Racice na językach, czyli co się mówi w USA o poprawie zdrowotności racic

W minionym roku na całym świecie odbyły się liczne spotkania organizowane przez instytucje hodowlane. Ze względu na pandemię wiele z nich było prowadzonych w formie zdalnej, co ułatwiło śledzenie tematów uznanych za kluczowe dla przyszłości produkcji mleka. Ponieważ zależy mi na tym, aby polscy hodowcy mieli dostęp do informacji publikowanych przez światowych graczy branżowych, kolejno podsumuję poszczególne spotkania i konferencje. W miarę możliwości będę także zamieszczała dostęp do materiałów, by osoby zainteresowane mogły sięgnąć do oryginałów.

tekst: dr. Katarzyna Rzewuska

Pod koniec 2021 roku odbył się webinar zorganizowany przez CDCB. Jest to amerykański ośrodek obliczeniowy, który prowadzi ocenę większości cech dla bydła mlecznego. Jest odpowiedzialny także za obliczanie indeksu Net Merit. Misją CDCB, jako organizacji hodowlanej, jest wspieranie decyzji podejmowanych w stadach poprzez dostarczanie najnowocześniejszych informacji, umożliwiających doskonalenie genetyczne.

Decyzje podejmowane na podstawie danych

Informacja od producenta do konsumenta
Sieć brytyjskich sklepów Waitrose co roku publikuje raport przedstawiający wyniki dobrostanu u ich dostawców. Jest to jeden z elementów tworzenia przejrzystych łańcuchów dostaw, w których konsument może prześledzić całą ścieżkę, docierając aż do producenta. Jedną z prezentowanych informacji jest częstotliwość występowania kulawizn.

Z kolei takie marki jak Nestlé, Land O’Lakes i Lely łączą siły w inicjatywie VYLA. Kluczem staje się konsument, którego lojalność wzrasta wraz ze świadomością tego, skąd pochodzi żywność i w jakim stopniu jej produkcja wpływa na środowisko.

Pierwszy wykład poprowadził dr Gerard Cramer, który obecnie pracuje na Uniwersytecie Minnesoty. Zanim trafił na uniwersytet, działał w praktyce zarówno zootechnicznej, jak i weterynaryjnej, zajmując się zwłaszcza zdrowotnością racic. Do tej pory jego projekty badawcze dotyczą oceny metod korekcji oraz powiązań między ketozą a opornością na działanie środków przeciwbakteryjnych stosowanych w leczeniu racic. Tytuł wykładu dr. Cramera brzmiał „Wykorzystanie danych do podejmowania decyzji oraz zmiany w dokumentowaniu”. Motywacją do poruszenia tego tematu było przede wszystkim zauważenie trendów konsumenckich i rynkowych (patrz ramka powyżej: „Informacja od producenta do konsumenta”). Pojawiło się oczekiwanie, by branża mleczarska dążyła do zmniejszenia śladu węglowego, a klient miał dostęp do danych z gospodarstw, np. dotyczących poziomu kulawizn. Jaki mają one związek z neutralnością węglową? Jak się okazuje, bardzo bezpośredni, gdyż schorzenia racic przekładają się na spadek produkcyjności i skrócenie długości życia zwierzęcia. Kolejne oczekiwanie dotyczy wskaźników dobrostanu. Jeżeli chodzi o kulawizny, to w USA dąży się do nieprzekraczania progu 5% krów z najgorszą oceną lokomocji w trzystopniowej skali. Tu pojawia się wyzwanie lepszej metodologii oceniania kulawizny oraz precyzyjniejszego określania, z jakimi schorzeniami jest problem w danym stadzie, ile nowych przypadków wystąpiło. Standardem staje się dbanie o zdrowotność racic, ale konieczne jest doprecyzowanie wskaźników, które pozwoli na ustalenie, jakie dane należy rejestrować, by dostarczać odpowiednich informacji konsumentom. Istotną kwestią staje się status stada w danym momencie, bo przecież każdy wskaźnik musi być obliczany na moment przeprowadzania kontroli. Nagle okazuje się, że znaczenie ma wczesna detekcja występowania schorzeń, bo to ona przekłada się na skrócenie czasu trwania schorzenia, a w efekcie na mniejszą liczbę przypadków występujących w momencie przeprowadzania „skanu” stada. Na wykresie prowadzący zaprezentował wpływ czasu trwania choroby na to, ile zwierząt chorych znajduje się w danym momencie w stadzie. Na skutek wcześniejszego wykrycia choroby i w konsekwencji skrócenia czasu jej trwania liczba jednocześnie chorych zwierząt spadła z czterech do jednego. Dzięki genetycznemu doskonaleniu możemy uzyskać dodatkowy efekt, jakim jest zmniejszenie liczby zwierząt, które w ogóle zachorują.

