مطالعه مروری:تغییرات آب و هوا و افزایش چالش ها در سیستم های تولیدی گاوهای شیری (قسمت ۲)

ارتباط تغییرات آب و هوا با سلامت، رفتار و رفاه دام

اثر تغییرات اقلیمی بر سلامت، رفتار و رفاه حیوان میتواند به شکل مستقیم و یا غیر مستقیم و از طریق  ایجاد اختلالات خود را بروز دهد. این اثرات از فاکتور هایی مثل زمینه های ژنتیکی دام، میزان مواجهه و شرایط فیزیکی ویژه و خاص(مثل آبستنی) تأثیر می پذیرند. در نظر داشته باشید که با افزایش نرخ تولید، حساسیت و آسیب پذیری دام در مواجهه با استرس افزایش می یابد و به همین دلیل اثر آن روی سلامت، رفتار و رفاه بیشتر خواهد بود. اگرچه به خصوص در کشور های کمتر توسعه یافته که در آنها استراتژی های کنترل استرس گرمایی وجود ندارد، سیستم های متراکم و صنعتی در مقایسه با سیستم های سنتی کمتر متأثر خواهند شد.

سلامت دام به طور مستقیم تحت تأثیر شرایط اقلیمی می باشد و می تواند به بیماری یا مرگ ختم گردد. این اثرات می تواند به خاطر تغییرات سیستم ایمنی و اندوکرین باشد. تاثیر فصل بر سلول های سوماتیک را میتوان با وجود گزارش های بسیار مبتنی بر افزایش تعداد سلول های سوماتیک در ماه های تابستانی ارزیابی کرد.

اثرات اقلیمی غیر مستقیم بر روی سلامت مثل تغییراتی که در رفتار تغذیه ای(مثلاً افزایش مصرف کنسانتره  و کاهش مصرف علوفه) گاو های تحت استرس گرمایی دیده می شود، میتواند شرایط بروز اسیدوز را فراهم نماید، کهب اعث رخداد لنگش در گاو می شود. به علاوه کاهش دریافت خوراک در گاو های پرتولید شرایط را برای رخداد کتوزتحت بالینی یا بالینی در ماه های تابستان فراهم می کند که ناشی از نیاز بالای آنها به انرژی در دسترس، بقاء و تولید می باشد.

اثرات غیر مستقیم تغییرات اقلیمی بر رفتار و رفاه دام پیچیده تر بوده و به همین خاطر عملاً کمتر ارزیابی و تعیین می گردند. این اثرات به تغییر در میزان آب و غذای در دسترس با درنظر گرفتن کیفیت آنها و میزان ماندگاری و توزیع عوامل بیماری زا و حامل های آنها می باشد. پولسکی و ون کیزرلینک در سال ۲۰۱۷ نیاز به تحقیقات بیشتر را برای درک درد، محرومیت، خشونت و بی قراری مرتبط با استرس گرمایی که منجر به افزایش تشنگی و گرسنگی در کوتاه مدت و رخداد جراحات انگشتی و لنگش در دراز مدت، می شود را عنوان کردند.. با این که دیده شده، تنها قرار گرفتن در معرض استرس گرمایی در زمانی کوتاه در آخرین مرحله آبستنی می تواند اثرات چشمگیری بر سلامت، رشد و تولید گوساله ها در بلند مدت بگذارد.

