Spiers y col 2001, Mader y Kreikemeier 2006). Si bien la temperatura corporal puede ser utilizada como un indicador de la susceptibilidad del animal a la carga de calor, la existencia de un dispositivo para monitorear la temperatura corporal no se encuentra aún disponible en términos comerciales (Mader y col 2002, Mader 2003).

INDICES DE ESTRÉS

Numerosos esfuerzos se han llevado a cabo para identificar los umbrales a los que los animales comienzan a sufrir estrés térmico, de manera tal de prevenir los efectos negativos que éstos implican. El término estrés es comúnmente utilizado para indicar una condición medioambiental que es adversa al bienestar animal (Stott 1981). Sin embargo, la magnitud del estrés y su impacto asociado en la producción animal son difíciles de definir. Stott (1981) señaló que la única forma de medir la magnitud del estrés es a través de la respuesta animal. Muchos intentos han sido realizados para lograr obtener un índice de fácil cálculo y aplicación. Así, diferentes índices han sido propuestos para identificar condiciones de estrés en situaciones comerciales de lecherías y engordas a corral. Entre los índices desarrollados es posible mencionar: índice de temperatura-humedad (Thom 1959), THI ajustado por velocidad del viento y radiación (Mader y col 2005, Mader y col 2006), índice de humedad de globo negro (Buffington 1981), índice de carga de calor (Gaughan y Goopy 2002, Gaughan y col 2007), y tasa de respiración (Hahn y col 1997). Todos estos índices han sido desarrollados especialmente para el verano y utilizan algunas variables ambientales como información de entrada que permiten identificar cambios en el comportamiento y desempeño productivo del ganado. El único índice basado fundamentalmente en el comportamiento de los animales fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Nebraska (Mader y col 2005, Mader y col 2006), quienes lo proponen como una herramienta de manejo práctica; este índice se denomina escala de jadeo (panting score, cuadro 1 y figura 4). El índice de temperatura-humedad desarrollado por Thom (1959) ha llegado a ser el estándar para la clasificación térmica del medioambiente en muchos estudios de producción y manejo animal para todas las estaciones excluyendo el invierno (Hahn y col 2003). Como ejemplo del uso de este índice se puede mencionar el trabajo realizado por Berry y col (1964), quienes obtuvieron una ecuación que predice la disminución en la producción de leche que incluye THI. En el mismo estudio se determinó que la disminución en la producción de leche comienza a THI=74. El THI ha sido además utilizado como la base para el índice de seguridad de clima para el ganado (Livestock Weather Safety Index, LCI 1970) para describir categorías de estrés por calor asociado al ganado en zonas de climas cálidos (figura 2). En estudios más recientes Brown-Brandl y col (2005a) concluyeron que la tasa de respiración es el indicador más apropiado para monitorear estrés por calor en el ganado. Dada la estrecha relación de la tasa de respiración con la escala de jadeo, este último resulta ser también un valioso indicador para estimar el riesgo de estrés por calor en el ganado. Lo anterior queda de manifiesto en el trabajo de Brown-Brandl y col (2005b, 2006a), quienes encontraron que la tasa de respiración y la escala de jadeo son afectadas por la temperatura ambiental, el genotipo, la condición corporal, el historial sanitario y el temperamento de los animales.

Paralelamente al desarrollo de los índices de estrés por calor, un índice para condiciones de estrés por frío fue desarrollado hace ya algunos años, el cual fue originalmente pensado para su uso en seres humanos. Este índice, conocido como Wind-Chill (Ames e Insley 1975), ha sido utilizado como un indicador de estrés por frío en la producción de ganado bovino y fue perfeccionado recientemente por la NOAA1. Este índice da cuenta del efecto del viento sobre la pérdida de calor bajo condiciones extremas de invernó, situación que difícilmente se presenta en la zona central y centro sur de Chile donde se concentra la mayor masa ganadera del país. No obstante, podría ser de utilidad en la zona austral y de la Patagonia así como en la alta cordillera donde existan explotaciones pecuarias.