Jak widać, ograniczenie kulawizn jest palącą kwestią, dlaczego więc wychwytywanie kulawizn jest takie trudne do zastosowania w praktyce? Dr Cramer wskazuje na podstawowe mankamenty związane z oceną lokomocji, a mianowicie: czasochłonność, subiektywność i niestabilność przypisywanej danej krowie oceny. Rozwiązaniem może stać się integracja danych z gospodarstwa z danymi z systemu oceny oraz pochodzącymi od korektorów racic. Wyjściowo dane rejestrowane podczas korekcji są obsługiwane niejako pozasystemowo. Celem ma być zapewnienie jak najszybszego dostępu do danych z korekcji osobom podejmującym decyzje: czy to będzie hodowca, czy lekarz weterynarii, czy żywieniowiec. Najważniejszą informacją powinna stać się informacja o tym, jakie nowe przypadki chorób pojawiły się w stadzie.

Ponieważ głównym tematem tego wykładu było podejmowanie decyzji na podstawie danych, przytoczę teraz aspekty, które się za tym kryją:

  1. Tworzenie list zwierząt stanowiących element zarządzania – celem jest ograniczenie nakładu pracy ze strony hodowcy, np. poprzez dostarczanie gotowej listy zwierząt do sprawdzenia. Zaczyna się od plików w formacie PDF wysłanych na e-mail, ale docelowo chodzi o integrację systemów i możliwość obsługiwania tych list w ramach programu do zarządzania stadem. Tutaj istotną informacją mogłaby być liczba wizyt w poskromie, a więc częstotliwość występowania problemu oraz koszty, z jakimi wiąże się utrzymanie danego zwierzęcia. Taka lista nie jest już listą wynikającą z danej wizyty, ale podsumowaniem, które hodowca może wziąć pod uwagę podczas podejmowania decyzji o tym, czy w ogóle kryć daną sztukę, czy raczej przeznaczyć ją do brakowania.
  2. Monitorowanie realizowanego programu korekcji racic. Kontrolowana może być np. liczba zwierząt poddawanych korekcji w poszczególnych miesiącach, jeśli realizuje się korekcje w systemie serwisowym. Można też analizować, w jakiej fazie laktacji krowy są poddawane korekcji i jakie schorzenia wtedy występują.
  3. Monitorowanie zmian w występowaniu schorzeń. Na przykład sprawdzanie udziału poszczególnych schorzeń w kolejnych miesiącach może dostarczyć informacji o konsekwencjach podjętych działań, takich jak zmiany w dawce pokarmowej, sposobie utrzymania, systemie korekcji czy kąpielach racic. Z jednej strony pozwala to na prowadzenie oceny podjętych już decyzji, a z drugiej na podejmowanie kolejnych decyzji na tej podstawie.

Mówiąc o podejmowaniu decyzji na podstawie danych z korekcji racic, dr Cramer wrócił do konieczności integrowania oprogramowania przeznaczonego do rejestrowania danych przez korektorów racic z oprogramowaniem wykorzystywanym przez hodowców w zarządzaniu stadem. Ważnym aspektem są różne oczekiwania dotyczące przetwarzania i prezentowania informacji. W innym celu wykorzystuje informacje hodowca, w innym korektor czy lekarz weterynarii, a w jeszcze innym ośrodek obliczeniowy prowadzący ocenę wartości hodowlanej. Poznanie potrzeb wynikających z różnych celów, do jakich wykorzystują informacje poszczególni zainteresowani, jest kluczowe dla właściwego przeprowadzenia integracji danych i zaprojektowania połączeń między programami.

