Tolerancia a temperaturas elevadas del desierto chihuahuense en bovinos de carne criollo raramuri vs. una raza comercial mejorada

Introducción

El estrés calórico (EC) representa un reto sustancial para los productores de bovinos de carne en el suroeste de EUA porque la extensión de los periodos cálidos (primavera, verano y otoño) se agravan con altos porcentajes de humedad durante la temperada monzónica de verano (Mader, 2014). Las tendencias en el cambio climático podrían intensificar este desafío y afectar de forma significativa la viabilidad económica de la industria cárnica (Reeves et al., 2017). Conforme las temperaturas extremas y las olas de calor se vuelven más frecuentes, el uso de amortiguadores térmicos (sombras y distribución de abrevaderos) puede reducir los efectos negativos del EC como el bajo consumo de alimento y alta tasa de mortalidad, volviendo económicamente sostenible a la ganadería extensiva (Koch et al., 2019). Tolerancia al calor se define como la capacidad de un animal para regular su temperatura corporal cuando es expuesto a condiciones de EC y varía entre razas de ganado (Renaudeau et al., 2012). Gaughan et al. (1999) reportaron que cruzas de ganado Bos indicus (Hereford X Brahman) o Bos taurus de origen africano (Hereford X Tuli y Hereford X Boran) tuvieron capacidad de disipación de la carga calórica de tipo intermedia al compararse con razas Brahman (más eficiente) o Hereford (menos eficiente). Otros estudios señalan que la raza tropical de ascendencia ibérica Criollo Romosiunano, que desciende de razas Bos taurus de la península ibérica y del norte de África, introducida al continente americano en el siglo XVI por españoles, exhibía caracteres de tolerancia al calor comparables a Bos indicus (Hernández-Cerón et al., 2004). En México existe un biotipo de ascendencia ibérica Bos taurus adaptado a condiciones inclementes de las Barrancas del Cobre en Chihuahua, llamada Criollo Raramuri (CR), cuya tolerancia al calor no se ha evaluado hasta ahora (De Alba Martínez, 2011). El umbral de carga calórica en que las actividades asociadas al EC inician dependen de la etapa fisiológica del animal y raza. Sprinkle et al. (2000) compararon la conducta de Angus vs cruzas Brahman X Angus y Tuli X Angus, encontrando que Angus pura acumuló mayor carga calórica, pasó más horas del día bajo sombra y pastoreó por periodos más cortos de tiempo que las cruzas, recibiendo ambos una carga calórica similar. Otro estudio comparó la conducta de pastoreo de vacas Angus cruzadas vs vacas CR en el desierto de Nuevo Mexico, EUA, observando que cuando el forraje es escaso o está en estado de latencia, las vacas CR distribuyeron, través de todo el pastizal, la presión de pastoreo. Estos estudios muestran que es posible que la raza CR sea más tolerante al calor que cruzas con Angus, aunque esta hipótesis no ha sido probada aún. Por tanto, el objetivo fue examinar los patrones de pastoreo entre vacas Criollo Raramuri (CR; raza patrimonial) y vacas Angus X Hereford (AH; cruza comercial) en relación a su temperatura corporal y calor ambiental durante invierno y verano en agostaderos del Desierto Chihuahuense.

