Auswirkungen hoher Temperaturen auf Kälber, Milchkühe und Nutztiere

Die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde wird laut den neuesten Prognosedaten bis zum Ende des 21. Jahrhunderts um 2 bis 5°C steigen. An diesem Trend wird nicht mehr gezweifelt, und es wird weiterhin bestätigt, dass die Zahl der Tage mit extrem hohen Temperaturen, die das Leben der Tiere erheblich beeinflussen, kontinuierlich zunimmt.

So viele tropische Tage und Nächte gab es in unserem Gebiet vermutlich noch nie. Die Jahre 2015 bis 2017 waren aus globaler Sicht sogar die heißesten. Auch der Sommer 2018 war außergewöhnlich heiß. Und das nicht nur wegen der hohen Temperaturen, sondern auch aufgrund der langen Phasen hoher Hitze. Wir erlebten eine außergewöhnlich lange Hitzewelle. Meteorologen verzeichneten sogar bis zu 24 Tage lange Perioden, in denen die Temperaturen über 30°C stiegen. Fast sommerliche Temperaturen waren bereits im April 2018 zu verzeichnen; nach Messungen war der April überhaupt der heißeste in der Geschichte. Das warme Wetter wurde durch den Zustrom warmer Luft aus dem Süden verursacht. Sogar Sand aus der Sahara erreichte unser Gebiet.

Die meisten Viehzüchter sind nicht ausreichend auf den Schutz von Nutztieren vorbereitet, was zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten führen kann. Wir müssen über Stallhaltung und technologische Systeme nachdenken, die diese negativen Auswirkungen des Klimawandels reduzieren. Vor allem ist es wichtig, den unmittelbaren Einfluss auf die Änderung der Leistungsparameter der Tiere zu verstehen.

Ziel dieser Reihe von Fachartikeln ist es, auf der Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse, weltweiter angewandter Forschungsergebnisse und langfristiger Bewertungen des VÚZV Nitra die Prinzipien der Auswirkungen hoher Temperaturen auf Rinder zu erklären und Vorschläge zur Minderung ihrer schädlichen Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit zu unterbreiten.

Allgemeine Erkenntnisse

Es ist allgemein bekannt, dass hohe Umgebungstemperaturen bei Milchkühen Stress verursachen. Im Sommer interessieren uns vor allem Temperaturen über dem oberen Rand der thermisch neutralen Zone oder der Klimaneutralzone. Beim Aufenthalt in dieser Umgebung werden thermoregulatorische Mechanismen aktiviert, die durch ein System von Rezeptoren in der Haut, den Venen, den inneren Organen, dem Hypothalamus und anderen Teilen des Gehirns gesteuert werden. Das Zentrum dieses Systems befindet sich im Hypothalamus, dessen Signale die Körpertemperatur ausgleichen und regulieren. Wenn die Umgebungstemperatur die Körpertemperatur erreicht, muss das Tier entweder fliehen oder die aktive Kühlung durch beschleunigtes Atmen erhöhen (dadurch verdunstet Wasser aus den Atemwegen) oder intensiv schwitzen. Das unangenehme für den Züchter ist, dass Tiere auf hohe Temperaturen mit einer Verringerung der Futteraufnahme und einer Verlangsamung des Nährstoffwechsels reagieren.

Wärme wird kontinuierlich durch den Stoffwechsel der Nährstoffe produziert, und das Tier gibt diese Wärme an die Umgebung ab. Der Abbau von überschüssiger Wärme erfolgt durch Konduktion (Wärmeleitung), Konvektion (Luftströmung), Strahlung (Abstrahlung) und Verdunstung. Es wurde festgestellt, dass bei einer Temperatur von 35°C die Verdunstung 84% des gesamten Wärmeabgabes ausmacht, während es bei 15°C nur 18% beträgt. Denken Sie daran, dass Wärme nur durch Konvektion oder Konduktion abgegeben wird, wenn die Lufttemperatur niedriger ist als die Hauttemperatur oder wenn die Tiere auf einer Fläche liegen, die kühler ist als ihre Haut. Strahlung ist auch ein wichtiger Wärmeabgabemechanismus, aber nur, wenn die Umgebung kühler ist als die Körperoberfläche. Eine hohe Luftfeuchtigkeit erschwert jedoch die Strahlung. Der Energie- und Wasserverbrauch für die Verdunstungskühlung von Milchkühen ist zu hoch. Es wird geschätzt, dass bis zu 10% für die Luftzirkulation verbraucht werden. Gerade die konduktive Kühlung von Milchkühen kann den Verbrauch erheblich senken.