یکی چالش های بالقوه ای که به واسطه تغییرات اقلیمی رخ می دهد شامل عوامل بیماری زا و حامل های آنها است. یک مثال مشهور در این زمینه،  تغییرات شیوع و گسترش عفونت های انگلی کرمی (نماتود ها و ترماتود ها) چراگاهی است. این عفونت ها تغییرات اخیر را در اپیدمیولوژی، توزیع فصلی و جغرافیایی ناشی از تغییرات آب و هوایی نشان می دهند. این تغییرات پیچیده در همه گیری های انگلی و حامل ها نیاز به راه حل های خلاقانه دارند. مطالعات و نتایج برخاسته از آنها به شدت به منطقه و فصل مورد بررسی وابسته اند. برای دستیابی به یک اتفاق نظر در استراتژی منطقه ای، بررسی نظام مند تغییرات با واسطه تغییر آب و هوا در اروپا پیشنهاد شده است. استراتژی های این چنینی باید راهکار های مشخص مدیریتی، مثل انتخاب پرورش در جایگاه روباز یا بسته، استفاده از ابزارهای جدید تشخیصی، ایجاد راهکارهای خلاقانه کنترلی، استفاده مداوم از داروها و ایجاد گردهم آیی های منطقی برای فعالیت های کنترلی آینده را داشته باشند. داده هایی که شامل اطلاعات آب و هوا، منطقه و انتشار عوامل بیماری زا باشند دانش موردنیاز برای استراتژی های کنترل مؤثر را فراهم می کنند. تغییرات آب و هوا، منحنی جمعیت و توزیع وکتور و ویروس را متأثر می کنند. الگوی رخداد ویروس تب دره ریفت که سقط را القا می کند و به وسیله حشرات منتقل می شود با تغییرات آب و هوا که با توزیع حشره ناقل آن مرتبط است تغییر می کند. در هر حال، استراتژی های کاهش شدت گرما  برای مقابله با عوامل بیماری زا و حامل ها به شدت به سیستم پرورش مرتبط بوده و همچنین نیازمند ارزیابی های مدیریتی پیاپی است. با مکث بیشتر بر ابزارهای کاهنده ی استرس گرمایی یا آنهایی که به سازگاری دام ها در این شرایط کمک میکنند، می توان اثر تغییرات آب و هوا و بیماری های مرتبط با آن را کاهش داد.

همچنین استرس گرمایی به واسطه تغییرات رفتاری مثل کاهش و/یا تغییر در فعالیت روزانه، افزایش مصرف آب، کاهش مصرف خوراک و یا تغییر در زمان دریافت خوراک در مقایسه با اوقات سردتر روز قابل ردیابی است. آلن و همکاران در سال ۲۰۱۵ تغییرات در رفتار ایستادن و خوابیدن گاو های شیری تحت استرس گرمایی ای که شاید رفتار های فحلی مانند پرش[۱] در آنها را کاهش می دهد، شرح دادند. طبق پژوهش هاینیکه و همکاران در سال ۲۰۱۹، استرس گرمایی منجر به کاهش فعالیت های گاو شیری می شود در حالی که گاو های با شکم زایش کمتر در مقایسه با شکم های بالاتر ها حساسیت کمتری را نشان می دادند. به علاوه آنها وجود عوامل مرتبط با هر گاو را نیز ثابت کردند. آلن و همکاران در سال ۲۰۱۵ به این نکته رسیدند که ایستادن می تواند به خنک شدن گاوها کمک کند در نتیجه در زمان استرس گرمایی گاوها بیشتر می ایستند که می تواند تولید شیر را که نیازمند زمان های بیشتر استراحت است، تحت تاثیر قرار دهد.

تاثرات تغییرات آب و هوایی بر جیره و تغذیه گاوهای شیری

تولید خوراک به دلیل افزایش سطح دی اکسید کربن و دما و نیز کاهش آب در دسترس و نحوه توزیع آن، تحت تاثیر قرار گرفته است. مدل های ریاضی زیادی برای تخمین میزان باروری مراتع و ارزش غذایی آنها باتوجه به سناریوی تغییرات آب و هوایی منتشر شده است. فلن و همکاران ارتباط مستقیم بین فصل چرا و تغییرات آب و هوایی در اروپا را نشان داده اند. نویسندگان این مقاله پیش بینی کرده اند که در بیشتر کشورهای اروپایی مقدار فصل چرا تا ۲.۵ ماه به طور خالص افزایش خواهد یافت.

ازطرف دیگر به نظر می رسد که میزان تولید مواد خشک به دلیل تغییرات آب و هوایی (خصوصا در نیمکره شمالی) افزایش یابد با این حال کیفیت خوراک که به آب در دسترس آن بستگی دارد به شدت به طور منفی تحت تاثیر قرار خواهد گرفت.