Materiales y métodos

Ubicación del estudio, clima y vegetación

El estudio se condujo en dos potreros de agostadero adyacentes (potreros 12A y 12C de 1190 y 1165 ha, respectivamente) en el Rancho Experimental La Jornada (REJ), Nuevo Mexico, EUA, con ubicación geográfica 32° 37´ N, 106° 40´ O, y fue repetido en 2016 y 2017. Este rancho abarca 78,266 ha de terreno relativamente plano con elevaciones de entre 1300 a 1600 m al norte del Desierto Chihuahuense. El clima es típico de agostaderos cálidos desérticos con precipitación anual media de 247 mm. La máxima temperatura ambiental (TA) promedio es en junio (36.0°C) y la mínima en enero (13.3°C). En verano se registraron 101 mm de precipitación acumulada, con temperatura promedio de 23.5°C y humedad relativa (HR) entre 11.3 y 96%. En invierno se registraron 36 mm de lluvia y 7.1° de TA, con HR entre 7.6 a 99.1% (Cuadro 1). La vegetación es dominada por mezquite (Prosopis glandulosa) mezclado con zacates perennes dominados por grama negra (Boutelova eriopoda), zacates (Sporobolus spp.) y aristidas (Aristida spp.) en suelos arenosos. Los árboles de yuca (Yucca elata) y hierba San Nicolás (Gutierrezia sarothrae) son especies subdominantes. En pastizales de tierras bajas domina tobosa (Pleuraphis mutica) y zacate de burro (Schleropogon brevifolius), que crecen en suelos arcillosos (Peinetti et al., 2011).

Debido a un aumento en la variación de la precipitación y al incremento en TA, la vegetación del Desierto Chihuahuense ha mostrado una dramática reducción en la producción de zacates perennes en los últimos 52 años (McIntosh et al., 2020).

Animales y telemetría

Los protocolos para el manejo de los animales fueron aprobados por el Comité Institucional sobre Uso y Cuidado de Animales de NMSU (protocolo 2015-021). Las vacas de cada raza fueron aleatoriamente seleccionadas en verano (vacas amamantando) e invierno (vacas no amamantando) de dos hatos de vacas maduras (promedio PV: 545 y 350 kg para AH y CR), pero se mantuvieron separados en REJ. El estudio se condujo dos años en la época de crecimiento y dormancia. En los muestreos, las vacas pastorearon 2 semanas cada potrero. Las vacas de cada raza pastorearon los potreros adyacentes separadamente y luego se cambiaron a la otra pastura al final de la segunda semana. Este diseño cruzado permitió que ambas razas fueran expuestas al mismo ambiente sin interacción social entre ellas. Las vacas amamantando tenían crías menores a 2 semanas de edad. A las vacas se les colocaron collares con sistemas de localización global (GPS; Lotek® 3300, Lotek Wireless, New Market, ON, Canada) programados para registrar la ubicación de los animales y TA cada 10 min en un periodo de 4 semanas. También se les colocaron termógrafos (iButtonLink LLC, Whitewater WI, USA) que se fijaron a un dispositivo intravaginal y se programó para registrar las temperaturas vaginales cada 10 min.

Procesamiento de los datos

La información de los collares GPS incluyó latitud/longitud y TA y se obtuvo con el software GPS3000 Host (V2.062; Lotek wireless Inc., Newmarket, ON). Los sensores de temperatura del collar pudieron estar afectados por la temperatura corporal (TC) del animal, pero al compararlas con temperaturas de la estación climática del rancho se confirmó que la variación fue mínima. La TC se obtuvo de dispositivos intravaginales (iButton DSi922 L-F5#Thernochron 8 K Memory), que se consideran estimadores confiables de la temperatura vaginal (TV) de ganado (Lees et al., 2018). La instalación y recolección de los sensores de vacas CR y AH fue en días diferentes, aunque las vacas se condujeron a los corrales en días consecutivos. Usando las coordenadas del GPS de cada vaca con collar se estimaron las distancias recorridas (km), velocidad en el movimiento (m/min) y actividad (tiempo usado en descansar, pastorear y caminar, h/d). La velocidad de movimiento se clasificó de acuerdo al rango de velocidad en: a) 0 a 2.34 m/min fue descansando; b) 2.35 a 25 m/min fue pastoreando y entre 25.01 y 500 m/min como caminando (Nyamuryekung’e et al., 2020). El tiempo usado en una actividad se calculó multiplicando el número de GPS fijos clasificados dentro de una actividad por el intervalo del GPS de 10 min