RESPUESTAS DEL GANADO BOVINO A CONDICIONES DE ESTRÉS CLIMÁTICO

Cambios hormonales. Durante períodos de condiciones climáticas adversas se han reportado variaciones en el consumo de alimento, reducciones en las ganancias de peso y en casos más extremos la muerte del ganado (Hahn y Mader 1997, Mader y col 1997b). West (2003) señala que numerosos cambios fisiológicos ocurren en el sistema digestivo, química ácido-base y concentración de hormonas en la sangre del ganado bovino durante el período estival. Diversas investigaciones sugieren que las altas temperaturas decrecen la actividad de la glándula tiroides, mientras que condiciones frías incrementan su actividad, afectando la motilidad y la tasa de pasaje de los alimentos (NRC 1981, Habbeb y col 1992). La glándula tiroides produce las hormonas tiroxina y triyodotironina, las que influencian diferentes procesos celulares, en particular la termogénesis que representa cerca del 50% de la tasa metabólica basal de animales en condiciones normales (Habeeb y col 1992). Las concentraciones de estas hormonas en el plasma sanguíneo declinaron en 25% en animales bajo condiciones de estrés por calor (Magdub y col 1982, Beede y Collier 1986). Estas modificaciones en la actividad de la glándula tiroides son consistentes con la menor tasa metabólica, menor consumo de alimento, menor crecimiento y menor producción de leche en condiciones de estrés por calor (Beede y Collier 1986). También se ha reportado que los glucocorticoesteroides, principalmente la secreción de cortisol, es una de las principales respuestas del animal a condiciones de estrés, respuesta que es bastante más rápida que la de las hormonas secretadas por la glándula tiroides. En animales expuestos a temperaturas de 35 °C, luego de 20 min la concentración de cortisol en el plasma sanguíneo aumentó de 30 a 37 µg/L, para alcanzar finalmente después de 2 a 4 horas un valor estable de 43 µg/L (Christison y Johnson 1972). Sin embargo, luego de prolongados períodos de exposición al calor los animales ajustaron la secreción de cortisol. Similares respuestas fueron encontradas por Abilay y col (1975) utilizando novillos Holstein, quienes además reportaron la existencia de una estrecha relación entre la concentración de cortisol en el plasma sanguíneo y la temperatura rectal y ambiental. Así entonces, la secreción de cortisol estimula ajustes fisiológicos que permiten al animal tolerar el estrés causado por un calor excesivo (Christison y Johnson 1972). Dantzer y Mormede (1983) reportaron que los niveles de cortisol también se incrementan cuando los animales son expuestos al frío, sin embargo, luego de un período de aclimatación los valores se estabilizan por sobre el valor normal a diferencia de lo que ocurre en el estrés por calor. Además, agregan que cambios graduales de temperatura eliminan los cambios abruptos de concentración de cortisol siendo estos cambios graduales. Por último, Igono y col (1988) reportaron que las concentraciones de la hormona de crecimiento en vacas lecheras de distintos niveles de producción se redujeron cuando THI >70 y sugirieron que esta reducción es una estrategia del animal para reducir la producción de calor metabólico.

Cambios en los patrones de alimentación. El ganado expuesto a cortos períodos de calor disminuye su CMS, especialmente cuando se utilizan dietas de alta densidad energética (Nienaber y col 2003). El efecto del medioambiente en el consumo voluntario de alimento ha sido bien documentado (Ames 1980, NRC 1981, Beede y Collier 1986, Mader 2003), destacando una relación inversa entre temperatura ambiental y consumo voluntario de alimento. Sin embargo, la información respecto del efecto de otros factores ambientales sobre el consumo voluntario de alimento es limitada. Las condiciones ambientales afectan directamente la demanda de energía para mantención, así como también para la activación de algunas respuestas fisiológicas y de comportamiento animal necesarias para hacer frente a las condiciones adversas del clima (NRC 1981, Beede y col 1985, NRC 1987). La reducción del CMS durante la época estival es un intento del animal por alinear sus demandas energéticas con su capacidad de perder calor. Esta reducción del CMS es sin duda la mayor influencia en la disminución de la productividad del ganado. La temperatura y el THI de los días previos son los que tienen una mayor influencia en el CMS y en la producción de leche (West y col 2003). Por otra parte, en condiciones de clima frío los animales intentan conservar el calor ya sea a través de un incremento en el aislamiento del medioambiente (mayor cobertura grasa, pelaje más largo y grueso, etc.), o bien produciendo más calor mediante un mayor CMS o el consumo de dietas más calóricas, aunque lo más probable sea una combinación de ambos (Bianca 1968, Young y Christopherson 1974). Durante el invierno se aceleran las pérdidas de calor corporal mediante las vías sensibles, ya que la gradiente entre temperatura corporal y temperatura ambiente se hace mayor. La primera y la más obvia respuesta del ganado bajo estas condiciones es tratar de evadir el frío buscando algún tipo de cobertura. Sin embargo, esto no siempre es posible, particularmente en ganado en engordas a corral sin ningún tipo de protección (Young y col 1989). Además, los animales activan procesos de termogénesis para hacer frente a los ambientes fríos, no obstante los efectos de esta activación resultan en una reducción de la digestibilidad de 0,2 unidades por cada grado Celsius e incrementan los requerimientos de mantención (Young y Christopherson 1974). Otros factores que afectan el desempeño productivo del ganado durante el período invernal son la lluvia, la que disminuye temporalmente el consumo de alimento en un 10 a 30%; y el barro, el que disminuye el consumo de alimento en un rango de 5 a 30% según la profundidad del mismo (NRC 1981). Bond y col (1970) reportaron que el barro reduce la ganancia diaria de peso de los animales en un 25 a 37% y que incrementa la cantidad de alimento requerido por kilo de peso ganado en un 20 a 33%. La figura 5 muestra ejemplos de cómo el barro se adhiere al pelaje del animal en condiciones de confinamiento en corral. Como resultado del barro adherido más la presencia de viento, las pérdidas de calor por convección y conducción se acrecientan y con ello aumenta también la demanda de energía por parte del animal para mantener su temperatura corporal dentro de los rangos normales.