کرین و همکاران در سال ۲۰۱۰ با آنالیز بیش از ۲۱۰۰۰ نمونه مدفوع گاو سعی کردند تا میزان تاثیر تغییرات آب و هوایی بر پروتئین و انرژی جیره را تخمین زنند. آنها دریافتند که خوراک در مناطق با دمای بالا و بارش کم در مناطق حاره ای دارای پروتئین خام[۲] و انرژی در دسترس کمتری در مواد خشبی هستند.  در نتیجه جدا از تاثیرات مستقیم استرس گرمایی، گاوها بار اضافه تری را به دلیل تغییرات مواد غذایی خصوصا با افزایش تولید شیر خود، تجربه خواهند کرد. باید بار دیگر تاکید کرد که تغییرات مواد غذایی و جیره در بین مناطق، سیستم ها و حیوانات مختلف متفاوت است. گیاهانی که در مراتع کشت می شوند باید به سمت گونه های مقاوم به تغییرات آب و هوایی حرکت کنند. به طور مثال حبوبات ریشه بلند توانایی استفاده از آبی را دارند که برای باقی گونه ها در دسترس نیست. بنابراین کشت گونه ها در چمنزارهای متفاوت در بهبود استفاده از آب دردسترس  و احتمالا افزایش کیفیت خوراک قابل هضم برای نشخوار کنندگان در مراتع مفید خواهد بود. در کنار استراتژی های کشت، مدیریت مراتع (به طور مثال زمان برداشت، نوع کود و مدت زمان چرا) گزینه های ضروری برای مدیریت تاثیر آب و هوا بر تولید خوراک هستندآبیاری زمین هم می تواند تولید را افزایش دهد اما به دلیل محدودیت آب در دسترس، استفاده از این گزینه در خیلی از مناطق محدود می باشد.

از دهه های گذشته تاثیرات استراتژی های مختلف جیره بندی با هدف کاهش تاثیرات منفی دوره گرما بر رژیم خوراکی گاوهای شیری و عملکرد آنها (مثل تولید شیر و باروری) مطالعه شده است. نتایج این تحقیقات کم و بیش امیدوار کننده بوده است. می دانیم که که گاوها در شرایط استرس گرمایی مصرف کنسانتره را به مواد خشبی ترجیح می دهند چرا که پروسه تخمیر مواد خشبی، بار گرمای متابولیکی را افزایش می دهد با این وجود افزایش میزان کنسانتره جیره، تغذیه سازگار با نشخوار را محدود می کند.

مکمل های خوراکی (مثل ویتامین ها) برای بررسی میزان تاثیرآنها در کمک به سازگاری گاو با شرایط استرس گرمایی مورد مطالعه قرار گرفته است. ویتامین نیاسین برای اثر آن بر عروق خونی (انبساط عروقی[۳])  و متابولیسم لیپیدی، آزمایش شده است. زیمبلند و همکاران نشان دادند که گاوهایی که با نیاسین محافظت شده در برابر شکمبه تغذیه شده اند دمای رکتال و واژینال کمتری در گرمای متعادل داشته اند. دربین مکمل های غذایی، نتایج بحث برانگیزی در بررسی اثر افزایش غلظت انرژی جیره در گاوهای پرتولید در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب و اثر روغن های کاربردی[۴] (روغن هایی که کاربردی بیش از تنها ارزش غذایی خود دارند مانند روغن کرچک که از گیاه رزینوس کومونیس[۵]  گرفته می شود) و یا چربی، پیدا شد. ونگ و همکاران در سال ۲۰۱۰ نشان دادند که خوراندن مکمل های اسید چرب[۶]  در دوره استرس گرمایی سبب کاهش دمای بدن در گرمترین زمان روز و افزایش تولید شیر می شود. نویسندگان باور دارند که دلیل این اتفاق کاهش تولید گرمای متابولیکی به دلیل جایگزینی کربوهیدرات های قابل تخمیر با مکمل های SFA می باشد.

