Влияние теплового стресса, определение температурно-влажностного индекса

Актуальность. Повышенные значения температуры и уровня относительной влажности внешней среды приводят к негативным последствиям для организма животных, вынуждая включать процессы терморегуляции. Эти механизмы позволяют организму животных адаптироваться к новым условиям среды в убыток продуктивным показателям. В данных случаях наблюдается тепловой стресс. Установлено, что по прошествии 17 часов, отмечается возможное снижение продуктивности на 35–40%. Для выявления влияния теплового стресса необходимо точное определение температурно-влажностного индекса (THI).

Методы. В материалах и методах приведены наиболее распространенные формулы для определения температурно-влажностного индекса. Представлены оборудование и пакет программ, используемых для проведения исследования.

Результаты. Представлен график результатов южнокорейских исследований для сравнения влияния теплового стресса на продуктивность. В результатах и обсуждениях отображены модернизированная формула определения индекса теплового стресса и рисунки, отображающие уровень теплового стресса при разных значениях температуры и уровня относительной влажности.

1. Rashid D., Khalimat T. Climate change, greenhouse gases and the bioeconomy. BIO Web of Conferences. I International Conference “Biotechnologies in the Context of Human Development” (BCHD-2023). Les Ulis. 2023; 76: 07008. https://doi.org/10.1051/bioconf/20237607008

2. Pawar S.S. et al. Assessing and mitigating the impact of heat stress in poultry. Advances in Animal and Veterinary Sciences. 2016; 4(6): 332–341. https://doi.org/10.14737/journal.aavs/2016/4.6.332.341

3. Явников Н.В. Стратегия борьбы с тепловым стрессом в птицеводстве. Аграрная наука. 2020; (6): 25–28. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-339-6-25-28

4. Бабин Г.Ю., Полуночкина Т.В., Дорофеева С.Г., Александрова С.С., Мифтахутдинов А.В. Сохранение производственных показателей у цыплятбройлеров в условиях теплового стресса. Аграрная наука. 2022; (1): 19–23. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2022-355-1-19-23

5. Мифтахутдинов А.В., Сайфульмулюков Э.Р., Дорофеева С.Г., Аносов Д.Е. Коррекция развития теплового стресса у цыплят-бройлеров в комплексе ветеринарно-санитарных мероприятий, применяемых на птицефабрике промышленного типа. Аграрная наука. 2022; 1(7–8): 49–54. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2022-361-7-8-44-54

6. Chaplynskikh A.Ya., Nikulin И.А. Pharmacological correction of technological stress in bulls and assessment of the influence of stress factors on semen quality. III International Scientific and Practical Conference “Problems and Prospects of Scientific and Innovative Support of the Agro-Industrial Complex of the Regions” 2021. EDP Sciences. 2021; 32: 04008. https://www.elibrary.ru/rildui

7. Сайфульмулюков Э.Р., Мифтахутдинов А.В., Ноговицина Е.А., Ребезов М.Б. Биохимический профиль крови и химический состав мяса птицы в условиях развития транспортного и теплового стрессов у цыплятбройлеров на фоне применения фармакологических средств. АПК России. 2022; 29(1): 78–82. https://www.elibrary.ru/gqtxrr

8. Мифтахутдинов А.В., Дихтярук И.Н. Влияние антистрессового фармакологического комплекса «СПАО» на эффективность профилактической иммунизации кур против болезни Ньюкасла. Аграрная наука. 2020; 3(3): 13–16. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-336-3-13-16

9. Рудь Е.Н., Кузьминова Е.В., Семененко М.П., Абрамов А.А., Наталенко В.А. Фармакокоррекция теплового стресса у крупного рогатого скота. Ветеринария Кубани. 2022; (5): 16–18. https://www.elibrary.ru/dnkhdp

10. Некрасов Р.В., Чабаев М.Г., Боголюбова Н.В., Цис Е.Ю., Рыков Р.А., Семенова А.А. Влияние алиментарных факторов на обмен веществ растущих откармливаемых свиней в условиях технологических стрессов. Аграрная наука. 2019; (10): 49–55. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2019-332-9-49-54