Bei Rindern wird der Wärmeabfluss ungefähr wie folgt geschätzt: Verdunstung 20%, Strahlung 10% und Konvektion 70%. Die Konduktion wird als vernachlässigbar angesehen, aber neueste Studien haben gezeigt, dass Kühe, die auf einer Wassermatratze liegen, bis zu 20-25% des Stoffwechselwärmes durch Konduktion abgeben können. Allerdings hängt die Kühlung von der Wassertemperatur ab, die in den Matratzen zirkuliert.

Ein Stressfaktor für Tiere wird durch die Erhöhung der Körpertemperatur über den physiologischen Wert definiert, was zu einem Ungleichgewicht zwischen der Wärmeproduktion und dem Wärmeverlust führt. Die Wärmeproduktion übersteigt immer den Wärmeverlust, und die Wärme sammelt sich im Körper. Wenn das Tier aufgrund der zunehmenden Hitzebelastung die thermische Balance nicht aufrechterhalten kann, steigt die Körpertemperatur. Dies führt zu physiologischen Veränderungen und Verhaltensänderungen, die notwendig sind, um die Wärmbilanz zu erhalten. Hoher thermischer Stress verringert die Trockenmasseaufnahme der Kühe, was die metabolische Wärmeproduktion verringert, aber auch die Milchleistung.

Bei langanhaltend übermäßig hohen Umgebungstemperaturen kann es zu einer hyperthermischen Todesursache kommen. Dies geschieht normalerweise, wenn die normale Körpertemperatur um 4,5°C überschritten wird. Dies tritt häufig auf, wenn die Umgebungstemperatur nahe der Körpertemperatur liegt oder sie übersteigt und es keinen Temperaturgradienten gibt, um Wärme abzugeben.

Effektive Methode zur Eliminierung von Hitzestress ist Wasserdampf – die sogenannte Verdunstungskühlung, bei der Wassermistpartikel auf den Körper der Tiere oder in die Stallluft gesprüht werden. Nochmals, die Reaktion der Tiere bei hohen Temperaturen hängt auch von der relativen Luftfeuchtigkeit ab. Bei hoher Luftfeuchtigkeit werden die Wärmeverluste durch Verdunstung eingeschränkt, was zu einer Erhöhung der Körpertemperatur führt, die sich negativ auf die Futteraufnahme und das Wachstum auswirkt.

Ein erstes Anzeichen für eine hohe Wärmebelastung ist eine beschleunigte Atmung. Bei Milchkühen wird eine erhöhte Atemfrequenz von mehr als 100 Atemzügen pro Minute beschrieben, und bei Kälbern sind die Werte noch höher, bis zu 250 Atemzüge pro Minute. Die anfängliche schnelle, aber flache Atmung geht in die nächste Phase über, die etwas langsamer, aber tiefer ist. Der Auslöser für diese zweite Phase bei Milchkühen ist eine Körpertemperatur von 40,5°C.

Durch beschleunigte Atmung wird zwar die Verdunstung von Wasser erhöht, aber gleichzeitig wird Kohlenstoffdioxid (CO2) aus den Lungen entfernt. Dies kann nach einiger Zeit zu einem Anstieg des Blut-pH-Werts und zu respiratorischer Alkalose führen. Die Bildung einer respiratorischen Alkalose wird auch durch vermehrtes Speicheln begünstigt, was den Kühlungseffekt verstärkt. Der Verlust von Speichel kann jedoch zu einer metabolischen Azidose führen, da Substanzen (Natriumbikarbonat und Puffersalze) verloren gehen, die für die Pufferung des Pansens notwendig sind.