ارتباط تغییرات آب و هوایی با نگهداری و پرورش گاوهای شیری

مدیریت گله های شیری در دوره های گرمایی شدید و متداول، خصوصا در گاوهای پر تولید، برای دامداران خیلی مهم بوده و هرروزه با چالش های بزرگتری پیش رو است. گزینه های زیادی در سطح سیستم های مدیریت و نگهداری دردسترس هستند، که شامل سازه های جایگزین با سازگاری با این شرایط مانند تکنیک های خنک کاری، ایجاد سایه مناسب، مدیریت زمان خوراک ریزی، بطور مثال تغییر زمان خوراک ریزی به ساعت های خنک تر روز مانند عصرها، شب ها یا صبح های زود، برای کاهش استرس گرمایی می شوند. جایگزینی زمان خوراک دهی به عصرها یا ابتدای صبح ممکن است همزمانی بار حرارتی را با دمای بالای محیطی کاهش دهد. با این حال برطبق مطالعه اومینسکی و همکاران در سال ۲۰۰۲، این کار تاثیری بر دمای واژن، میزان خوراک دریافتی و عملکرد گاو شیری در دوره استرس گرمایی ندارد.

سیستم های خنک کاری در دسترس شامل فن ها، مه پاش ها[۷]، آب پاش ها[۸] و بسترهای حاوی آب سرد[۹] می باشد. اصلاحات در این روش ها شامل تکنولوژی های جدید مثل تونل های تهویه است.درحال حاضر نصب سیستم های موثر خنک کاری درجهت کاهش استرس گرمایی، اجباری هستند. یکی از روش ها، اسپری آب به مدت زمان کوتاه برروی گاو است که که تبخیر آن توسط فن ها در بهاربند حمایت می شود. سیستم های مشابهی در سرتاسر جهان، خصوصا مناطق گرمسیر، استفاده می شوند. کندال و همکاران در سال ۲۰۰۷ سه روش مختلف و موثر خنک کاری، سایه، آبپاش به همراه سایه و آبپاش به تنهایی را باهم مقایسه کردند. آنها به طور واضح مشاهده کردند که روش ترکیبی استفاده از سایه و آبپاش (که تا ۶۷% تعداد تنفس را کاهش می دهد) و آبپاش به تنهایی (که تا ۶۰% باعث کاهش تعداد تنفس شده است) از سایه به تنهایی (که ۳۰% کاهش تعداد تنفس داشته) موثرتر هستند. آوندوریز و همکاران در سال ۲۰۱۰ سه روش مدیریت خنک کاری را با تغییر زمان و مدت خنک کاری از طریق دریچه ها در سیستم های بسته در گاوداری، برای کاهش استرس گرمایی در شرایط آب و هوایی گرم را مقایسه کردند. نویسندگان به این نتیجه رسیدند که مدت زمان خنک سازی برای اثر بیشتر باید افزایش یابد. به علاوه تناوب بیشتر دوره های خنک کاری در روز که در آنها آبپاش و تهویه ادغام شده باشد، در خنک کردن هوا موثرتر هستند. مطالعات زیادی اثرات خنک کاری را بر عملکرد تولیدمثلی حیوان توصیف کرده اند. هونیگ و همکاران در سال ۲۰۱۶ اثر مثبت مدیریت خنک کاری را بر عملکرد تخمدان ها، طول دوره فحلی و بطور کلی باروری حیوان در دوره استرس گرمایی را گزارش کردند. استفاده از سایه به تنهایی در مقابل استفاده از آبپاش پس از مواجهه با گرمای زیاد چِرا در تابستان، اثر کمتر یدر خنک شدن گاو دارد. با این حال هنگامی که تمایل گاوها در نظر گرفته می شود، بیشتر گاوها (۶۵%) سایه را به آبپاش ترجیح می دهند. جدا از تاثیر سایه در کاهش دما، اثر بزرگتر آن در، بار حرارتی، در خصوص کاهش تابش گرمای خورشید در سایه مطرح می شود. ون لائزر و همکاران در سال ۲۰۱۵ نیز تاثیر مثبت سایه در انتخاب گاوها را گزارش کرده اند.

