Krowa inaczej odczuwa stres cieplny – zdaj się na cyfrowe technologie
Czujniki, sensory, sterowniki, internet rzeczy oraz sztuczna inteligencja. Jak zastosować je w walce ze stresem cieplnym w oborze?
tekst i zdjęcia: dr inż. Jacek Skudlarski, SGGW w Warszawie
zdjęcia: Marcin Jajor
Stres cieplny, czyli przegrzanie organizmu krowy, wywołane wysoką temperaturą i wysoką wilgotnością otoczenia, obniża dobrostan zwierząt i powoduje znaczny spadek produkcji mleka. Oprócz spadku samopoczucia krowy wymienić można wiele długoterminowych konsekwencji stresu cieplnego krów, które prowadzą do poważnych problemów zdrowotnych i szkód ekonomicznych. Aby zapobiec skutkom niekorzystnych warunków mikroklimatycznych, należy szybko rozpoznać objawy i działać natychmiast. W tym, oprócz systemów wentylacji, bardzo pomocne mogą okazać się rozwiązania cyfrowe.
Stres cieplny u krów i jego skutki
Na wystąpienie stresu cieplnego u bydła wpływ mają temperatura i wilgotność względna powietrza, prędkość ruchu powietrza oraz natężenie promieniowania słonecznego. Nie bez znaczenia są również zagęszczenie obsady w oborze czy też cechy organizmu poszczególnych ras krów. Stres cieplny pojawia się, gdy krowy nie są w stanie skutecznie oddać nadmiaru ciepła do otoczenia. Miarą tego jest m.in. wskaźnik THI (temperature-humidity index), który uwzględnia temperaturę powietrza oraz wilgotność względną. Gdy wartość THI przekracza 75–78, krowy zaczynają doświadczać stresu cieplnego (więcej na str. 42). Objawami stresu cieplnego u krów są:
- zmniejszenie pobrania paszy;
- wzrost częstotliwości oddychania i pocenia się;
- zwiększone zużycie wody;
- obniżenie wydajności mlecznej;
- problemy w rozrodzie.
Do długookresowych skutków stresu cieplnego zalicza się wydłużenie czasu między wycieleniami i przedłużony przestój poporodowy. W skrajnych warunkach stres cieplny może doprowadzić do śmierci zwierząt. Jednak konsekwencje stresu cieplnego to nie tylko dyskomfort zwierząt, ale również strata finansowa dla rolnika. Wiąże się on przede wszystkim z mniejszymi przychodami ze sprzedaży mleka oraz potencjalnymi kosztami leczenia zwierząt.
Aby więc uniknąć skutków stresu cieplnego krów mlecznych, warto wyposażyć oborę w rozwiązania pozwalające poprawić komfort termiczny zwierząt.
Wentylatory i zraszacze
W celu przeciwdziałania skutkom stresu cieplnego stosuje się różne rozwiązania, które poprawiają warunki cieplno-wilgotnościowe w oborze. Zalicza się do nich zacienienia, wentylację mechaniczną oraz zraszacze. Często w oborach metody te stosuje się jednocześnie.
Wśród najtańszych i najłatwiejszych metod minimalizacji ciepła pochodzącego z promieniowania słonecznego wyróżnia się zacienienie. Jednakże metoda ta nie pozwala na obniżenie ani temperatury powietrza, ani wilgotności względnej w bezpośrednim otoczeniu krów.
Podstawą utrzymania mikroklimatu w oborze na odpowiednim poziomie jest sprawnie działająca wentylacja. Najczęściej wykorzystuje się wentylację naturalną (grawitacyjną), która niekiedy (szczególnie w przypadku starszych i niskich budynków) musi zostać dodatkowo wsparta wymuszoną wentylacją mechaniczną. W przypadku tej drugiej zastosowanie znajdują:
- wentylatory pionowe, charakteryzujące się wydajnością od 0,2 do 2,5 m3/s i średnicą 0,6–1 m;
- wentylatory poziome, które charakteryzują się średnicą 2,4–7,5 m i przenoszą 50–200 m3/s powietrza.