Die Herzfrequenz verhält sich unter Wärmestress unterschiedlich. Während eines kurzfristigen hochthermischen Stresses wird ein Anstieg festgestellt, und während eines langfristigen, ununterbrochenen Stresses folgt auf den anfänglichen Anstieg eine leichte Abnahme.

Es wurden negative Zusammenhänge zwischen der Umgebungstemperatur und der Trockenmasseaufnahme sowie zwischen der Körpertemperatur und der Trockenmasseaufnahme festgestellt. Das bedeutet, dass je höher die Lufttemperatur im Stall ist und daher auch die Körpertemperatur des Rindes steigt, desto geringer ist die Futteraufnahme, respektive die Trockenmasse. Die Körpertemperatur der Kühe steigt bereits bei einer Umgebungstemperatur von 25°C. Über dieser Grenze sinken nicht nur die Futteraufnahme, sondern auch die Milchproduktion und die Fortpflanzungsfähigkeiten. Der schlimmste Hitzestress wird von Milchkühen in der ersten Laktationsphase ertragen, wenn am meisten Milch produziert wird.

Reduzieren Sie die Dachtemperatur

Ein aufgeheiztes Dach durch Sommer-Sonnenstrahlen erhöht die Temperatur der gesamten Dachkonstruktion, und in den Wirtschaftsbauten steigt die Temperatur auf unerträgliche Werte. In dieser Zeit schalten wir Ventilatoren und Klimaanlagen ein, um zumindest teilweise diese Räume für Tiere zu kühlen. Doch damit steigen auch die Betriebskosten des Gebäudes. Die Lösung ist, die Temperatur des Daches zu senken und damit die gesamte Dachkonstruktion zu kühlen. Die Wärme im Wirtschaftsbau wird garantiert auf ein tragbares Niveau sinken.

Wenn eine Dacheindeckung den Witterungsbedingungen und Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, muss sie eine gute Schutz- und Wärmeschicht haben. ClimateCoating ThermoActive (ThermoShield TopShield) erfüllt diese Aufgabe hervorragend.

ThermoActive – Klimaanlagen-Dachbeschichtung

ThermoActive verlängert die Lebensdauer der Dachkonstruktion und senkt die Temperatur im Inneren des Gebäudes. Dies führt zu Einsparungen bei den Wartungskosten des Daches und der Senkung des Energieverbrauchs der Klimaanlage.

Die innovative Rezeptur und die hohe Qualität der Rohstoffe stellen sicher, dass nach dem Auftragen der Beschichtung eine elastische und reflektierende Membran mit ausgezeichneten Eigenschaften entsteht:

sehr hohe Reflexion von Sonnenstrahlung
langfristige Materialbeständigkeit
überdurchschnittliche Elastizität und Robustheit
Wasserdichtigkeit / Dichtheit gegen Starkregen
Hitzebeständigkeit von -40°C bis +150°C

Reflexbeschichtung für das Dach ClimateCoating ThermoActive (ThermoShield TopShield) nutzt seine hervorragenden Eigenschaften, um die Temperatur des Untergrunds der Dachkonstruktionen deutlich zu senken. Mit seiner hohen Reflexion wird ein erheblicher Teil (91%) der Sonnenstrahlung zurück in den Raum reflektiert.

ThermoActive wirkt aufgrund seiner Eigenschaften wie eine passive Klimaanlage und sorgt bei heißem, sonnigem Wetter für kühlere Räume.

Hohe Reflexionswerte – fast wie Schnee

Die Dachbeschichtung ThermoActive ist in der Lage, Sonnenstrahlung mit bis zu mehr als 91% zu reflektieren. Dies ist der höchste nachgewiesene Wert. Reiner Schnee reflektiert Sonnenstrahlung zu 100 %.