Cambios fisiológicos. Entre los principales cambios fisiológicos observados es posible mencionar el aumento en la tasa de respiración, pulso, sudoración y vasodilatación. El aumento en la tasa de respiración tiene por objeto aumentar la pérdida de calor por las vías respiratorias y es una de las vías más importantes para mantener el balance térmico durante el verano (figura 3). Silanikove (2000) planteó que la medición de la tasa de respiración de los animales y la determinación de si éste se encuentra en proceso de jadeo, así como también la cuantificación del jadeo es la forma más fácil y accequible de evaluar el estrés por calor en el ganado en condiciones comerciales de producción. Brown-Brandl y col (2005a) agregan que para su medición no se requiere de equipos sofisticados, además, a diferencia de la temperatura corporal, su respuesta es prácticamente inmediata en el animal y sigue casi el mismo patrón de la temperatura ambiental. Así entonces, la tasa de respiración es uno de los mecanismos más importantes a considerar al momento de evaluar el nivel de estrés por calor del ganado, ya que es una de las principales respuestas observables en el animal cuando está expuesto a temperaturas por sobre su umbral de confort (Gaughan y col 2000). Se estima que sobre los 25 °C comienza a registrarse un incremento en la tasa de respiración, sin embargo ésta es una respuesta individual, la que varía según la raza y estado fisiológico de cada animal (Gaughan 1999). Valores de 20 a 60 exhalaciones por minuto (epm) son consideradas normales, pero cuando la temperatura ambiental aumenta por sobre los 25 °C aumenta también la tasa de respiración pudiendo llegar a valores por sobre las 200 epm. Interesantemente estos valores decrecen a un rango de 120-150 bajo condiciones extremas de calor, es decir, con temperaturas ambientales mayores a 40 °C (Davis 2001, McGovern y Bruce 2000). La mayor tasa de respiración en una primera instancia ayuda al animal a lograr una mayor disipación del exceso de calor por las vías respiratorias, gracias a un incremento en la frecuencia y a una disminución del volumen de aire inspirado (McGovern y Bruce 2000). Sin embargo, en condiciones más extremas esto no resulta suficiente para lograr refrescar al animal, por lo que la respiración vuelve a ser un poco más lenta y profunda (McGovern y Bruce 2000). La mayor tasa de respiración implicaría una mayor actividad muscular, lo que contribuiría a una mayor producción de calor. Así, el jadeo demanda un aumento en los requerimientos de mantención en aproximadamente un 7%, mientras que un incremento del 18% es asociado a tasas de respiración más pausadas y profundas (NRC 1981). Davis (2001) señala que el mayor costo energético no se debe precisamente a la actividad muscular, sino que responde a un incremento en el metabolismo celular. Nienaber y col (2003) indicaron que tanto la tasa de respiración como la temperatura corporal son las principales variables afectadas en relación con los procesos termorregulatorios, indicando además que la temperatura ambiental y THI tienen un marcado efecto sobre la temperatura rectal, la tasa de respiración y el pulso del animal. Brown-Brandl y col (2005b) encontraron que la tasa de respiración, la temperatura corporal y CMS fueron afectados por temperaturas cíclicas (32 ± 7 °C) y que los animales sufren devastadoras consecuencias cuando no tienen un período de aclimatación a las condiciones de calor. Por su parte Hahn y col (1997) reportaron un incremento en la tasa de respiración del ganado de 4 epm por cada grado de incremento sobre 21 °C, con una línea de base de 60 epm en condiciones de termoneutralidad.