W tym wszystkim należy także uwzględnić dodatkowe kwestie, nawiązujące do początku wystąpienia, a więc audyty mające na celu ocenę dobrostanu. Przyszłością jest przejście z oceny lokomocji na analizowanie występowania schorzeń racic. Skupienie się na nowych przypadkach występowania schorzeń pozwoli na odejście od karania hodowcy za występowanie chronicznych przypadków kulawizny. Alternatywą jest wykorzystanie automatycznej oceny lokomocji, dokonywanej na bieżąco w stadzie, dzięki czemu można będzie wyłapywać nowe przypadki kulawizny – o tym więcej powiedział kolejny prelegent: Terry Canning. Inną kwestią, poruszoną w wykładzie Kristen Parker Gaddis, jest doskonalenie genetyczne, którego podstawą są także dane dotyczące zdrowotności racic. Kolejno przytoczę kluczowe wnioski z tych wystąpień.

Ale zanim do nich przejdę, ważny jest jeszcze jeden aspekt, na który zwrócił uwagę dr Cramer. Konieczność określenia poziomów odnoszących się do częstotliwości, które można uznać za referencyjne oraz takie, do jakich należy dążyć. Jednocześnie ważne jest zaangażowanie analityków w określenie wpływu występowania schorzeń na wydajność czy długowieczność, porównanie wyników krów odpornych na schorzenia z tymi chronicznie chorymi oraz określenie, jaka częstotliwość korekcji powinna być zalecana i w jakich momentach powinna być przeprowadzana. Wszystkie wymienione działania mają na celu ograniczenie występowania kulawizn w stadach na podstawie danych, a nie kierowanie się jedynie niemiarodajnymi opiniami.

Genetyczne doskonalenie zdrowia racic

Kristen Parker Gaddis, jako genetyczka zatrudniona w CDCB, przedstawiła podsumowanie dotyczące zbierania danych i prowadzenia oceny zdrowotności racic w USA. Punkt wyjścia do zajęcia się tym tematem stanowi fakt, że u 50% krów występuje choć jedno schorzenie racic w trakcie życia. Oszacowane w 2010 roku koszty z tym związane wyniosły 150 dolarów. Wynikały one zarówno ze spadku wydajności, jak i konieczności podjęcia leczenia czy pogorszenia płodności sztuki dotkniętej kulawizną. Aspekty związane z efektywnością produkcji są istotne, ale coraz ważniejszą motywacją do doskonalenia zdrowotności racic stają się oczekiwania społeczne. Nie tylko te środowiskowe, wspomniane przez dr. Cramera, ale wynikające z zauważalności kulawizn i łatwego ich wiązania przez konsumentów z występowaniem schorzeń, a dodatkowo kojarzenia ich z koniecznością stosowania antybiotyków w leczeniu. Dlatego doskonalenie odporności na choroby, w tym choroby racic, stanowi istotne wyzwanie dla hodowli.

CDCB wprowadziło ocenę dla sześciu cech związanych ze zdrowotnością w kwietniu 2018 roku. Wśród ocenianych cech nie znalazła się kulawizna, co może rodzić pytania wśród hodowców. Dlatego warto opowiedzieć, z czego to wynika. Powodem była niespójność danych, które prowadziły do bliskiej zeru odziedziczalności dla tej cechy. Jest to konsekwencją bardzo subiektywnej oceny kulawizny, różnego sposobu rejestrowania jej występowania (np. kulawa, nogi, korekcja, lokomocja itp.), do tego dla różnych osób ten sam zapis może oznaczać coś innego (np. dla jednej osoby „korekcja” to zapis oznaczający interwencję, a dla innej – korekcję profilaktyczną). Jednocześnie warto podkreślić, że kulawizna może wynikać z różnych przyczyn: od uszkodzenia mechanicznego przez infekcję po metabolizm. Wszystko to powoduje niską odziedziczalność dla kulawizny i pominięcie jej jako cechy przy ocenie wartości hodowlanej zdrowia. Jaka jest zatem alternatywa?

Alternatywy upatruje się w wykorzystaniu wytycznych ICAR opisanych w „ICAR atlas zdrowia racic”, który został zaktualizowany w 2020 roku. Poza opisem dobrych praktyk związanych z rejestrowaniem zapewnia standaryzację w rozpoznawaniu schorzeń racic. Wytyczne ICAR zostały zaimplementowane przez CDCB w 2017 roku i pozwoliły na jasne przypisanie przyczyn zdiagnozowanego problemu. Każde ze schorzeń przydzielono do jednej z grup (tabela 1): schorzenia infekcyjne (skrót „I” – 5 schorzeń), nieinfekcyjne związane z metabolizmem (skrót „M” – 4 schorzenia) oraz nieinfekcyjne inne (skrót „O” – od angielskiego other – 5 schorzeń). Obecnie w bazie danych CDCB znajduje się 2 mln rekordów dla rasy holsztyńsko-fryzyjskiej (HOL) oraz 400 tys. dla rasy jersey (JER). W przypadku HOL schorzenia stwierdzono w 7% przypadków, a dla JER częstotliwość wynosiła 4%.