ارتباط تغییرات آب و هوایی با ژنتیک

بسیاری از روش های سازگاری با تغییرات آب و هوایی، تاثیرات کوتاه مدت دوره های شدید گرما را درنظر می گیرند در نتیجه به سمت راه حل بلند مدت این معضل حرکت نمی کنند. سازگاری ژنتیکی حیوانات، که به معنی انعطاف پذیری حیوان در برابر گرمای شدید به عنوان یک ویژگی عملکردی در در برنامه های پروش گاو است، می تواند به عنوان یک راهبرد بلند مدت در گاوهای شیری درنظر گرفته شود. در نتیجه ویژگی های مرتبط با استرس گرمایی مثل توانایی گاو در ثابت نگه داشتن دمای رکتال می تواند به عنوان یک شاخص انتخاب ژنتیکی استفاده شود. ویژگی اصلاح نژادی دیگری که بالقوه می تواند استفاده شود، رنگ موهای بدن گاو است. آنزورس-ااورا و همکاران در سال ۲۰۱۹ گزارش کردند که گاوهایی که رنگ مشکی موی بدن آنها غالب است در محیط گرم، کاهش تولید شیر متوسطی بدون تاثیر بر ترکیب شیر، دمای بدن و عملکرد تولید مثلی خود داشته اند. حیوانات مقاوم دربرابر گرما توانایی بالاتری در ثابت نگه داشتن دمای مرکزی بدن خود تحت شرایط تغییرات شدید آب و هوایی دارند. این ویژگی بین نژادهای مختلف، و گاوهای مختلف متفاوت است و می تواند تاثیر متفاوتی بر تولید شیر آنها داشته باشد. در هنگام بررسی ویژگی های مقاومت گاو در برابر گرما  (مثل اختلاف در دمای مرکزی بدن، تعداد تنفس و تعداد ضربان قلب در شرایط گرمای شدید)، اندازه گیری آنها باید به گونه ای باشد که در شرایط استرس گرمایی بیشترین اثر را داشته باشد. محدودیت این روش ممکن است عدم دسترسی به معیارهای مطمئن جهت سنجش مقاومت گرمایی از داده های موجود که در مطالعات مختلف ثبت شده اند، باشد. در همین حال، مدل های آماری برای مقاومت گرمایی و ارزش های اصلاح نژادی برای مقاومت در برابر گرما، ایجاد و پایه گذاری شده اند. اکنون زمان مناسبی برای انتخاب ژنتیکی استرس گرمایی، به همراه دیگر ویژگی هایی که منجر به سوددهی بیشتر می شوند، برای مقاومت در برابر گرما است. روانولو و همکاران در سال ۲۰۰۰ میزان وراثت تولید شیر را ۰.۱۷ وقتی میزان THI کمتر از ۷۲ بود تخمین زدند، دیگر متغیرهای مرتبط با مقاومت گرمایی تفاومت معناداری با  ۰.۰ (عدم وراثت صفت) نداشتند و ارتباط ژنتیکی آنها -۰.۳۶ بود. مقدارها برای چربی و پروتئین شیر نیزبه همین شکل بود. اگر استرس گرمایی پایدار باشد، بروز ژن های دخیل به سمت تغییر در فیزیولوژی حیوان حرکت کرده و منجر به سازگاری بیشتر با این شرایط خواهد شد. گوین و همکاران در سال ۲۰۱۷ یک سیستم تخمین ارزش ژنتیکی مقاومت گرمایی برای نسل گیری را در گاوهای شیری استرالیا ایجاد کردند. ارتباط آن با دیگر ژنوم های ارزشمند پروش نشان داد که ژن مقاومت در برابر گرما ارتباط ژنتیکی مطلوبی با باروری دارد اما ارتباط آن با ویژگی های تولید مطلوب نیست. آگویلار و همکاران در سال ۲۰۰۹ اجزای ژنتیکی استرس گرمایی در گاوهای هلشتاین را تخمین زدند. این تنوع ژنتیکی تخمین زده شده، با افزایش شکم زایش، افزایش می یابد. ضریب همبستگی ژنتیکی بین ۰.۸۴ و ۰.۹۸ در اثرات افزاینده عمومی مشاهده شد درحالی که این ضریب برای تولید شیر در حدود ۰.۴۵ است، که در شکم های زایش مختلف و مراحل مختلف شیرواری متفاوت است. بوهمانوا و همکاران در سال ۲۰۰۸ تخمین مشابهی از ارزش ها در نسل گیری در جهت مقاومت در برابر گرما داشتند، با این وجود تعامل بین ژنوتیپ های ممکن و محیط نیز باید در نظر گرفته شوند. برنابوسی و همکاران در سال ۲۰۱۴ نتیجه خلاصه  مطالعات خود را این گونه عنوان کردند که در ژن های انتخابی اصلاح نژادی، انتخاب ژن حاوی مقاومت گرمایی حتما باید درنظر گرفته شود.