Eigenberg y col (2000) señalaron que la tasa de respiración responde a la temperatura ambiente, con una tasa de cambio lineal de 6,4 ± 0,8 epm por grado Celsius para novillos expuestos al sol, y de 1,6 ± 0,8 epm por grado Celsius para novillos bajo sombra. Brown-Brandl y col (2005a) corroboraron que el aumento en la tasa de respiración es menor cuando el ganado se encuentra bajo la sombra. La tasa de respiración incrementa en forma no lineal como respuesta al incremento de temperatura ambiental con un punto de inflexión que se alcanza entre los 20 y 25 °C (Hahn y col 1997, Eigenberg y col 2003, Brown-Brandl y col 2006a).

Otras respuestas observadas indican el desarrollo y retención de un pelaje largo y grueso como mecanismo de aislamiento térmico durante el invierno (Young y col 1989), mientras que durante el verano se reduce la cantidad y grosor del pelaje. Finalmente, en su reporte de avance Aiken y col2 indican que el uso de implantes anabólicos que contienen estradiol ayudaría a los animales a reducir los problemas de estrés por calor en las engordas a corral, ya que investigaciones en seres humanos indican que el estradiol tendría un efecto vasodilatador, mientras que existen evidencias de que la progesterona tendría un efecto vasoconstrictor.

Cambios de comportamiento. Para evitar los efectos del exceso de calor los animales también modifican su comportamiento habitual. Brown-Brandl y col (2006b) reportaron que bajo condiciones de estrés por calor los animales disminuyeron el tiempo dedicado a consumir alimento y el que permanecen echados, así como también reportaron una reducción en la agresividad del ganado. Por otra parte, aumenta el tiempo dedicado a beber agua y el que permanecen de pie cerca de los bebederos. También es posible observar cambios en la distribución del ganado dentro de los corrales, permaneciendo más tiempo en aquellos lugares con mejor ventilación. Durante el invierno es posible observar la agrupación de los animales (apiñado), así como también cambios posturales para tratar de reducir la exposición de la superficie corporal y con ello la pérdida de calor (Young 1985).

MEDIDAS DE MITIGACIÓN

La capacidad del ganado para enfrenar condiciones adversas de clima es variable, influyendo la especie, raza, edad, color del pelaje y piel, largo del pelaje y plano nutritional. No obstante, es posible afirmar que en términos generales el ganado bovino adulto soporta sin mayores complicaciones rangos de temperaturas de 0 a 25 °C. En regiones donde los problemas de estrés por calor son frecuentes, la recomendación es contar con un plan de emergencia que permita reducir el impacto negativo que el clima ejerce sobre el ganado. Este tipo de planes debe incluir a lo menos algunos de los siguientes aspectos de manejo:

- Acceso a fuentes de agua; el consumo de agua es una de las formas más rápidas y eficientes por las que el animal reduce su temperatura corporal. Durante el verano ésta es prácticamente duplicada respecto al consumo de invierno. El consumo de agua en el verano alcanza 32,4 ±0,13 L/día, mientras que en el invierno es de 17,3 ± 0,08 L/día (Arias 2006). El agua posee propiedades químicas y físicas particularmente importantes para el proceso de mantención de temperatura corporal. Su calor específico es considerablemente mayor al de cualquier otro líquido o sólido. Además, su alto calor de vaporización permite al animal transferir una importante cantidad de calor al ambiente con pequeños volúmenes a través del sudor y la orina. Por otra parte su alto calor de fusión provee protección del congelamiento durante los inviernos.

- Evitar el movimiento de los animales; el movimiento de los animales para algún tipo de manejo puede incrementar la temperatura corporal entre 0,5 y 3,5 °C, dependiendo esto de varios factores (Mader y col 2007). La recomendación general es evitar el movimiento del ganado o bien hacerlo en las horas más frescas del día, es decir, antes de las 8:00 AM. Si bien la lógica indica que es posible realizar manejos después de la puesta de sol, se debe considerar un tiempo adecuado que permita a los animales liberar el exceso de calor acumulado durante el día. Si la noche no es lo suficientemente fresca, entonces se debe posponer el movimiento del ganado para otro día.