Tabela 1. Grupy schorzeń wydzielone ze względu na przyczynę ich występowania (nazwy w języku polskim podane wraz ze skrótami pochodzą z „ICAR atlas zdrowia racic” )

Jakość danych bezpośrednio wpływa na uzyskiwane wyniki. Jak się okazało, znacznie wyższą odziedziczalność uzyskuje się bazując w oszacowaniach na danych rejestrowanych przez korektorów w ramach opracowanego systemu (7–14%) w porównaniu z opartymi na danych rejestrowanych na potrzeby wewnętrzne gospodarstw (2–6%). Potwierdzają to analizy wykonane w Kanadzie (odziedziczalność 6–19%), gdzie obecnie ocena zdrowotności racic bazuje na ośmiu schorzeniach z listy ICAR. Wyniki te potwierdzają, że doskonalenie genetyczne odporności na schorzenia racic może przyczynić się do stałej poprawy zdrowotności krów.

Na koniec dr Gaddis przedstawiła, aktualnie prowadzony przez CDCB, projekt skupiający się na redukowaniu kulawizn, których przyczyną jest występowanie schorzeń racic. Podstawę projektu stanowią szkolenia dla korektorów racic, dzięki którym ujednolicony jest system rozpoznawania i zgłaszania schorzeń obserwowanych podczas przeprowadzania korekcji racic. Kolejnym elementem jest integracja systemów zawierających poszczególne rodzaje danych, a więc danych o wynikach korekcji z danymi o zwierzętach oraz ich rodowodach. Celem jest opracowanie przez CDCB indeksu zdrowia racic, który stanie się podstawą genetycznego doskonalenia odporności na te schorzenia. Będzie to możliwe po oszacowaniu korelacji genetycznych pomiędzy schorzeniami, a także wpływu na ekonomikę produkcji. Na kolejnych etapach pojawiają się pytania, czy nowoczesne narzędzia umożliwiające pozyskiwanie wartościowych danych związanych z oceną lokomocji ograniczą nakład pracy potrzebny do rejestrowania informacji o występowaniu kulawizn, a także pozwolą na dostęp do fenotypów dla znacznie większej niż do tej pory liczby zwierząt.

Plakat atlasu „ICAR atlas zdrowia racic: cgen.pl/wp-content/uploads/2017/11/plakat_atlas_ICAR.pdf

Automatyczny monitoring lokomocji

Przykład takiego narzędzia przedstawił Terry Canning w ramach prezentacji zatytułowanej „Zweryfikowany naukowo autonomiczny monitoring zwierząt inwentarskich”. Motywacją do jego opracowania były zarówno względy ekonomiczne, jak i społeczne. Prelegent powołał się na wyliczenia dokonane przez brytyjską AHDB (Rada Rozwoju Rolnictwa i Ogrodnictwa), które wskazują, że ograniczenie kulawizn o 10% przekłada się na oszczędności rzędu 100 dolarów na krowę rocznie. Idzie za tym także redukcja śladu węglowego rzędu 0,57 tony ekwiwalentu dwutlenku węgla związana z poziomem produkcji i długowiecznością sztuk zdrowych w porównaniu z cierpiącymi na kulawizny. Tak więc dane są potrzebne, by zwiększać efektywność i poprawiać dobrostan. Niestety ludzie, rejestrując subiektywne dane, popełniają błędy. Z tego powodu rozpoczęto poszukiwania mające na celu opracowanie metody opartej na technologii. Wykorzystano tanie kamery służące do monitoringu, a przetwarzanie rejestrowanych obrazów oparto na sieciach neuronowych, by uzyskać możliwość rozpoznawania poszczególnych krów i przypisania im oceny lokomocji (jako pierwszej informacji pochodzącej z systemu ). Obecnie prowadzone są testy terenowe i mierzone efekty wynikające ze stosowania tej nowoczesnej technologii, nazwanej Cattle Eye. Projekt wystartował w 2019 roku, w 2020 zgromadzono materiał od 6 tys. krów, u których równolegle do nagrywania prowadzono ocenę lokomocji. Dzięki temu system mógł się uczyć rozpoznawania i przypisywania właściwej oceny do zwierzęcia. Podczas swojej prezentacji Terry Canning wyświetlił nagranie pokazujące działanie systemu. Krowom przypisywana jest ocena od 0 do 100 – im więcej punktów, tym gorsza ocena lokomocji. Za granicę stwierdzania kulawizny u krowy przyjęto 50 punktów.