امروزه به خوبی می دانیم که اصلاح ژنتیکی برای تولید شیر بیشتر منجر به آسیب پذیری بیشتر گاوها در مقابل آب و هوای شدیدا سرد یا گرم یا … شده است. رابطه معکوس این چنینی مثل آنچه بین عملکرد تولید مثلی و تولید شیر وجود دارد، هرچند به مقدار کم، اما در نژادهای مقاومتر به گرما مثل گاوهای زبو[۱۰] دیده می شود. تفاوت در میزان مقاومت در برابر گرما در نژادهای مختلف توسط افراد زیادی مثل سوزا سکارز و همکاران در سال ۲۰۱۹ به خوبی توصیف شده است. نژادهای مقاوم معمولا نژادهای مخصوص آب و هوای گرم (گاوهای زیبو و سانگا[۱۱]) که با این شرایط سازگار بوده و پرورش یافته اند می باشد. تفاوت های ژنتیکی ممکن است تفاوت های شخصیتی زیادی مثل تعداد غدد عرقی، شکل آنها و میزان توانایی آنها در انتقال آب ایجاد کنند. هرچند اثبات نشده است که وجود این تفاوت های مورفولوژیک خود می تواند منجر به تفاوت های عملکردی واضحی شوند. بعضی نژاد ها توانایی بیشتری در ساخت پروتئین های خاص شوک حرارتی[۱۲] دارند که در مکانیسم های سازگاری با آب و هوای گرم دخیل هستند.

نتیجه گیری

تغییرات آب و هوایی درآینده بیشتر شده و تاثیرات واضحی بر صنعت گاو شیری خواهد داشت. این تاثیرات مستقیم و غیر مستقیم خواهند بود. تاثیرات این تغییرات آب و هوایی بر سیستم های تولیدی گاو شیری به چند دسته تقسیم می شوند: ۱. دسترسی و برابری آب و خوراک، ۲. تاثیر بر سلامت و عملکرد گاوها و ۳. تاثیر بر بیماری ها و انتشار حاملین آنها. این تاثیرات منجر به افزایش مرگ و میر، عملکرد ناقص سیستم ایمنی، انتشار بیشتر بیماری های عفونی، نقص در تولید، خواک دریافتی و رشد ناکافی و کاهش تولید شیر هستند که باهم منجر به زیان اقتصادی بزرگی می شوند. درنتیجه ضروری است تا استراتژی های موثر کاهش استرس گرمایی و سازگاری که شامل سیستم های نگهداری، مدیریت، تغذیه، سلامت در اصلاح نژاد گیاهان و حیوانات می شود (اصلاح نژادی برای مقاومت در برابر گرما)، به عنوان یک راه حل بلند مدت ایجاد کنیم.

[۱] Mounting

[۲] Crude protein (CP)

[۳] Vasodilatation

[۴] Functional oils

[۵] Ricinus Communis

[۶] Supplemental fatty acids (SFA)

[۷] Mister

[۸] Sprinkler

[۹] Cooled waterbed

[۱۰] Zebu cattle

[۱۱] Sanga cattle

[۱۲] Heat shock protein

, , , , , , , ,