- Cambios en la dieta y en los horarios de alimentación; éste es quizás el principal desafío en las engordas a corral y lecherías, ya que cambios bruscos de horario y de los componentes de la ración pueden provocar problemas de acidosis y reducciones en las ganancias de peso. Las recomendaciones apuntan a cambiar el horario de entrega matutina de la ración por una entrega vespertina. Otra alternativa es suministrar el 70% de la dieta dos a cuatro horas después de alcanzar la temperatura máxima diaria (Davis y col 2003). Por otra parte, diferentes ingredientes en la dieta pueden producir distintos incrementos de calor a pesar de tener concentraciones similares de energía. Por ejemplo, grasas y aceites presentan el menor incremento en calor, seguido por los carbohidratos solubles como almidón (pero no los carbohidratos estructurales) y las proteínas. La reducción del consumo de materia seca o de la energía total ha demostrado reducir la susceptibilidad a estrés por calor (Mader y col 1999a). Brosh y col (1998) reportaron que vaquillas consumiendo dietas en base a forrajes presentaron menores temperaturas rectales y tasas de respiración que aquellas con una dieta 80:20 de concentrado y forraje respectivamente; esto podría estar asociado a los efectos del calor sobre la digestibilidad y la tasa de pasaje reportados por NRC (1981).

- Mejorar la ventilación; si bien las cortinas de viento pueden resultar beneficiosas durante el invierno, estas causan un efecto opuesto durante el verano. En general, bajas velocidades del viento reducen las pérdidas de calor por evaporación, incrementando la carga de calor y aumentando los requerimientos de mantención (NRC 1981). Esto sería la causa de menores ganancias de peso detectadas por Mader y col (1997b) en novillos alimentados bajo instalaciones protegidas y sin protección.

- Uso de sombra; ésta es una de las medidas de mitigación que mayor atención ha recibido, ya que en teoría su uso ayuda a reducir el impacto de la radiación directa e indirecta y con ello reducir la carga de calor que los animales reciben. Como consecuencia la productividad tanto en ganado de leche como de carne aumenta en comparación con animales sin sombra. Collier y col (2006) indican que la reducción en la carga de calor con una sombra bien diseñada fluctúa entre 30 y 50%. No obstante la sombra no tiene efecto sobre la temperatura del aire o la humedad relativa, por lo que no elimina completamente el problema de balance térmico (West 2003, Collier y col 2006). Estudios realizados en Argentina por Valtorta y col (1996) y Valtorta y Gallardo (2004) indican diferencias en la producción de leche de un 12% y 5% respectivamente cuando los animales dispusieron de sombra y mecanismos de refresco, tales como aspersores y ventiladores. En este mismo sentido, Collier y col (2006) señalan que la disponibilidad de sombra resulta esencial para reducir las pérdidas en producción de leche y eficiencia reproductiva. Sin embargo, no todos los informes indican respuestas positivas al uso de sombra, existiendo muchos resultados inconsistentes. Así por ejemplo, en algunas regiones de Estados Unidos su uso ha logrado reducir la carga total de calor recibida por los animales, mientras que en otras regiones no ha habido cambios significativos (Brown-Brandl y col 2004). Una posible explicación a esta inconsistencia sería la limitada forma y espacio de la sombra disponible, así como la adaptación del ganado a las instalaciones (Mader y col 1997a). La estructura que provee sombra debe considerar una superficie de 1,85 a 3,70 m2 por animal y estar ubicada a una altura de entre 2,5 y 4,0 m, ya que se debe considerar espacio suficiente para el movimiento del aire bajo la sombra. Se pueden utilizar varios materiales como cubierta, pero éstos debiesen ser preferentemente blancos. Actualmente se está conduciendo una investigación en esta área en el USDA en Clay Center-NE, para cuantiñcar el impacto de distintos tipos de materiales así como de diseños de cubiertas para sombra.

- Uso de aspersores; el uso de aspersores para refrescar el ganado es una práctica común en muchas engordas a corral y lecherías. Davis y col (2003) demostraron que su uso reduce la temperatura corporal, además reportaron una interacción entre el uso de aspersores y el horario en que el ganado recibe su alimentación. En lecherías su uso ha sido ampliamente estudiado con muy buenos resultados (Collier y col 2006). Sin embargo, en engordas a corral el uso de aspersores causa un efecto secundario no deseado, ya que debido a que el estiércol permanece en los corrales la combinación de humedad y calor aumenta la emisión de malos olores.

En conclusion, el desempeño productivo del ganado bovino de leche y carne es directamente afectado por los factores climáticos de su entorno productivo, particularmente la temperatura ambiental, la humedad relativa, la radiación solar y la velocidad del viento, los que en su conjunto afectan su balance térmico. Dichos efectos pueden ser pronosticados y minimizados mediante el adecuado uso de la información disponible, que incluye la genética del animal, el clima, el manejo productivo y el manejo nutri-cional. La implementación de medidas de mitigación debe considerar tanto los elementos productivos y de bienestar como también los factores económicos.

Publucado Por:

- Bermúdez Bresmar.

- Delgado Arturo.

- Escalona Annys.

- Lamus María.

¡DIOS LOS BENDIGA!