Opracowanie algorytmów pozwoliło na przejście do testowania prototypu równolegle w Wielkiej Brytanii i USA, rozpoczęto także weryfikację działania produktu we współpracy z naukowcami. Sprawdzano korelacje pomiędzy ocenami wykonywanymi przez Cattle Eye oraz przez specjalistów od oceny lokomocji, obliczono dokładność ocen i sprawdzano wpływ komponentu ludzkiego. Badania prowadzone były przez Uniwersytet w Liverpoolu w trzech stadach, posiadających łącznie 1,4 tys. krów. Zgodność z oceną prowadzona przez człowieka wynosiła 89% i była porównywalna do zgodności pomiędzy poszczególnymi oceniającymi. Obecnie trwa drugi etap badań, do których włączono kolejne stada, by potwierdzić uzyskane do tej pory wyniki. Jak dotąd zdefiniowano pewne ograniczenia wpływające na pracę systemu. Są nimi takie uwarunkowania, które wpływają na ekspresję zachowania krowy, a więc specyfikę jej ruchu stanowiącą konsekwencję kulawizny. Wśród tych uwarunkowań znalazły się np. wąskie przejścia oraz przepędy wyłożone matami gumowymi. Zdefiniowano także pewne ograniczenia techniczne, w tym potrzebę trzysekundowego nagrania, które jest możliwe do uzyskania tylko w przypadku hal udojowych.

Cattle Eye – platforma do oceny lokomocji oparta na analizie obrazu wideo

Następnym ważnym krokiem stało się udostępnianie wyników hodowcom, którzy nie są zainteresowani kolejnym odrębnym systemem. Stąd kluczowa okazała się integracja z systemami do zarządzania stadem, aby dane mogły stać się podstawą decyzji związanych między innymi z prowadzeniem korekcji racic. Obecnie system może być stosowany do oceny lokomocji, ale na początku 2022 roku zostanie uruchomiony moduł do oceny BCS. Koszt systemu kalkulowany jest na 1–2 dolary na krowę miesięcznie.

Opisywane narzędzie wzbudziło zainteresowanie dużych graczy rynkowych, takich jak TESCO. Dla sieci handlowych jasny komunikat dla klienta jest niezwykle istotny, ale muszą istnieć podstawy do przekazywania takich informacji. W przypadku kulawizn wyzwaniem są kompletne i porównywalne dane, na co uwagę zwrócili już poprzedni wykładowcy. Metody obiektywne, niezależne od człowieka, zapewniające spójność danych i brak błędów są niezwykle cenne. Zwłaszcza w przypadku gdy zależy od nich cena produktu, a kontrakty z dostawcami warunkowane są możliwością zapewnienia klientowi produktu w jakości premium. Warto podkreślić, że jakość premium nie odnosi się już tylko do cech samego produktu, ale też do spełniania wymagań konsumenta odnoszących się do dobrostanu zwierząt, od których te produkty pochodzą.

Przeczytaj również: holstein.pl/kamery-pomoga-zapobiegac-kulawiznie

Podsumowując wszystkie wystąpienia wygłoszone podczas webinaru zorganizowanego przez CDCB, widać ciągłą potrzebę poszukiwania metod pozwalających na rejestrowanie wiarygodnych informacji zarówno na potrzeby genetycznego doskonalenia zwierząt, jak i bieżącego zarządzania stadem. Istotną motywacją jest poprawa zdrowotności zwierząt, a w konsekwencji ekonomiki produkcji. Jednak coraz więcej sygnałów dotyczy wymagań konsumentów, które przekładają się na zaangażowanie sieci handlowych w poszukiwania efektywnych rozwiązań. Stają się one partnerami finansującymi rozwój nowych technologii, jednak nadal to po stronie hodowców leży odpowiedzialność za poprawę zdrowia utrzymywanych zwierząt. 

Zbliżające się wydarzenia