11. Gorelik O.V. et al. Dynamics of hematological indicators of chickens under stress-inducing influence. Ukrainian Journal of Ecology. 2020; 10(2): 264–267. https://doi.org/10.15421/2020_94

12. Gorelik O.V. et al. Influence of transport stress on the adaptation potential of chicken. Ukrainian Journal of Ecology. 2020; 10(2): 260–263. https://doi.org/10.15421/2020_93

13. Харлап С.Ю., Лоретц О.Г., Горелик О.В., Ребезов М.Б., Максимюк Н.Н. Изменение лейкоцитарных индексов при оценке воздействия стрессфактора. Актуальные проблемы биотехнологии и ветеринарной медицины. Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых. Молодежный: Иркутский государственный аграрный университет им. А.А. Ежевского. 2017; 419–429. https://www.elibrary.ru/xzgikl

14. Collier J.R., Baumgard H.L., Zimbelman B.R., Xiao Y. Heat stress: physiology of acclimation and adaptation. Animal Frontiers. 2018; 9(1): 12–19. https://doi.org/10.1093/af/vfy031

15. Юшкова О.С., Лоушкина Е.В. Тепловой стресс у крупного рогатого скота. Наука в исследованиях молодежи. Сборник статей по материалам Студенческой научной конференции. Курган: Курганская государственная сельскохозяйственная академия. 2022; 2: 185–189. https://www.elibrary.ru/ppwwze

16. Zimbelman R.B., Collier R.J. Feeding Strategies for High-Producing Dairy Cows During Periods of Elevated Heat and Humidity. Tri-State Dairy Nutrition Conference. 2011; 111–122.

17. Bespamiatnykh E.N., Isaeva A.G., Sokolova O.V., Zubareva V.D., Krivonogova A.S. Hormonal panel of various breeds of cattle under the conditions of temperature stress. BIO Web of Conferences. International Scientific and Practical Conference “Methods for Synthesis of New Biologically Active Substances and Their Application in Various Industries of the World Economy — 2023” (MSNBAS2023). Les Ulis. 2024; 82: 02041. https://doi.org/10.1051/bioconf/20248202041

18. Rud E., Kuzminova E., Semenenko M., Semenenko K., Abramov A. The role of endogenous intoxication in pathogenetic mechanisms of heat stress in cattle. E3S Web of Conferences. 14th International Scientific and Practical Conference on State and Prospects for the Development of Agribusiness, INTERAGROMASH 2021. Rostov-on-Don. 2021; 273: 02017. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202127302017

19. Jeon E., Jang S., Yeo J.-M., Kim D.-W., Cho K. Impact of Climate Change and Heat Stress on Milk Production in Korean Holstein Cows: A Large-Scale Data Analysis. Animals. 2023; 13(18): 2946. https://doi.org/10.3390/ani13182946

20. Jiang M. et al. Effect of Slow-Release Urea Partial Replacement of Soybean Meal on Lactation Performance, Heat Shock Signal Molecules, and Rumen Fermentation in Heat-Stressed Mid-Lactation Dairy Cows. Animals. 2023; 13(17): 2771. https://doi.org/10.3390/ani13172771

21. Dovlatov I.M., Yurochka S.S., Pavkin D.Y., Polikanova A.A. Technology of Forced Ventilation of Livestock Premises Based on Flexible PVC Ducts. Vasant P. et al. (eds.). Intelligent Computing and Optimization. Proceedings of the 6th International Conference on Intelligent Computing and Optimization 2023 (ICO2023). Cham: Springer. 2023; 2: 353–360. https://doi.org/10.1007/978-3-031-50330-6_34

22. Ковалева Г.П., Лапина М.Н., Сулыга Н.В. Влияние теплового стресса на воспроизводительную способность молочных коров и способ ее коррекции. Сельскохозяйственный журнал. 2022; (2): 58–65. https://www.elibrary.ru/becepp

23. Fathoni A., Boonkum W., Chankitisakul V., Duangjinda M. An Appropriate Genetic Approach for Improving Reproductive Traits in Crossbred Thai–Holstein Cattle under Heat Stress Conditions. Veterinary Sciences. 2022; 9(4): 163. https://doi.org/10.3390/vetsci9040163