Viele Menschen glauben immer noch nicht an Nanotechnologie und die Wirksamkeit von hochwertigen Reflexbeschichtungen – deshalb lasse ich statt Worten „praktische Erfahrungen sprechen“. Der Kunde kann selbst ausprobieren, ob diese Reflexbeschichtung ThermoActive funktioniert und ob er durch seine Messungen die Temperatur im Haus, in der Wohnung oder in Produktions- und Wirtschaftshallen senken kann.

**Reflexbeschichtung für das Dach** ThermoActive (ThermoShield TopShield) mit hervorragender Isolier- und Kühlleistung – Messergebnisergebnis

Ergebnis der Messung der Dachtemperatur in der Schindler Produktionshalle (Dunajská Streda): Der Kunde maß die Temperatur des Daches der Produktionshalle und der Temperaturunterschied zwischen dem gestrichenen Teil des Daches und dem ungestrichenen Teil betrug ca. 33°C. (Ungestrichenes Dach = 61,4°C, Dach mit ClimateCoating ThermoActive = 28,2°C)

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Futter- und Wasseraufnahme

Die Verringerung der Futteraufnahme ist ein Kompensationsmechanismus zur Begrenzung der inneren Wärmeproduktion. Bei der Verdauung des aufgenommenen Futters wird eine gewisse Menge Wärme erzeugt. Diese Wärme ist jedoch bei erhöhten Umgebungstemperaturen für das Tier überschüssig. Ihr Körper wehrt sich daher instinktiv gegen den Verzehr von Volumenfuttermitteln, die im Pansen eine große Menge Wärme erzeugen. Sie reagieren mit einer Verringerung der Futteraufnahme. Aber eine Reduzierung der Aufnahme ist nicht alles – auch die Nutzung der aufgenommenen Nährstoffe verschlechtert sich. Dies wird wahrscheinlich durch den Energieverlust verursacht, der durch intensiveres Atmen entsteht.

Normale Futteraufnahme liegt im Bereich von 15 bis 24°C. Der Verbrauch sinkt drastisch ab 35°C um 10 bis 35%. Die Verringerung der Futteraufnahme wurde bisher als Hauptursache für die verminderte Milchproduktion verstanden, aber Autoren aus den USA geben an, dass auch bei erzwungener fistulärer Fütterung von Kühen, die bei 32°C gestresst sind, die Milchleistung um 10% sank, im Vergleich zu einer Gruppe, die bei 18°C gehalten wurde.

Im Experiment VÚŽV Nitra reagierten Kühe auf 72 Stunden hohe Umgebungstemperaturen (34°C) ebenfalls mit einer deutlichen Verringerung der Aufnahme von Volumenfuttermitteln. Am zweiten Tag sank die Aufnahme von Heu und Silage um 21,4% und am dritten Tag um 37,3% bzw. 16,5%. Die Wasseraufnahme stieg um 27,2%. Das Trinken von kaltem Wasser senkt die Blutt Temperatur, die durch den Hypothalamus strömt, und beeinflusst die Mechanismen, die die Futteraufnahme regulieren.

Milchleistung – hohe Temperaturen verringern die Milchproduktion

Die Milchproduktion sinkt erheblich. Bei 72 Stunden Einwirkung hoher Temperaturen (33 bis 34°C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40 bis 60%) sank die Milchproduktion um 16,4%. Es ist alarmierend, dass bei einer Lufttemperatur von über 27°C in Kombination mit starkem Sonnenstrahlungseinfluss die Milchproduktion um bis zu 43% sinkt. Umgekehrt wird die Milchproduktion bei wechselnden hohen und niedrigen Temperaturen nur geringfügig verringert.

Nicht nur die Menge der Milch ändert sich bei hohen Temperaturen, sondern auch der Fett-, Protein- und Laktosegehalt sinkt. Die Anzahl der somatischen Zellen steigt als Reaktion auf den Stress. Es ist wichtig, die individuellen Boxen zu schattieren. Die Auswirkungen hoher Temperaturen auf den Milchfett- und Eiweißgehalt zeigen sich in Verbindung mit einer Verringerung der Aufnahme von Volumenfuttermitteln und einer geringeren Faseraufnahme oder der Mobilisierung von Fettspeichern.