W związku z coraz cieplejszymi okresami letnimi znaczenia nabierają współpracujące z wentylatorami zraszacze generujące grube krople, które mają za zadanie zwilżać sierść i skórę krowy. Wówczas wentylatory rozprowadzają ochłodzone zimną wodą powietrze, w wyniku czego maleje temperatura, a dodatkowo zwiększa się wilgotność powietrza. Zraszacze powodują również wymuszone opadanie na podłoże – wraz z drobinami wody – mikroorganizmów, kurzu i pyłu.
Systemy mechanicznej wentylacji, jak i zraszania oferują wymierne korzyści, szczególnie kiedy są zintegrowane z cyfrowymi narzędziami umożliwiającymi monitorowanie warunków mikroklimatycznych w oborze oraz zachowanie zwierząt. Wtedy też możliwe jest automatyczne sterowanie mikroklimatem w oborze.
Postaw na automatyzację
Jeszcze całkiem niedawno hodowcy, chcąc zapobiec stresowi cieplnemu krów, byli skazani na regularną obserwację zachowania zwierząt w ciągu dnia i nocy i ocenę warunków mikroklimatycznych z ograniczonymi możliwościami pomiarowymi. Z pomocą rolnikom przychodzą cyfrowe rozwiązania. Dzięki wykorzystaniu inteligentnych czujników, analityki danych i automatyzacji procesów sterowania mikroklimatem w oborze, hodowcy mają zdecydowanie większe szanse skutecznie przeciwdziałać skutkom stresu cieplnego u krów.
Podstawowym cyfrowym rozwiązaniem, jakie można zastosować w oborze, są montowane w budynkach, jak i na zewnątrz stacje pogodowe wyposażone w szereg czujników mierzących m.in. temperaturę, wilgotność i ruch powietrza. Na podstawie tych wartości wyznaczany może być wspomniany wcześniej wskaźnik THI czy HLI (heat load index – wskaźnik obciążenia cieplnego).
Systemy pomiarowe wyposażone są w funkcję ostrzegania rolnika w przypadku przekroczenia progów temperatury, wilgotności czy wskaźników THI lub HLI. Dzięki temu, że czujniki mogą bezprzewodowo transferować dane, rolnicy mają możliwość zdalnego monitorowania warunków mikroklimatycznych panujących w oborze.
Układ sterujący, który integruje stację pogodową w oborze z systemem wentylacji, automatycznie reguluje przepływ powietrza, zapewniając optymalne warunki mikroklimatu w budynku. Taki system gwarantuje efektywną wymianę powietrza, wspierając naturalną wentylację, kiedy jest ona niewystarczająca. Stacja pogodowa może być zintegrowana również z kurtyną oborową, która dodatkowo zabezpiecza zwierzęta przed wiatrem, deszczem i śniegiem.
Analizuj aktywność krów
Pomocnym cyfrowym rozwiązaniem w walce ze stresem cieplnym krów są sensory monitorujące zachowanie zwierząt. Zakładane na szyi, nodze czy uchu obroże lub kolczyki, wyposażone w czujniki mierzące temperaturę ciała i aktywność ruchową, pozwalają na bieżąco oceniać stan zwierzęcia. Za pomocą czujników można mierzyć np. częstotliwość i czas spożywania wody i paszy oraz leżenia, a także ruchu. To pozwala ocenić, jak zwierzęta radzą sobie w okresie wysokich czy niskich temperatur.
Dane te są przesyłane do chmury i analizowane pod kątem anomalii świadczących o stresie cieplnym. W tym zakresie pomocny okazuje się internet rzeczy, który umożliwia transfer danych z czujników i stacji pogodowych do miejsc ich przechowywania, np. chmur obliczeniowych.
Za pośrednictwem internetu rolnik ma ciągły dostęp do danych i informacji o stanie stada.
W zakresie analizy danych znaczenia nabierają algorytmy sztucznej inteligencji, które analizują dane pogodowe, dane z czujników oraz informacje o indywidualnych zwierzętach (wiek, produkcja mleka, kondycja) i prognozują ryzyko wystąpienia stresu cieplnego. Dzięki temu hodowcy mogą zawczasu podjąć działania, takie jak zwiększenie wentylacji, zraszanie zwierząt czy zmiana godzin ich karmienia.