24. Antanaitis R. et al. Assessment of Ruminating, Eating, and Locomotion Behavior during Heat Stress in Dairy Cattle by Using Advanced Technological Monitoring. Animals. 2023; 13(18): 2825. https://doi.org/10.3390/ani13182825

25. Stojković B., Stojanovic B., Đorđević N., Davidović V. Effect of elevated heat and humidity on chewing activity, yield and chemical composition of milk in lactating cows. 1st International Symposium on Biotechnology. Proceedings. Čačak, Serbia. 2023; 195–203. https://doi.org/10.46793/SBT28.195S

26. Ivanov Yu., Novikov N. Digital intelligent microclimate control of livestock farms. E3S Web of Conferences. “13th International Scientific and Practical Conference on State and Prospects for the Development of Agribusiness, INTERAGROMASH 2020”. EDP Sciences. 2020; 175: 11012. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017511012

27. Kochetova O.V., Kostarev S.N., Tatarnikova N.A., Sereda T.G. Development of microclimate control system in cattle barns for cattle housing in the perm region. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. V International scientific conference on agribusiness, environmental engineering and biotechnologies. IOP Publishing Ltd. 2021; 839: 32030. https://doi.org/10.1088/1755-1315/839/3/032030

28. Kic P. Influence of External Thermal Conditions on Temperature-Humidity Parameters of Indoor Air in a Czech Dairy Farm during the Summer. Animals. 2022; 12(15): 1895. https://doi.org/10.3390/ani12151895

29. Dovlatov I.M., Yuferev L.Yu., Pavkin D.Yu. Appliance for Air Quality Improvement in Premises. Saini J., Dutta M., Marques G., Halgamuge M.N. (eds.). Integrating IoT and AI for Indoor Air Quality Assessment. Cham: Springer. 2022; 135–148. https://doi.org/10.1007/978-3-030-96486-3_9

30. Rodriguez-Venegas R., Meza-Herrera C.A., Robles-Trillo P.A., Angel-Garcia O., Rivas-Madero J.S., Rodriguez-Martínez R. Heat Stress Characterization in a Dairy Cattle Intensive Production Cluster under Arid Land Conditions: An Annual, Seasonal, Daily, and Minute-To-Minute, Big Data Approach. Agriculture. 2022; 12(6): 760. https://doi.org/10.3390/agriculture12060760

31. Zimbelman R.B., Rhoads R.P., Rhoads M.L., Duff G.C., Baumgard L.H., Collier R.J. A Re-Evaluation of the Impact of Temperature Humidity Index (THI) and Black Globe Humidity Index (BGHI) on Milk Production in High Producing Dairy Cows. Proceedings of the 24th Southwest Nutrition and Management Conference. 2009; 158–168.

32. Colombari D., Masoero F., Della Torre A. A CFD Methodology for the Modelling of Animal Thermal Welfare in Hybrid Ventilated Livestock Buildings. AgriEngineering. 2024; 6(2): 1525–1548. https://doi.org/10.3390/agriengineering6020087

33. Kalemkeridou M. et al. Genetic diversity and thermotolerance in Holstein cows: Pathway analysis and marker development using whole-genome sequencing. Reproduction in Domestic Animals. 2023; 58(1): 146–157. https://doi.org/10.1111/rda.14274

34. Mullakkalparambil Velayudhan S. et al. Effects of Heat Stress across the Rural-Urban Interface on Phenotypic Trait Expressions of Dairy Cattle in a Tropical Savanna Region. Sustainability. 2022; 14(8): 4590. https://doi.org/10.3390/su14084590

35. Гальченко В.А., Перерядкина С.П., Юдина К.С. Влияние теплового стресса на процент оплодотворяемости у молочного скота в условиях Волгоградской области. Актуальные вопросы аграрной науки. Сборник трудов по итогам Всероссийской научно-практической конференции. Нижний Новгород: Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия. 2023; 32–35. https://www.elibrary.ru/nqhnnl