Einfluss auf die Fruchtbarkeit

Durch die Auswirkungen hoher Temperaturen ändern sich die Länge des Östruszyklus, es kommt zu stillen Brunstperioden. Der Anteil befruchteter Kühe sinkt, der Inseminationsindex steigt, und damit verlängert sich die Serviceperiode und das Zwischenkalbeintervall. Es gibt mehrere Strategien, wie z.B. die zeitliche Abstimmung der Insemination und Embryotransfer während Perioden mit niedrigeren oder moderaten Temperaturen. Es ist wichtig zu wissen, dass Tiere am empfindlichsten auf hohe Temperaturen in den ersten zwei Tagen nach der Besamung reagieren.

Weitere Maßnahmen bestehen in der Verwendung von Antioxidantien. Glutathion, Taurin und Vitamin E können die negativen Auswirkungen hoher Temperaturen auf Embryonen verringern. Eine geeignete Methode zur Steigerung der Embryoüberlebensrate ist die Manipulation der Synthese von hitzestabilen Proteinen. Es muss jedoch noch untersucht werden, ob der Einsatz dieser hoch resistenten Proteine die Überlebensrate von Embryonen nach der Hitzeeinwirkung der Mutter und anderen Schocks steigern kann.

Es ist notwendig, sich auf trächtige und trockene Kühe zu konzentrieren. Wenn hohe Temperaturen während der letzten drei Monate der Trächtigkeit auftreten, kann der Blutfluss und die Konzentration der Hormone im Körper der Mutter und des Fetus verändert werden. Es ist nachgewiesen, dass die Menge an Immunglobulinen in der Kolostralmilch abnimmt, was das Immunsystem schwächt. Dies führt zu einer verringerten Geburtsgewicht der Kälber und einer schlechteren Überlebensfähigkeit, was sich in einer verzögerten Bewegung und dem Saugen der Kolostralmilch äußert. Es wurde festgestellt, dass Kälber, die im Sommer geboren wurden, im Vergleich zu denen, die im Herbst und Winter geboren wurden, während der Aufzucht geringere Gewichtszunahmen hatten. Aber das ist noch nicht alles. In einer Langzeitbeobachtung stellte das VÚZV Nitra fest, dass die Kälber, die im Sommer geboren wurden, die niedrigste Milchproduktion pro standardisierte Laktation hatten und dass auch die Kühe, die im Sommer kalbten, die niedrigste Milchproduktion hatten.

Verhalten der Kühe

Hohe Temperaturen wirken sich auch auf das Verhalten der Kühe aus. Die Stehzeit und die Häufigkeit des Trinkens steigen. Es kommt zu Störungen des üblichen Verhaltens. Die Futteraufnahmefrequenz steigt, aber die Fresszeit sinkt erheblich. Die Kühe sind nervös und verwirrt. Sie liegen an den kühleren Stellen des Stalls auf nassen Wegen. Während der extremen Sommermonate bevorzugen die Kühe es, draußen zu sein und die kühlen Stellen oder den Schatten aufzusuchen. Untersuchungen in Florida, wo Kühe ohne die Möglichkeit, im Schatten eines Daches oder Stalls zu bleiben, gehalten werden, ergaben, dass mehr als 44% des Futters nachts verzehrt wurde. Beachten Sie, auch Kühe können einen Hitzschlag erleiden! Die Symptome sind ähnlich wie bei Menschen – unkoordinierte Bewegungen, Apathie und Krämpfe. Es ist wichtig, dass Tiere auf der Weide oder auch im Auslauf Schatten zur Verfügung haben.

prof. JAN BROUČEK, DrSc., PhD.

NPPC – Forschungsinstitut für Tierproduktion Nitra