Se desarrolló un mapa térmico del terreno de agostadero (LandT) para el análisis del uso de hábitat, el cual consistió en un archivo ráster de 30 x 30 pixeles derivado de una banda infrarroja térmica 10 del satélite Landsat-8, colectado a intervalos de 16 d a un tiempo nominal mayor a las 10:30 am (Anderson et al., 2012). El resplandor térmico en los sensores fue convertido a temperatura radiométrica usando la técnica de corrección atmosférica MODTRAN (Berk et al., 1998) y se obtuvo una estimación simplificada de la emisividad de la superficie con base en la fracción de cubierta vegetal. De todas las imágenes Landsat disponibles durante cada periodo de muestreo, se seleccionó una sola imagen con el menor contenido de nubosidad para representar las condiciones térmicas relativas al terreno de agostadero para ese periodo de muestreo (Cuadro 1). Los valores de LandT para cada coordenada del GPS se extrajeron de su correspondiente periodo en el mapa ráster usando el programa ArcGIS (ESRI, 2018; ArcMap Desktop v. 10.6).

Análisis de los datos

Para analizar los patrones de selección espacial en busca de sombra se consideró las horas del día con luz solar. Los datos se analizaron dentro de cuatro segmentos del día (hora del día, HD): amanecer a media mañana (AMM, hasta las 9:00 am); media mañana a antes del mediodía (MMMD; hasta las 12:00 pm), mediodía a media tarde (MDMT, hasta las 3:00 pm); y media tarde al anochecer (MTA); estos horarios variaron por época (Cuadro 1). Se observó que la amplitud de los ciclos diarios de TC fue inversamente proporcional a la capacidad de cada raza de disipar el calor, por lo que se evaluó la información en gráficas de 11 vacas CR y 6 AH en verano de 2016, y de 9 vacas de cada raza en 2017. Se promediaron las variables cada 4 semanas del periodo de muestreo usando proc MEANS de SAS 9.3 (SAS Institute, Cary, NC) y agregando el comando weight para obtener medias ajustadas. Los datos se analizaron bajo un diseño cruzado. La información se bloqueó por año y potrero. Los factores raza (CR y AH), hora del día (AMM, MMMD, MDMT, MTA) y su interacción (RAZA X HD) se consideraron fijos en el ANDEVA usando proc MIXED de SAS 9.3 (SAS Institute, Cary, NC). Los efectos Año X Potrero, Año X Potrero X Semana y Raza anidada en Año X Potrero se consideraron aleatorios. Los datos se analizaron por época del año usando el mismo modelo estadístico (Cuadro 2). Las respuestas fueron medidas de adaptación fisiológica (temperaturas vaginales y corporales) y conductual (sitio seleccionado en potrero, distancia caminada, velocidad de movimiento y actividad realizada) al ambiente cálido. Se usaron contrastes ortogonales para comparar cambios en los estimadores del tiempo más caliente (AMM) y el más fresco (MDMT) del día. Las diferencias se consideraron significativas a P≤0.05.

Resultados y Discusión

La TC promedio de las vacas de ambas razas muestra un claro patrón cíclico diurno (Fig. 1). Sin embargo, vacas AH tuvieron mayor amplitud que vacas CR, las cuales fueron más capaces de regular y mantener su TC (38.5°C). La TC de vacas AH excedió de 39.5°C en 9 de 14 d en 2016 y en 4 de 14 d en 2017, mientras que las CR la excedieron sólo una vez en 2016. En verano, la TC fue menor (P< 0.05) en vacas CR que en AH durante MDMT y MTA (Cuadro 2). En promedio, la TC de vacas AH fue medio grado C mayor que vacas RC, las cuales fueron capaces de tolerar TA 1.7°C más alta que vacas AH (Fig. 2). En verano, el ganado seleccionó sitios con temperatura más fresca conforme el día avanzaba, mientras que en invierno la selección del hábitat siguió una tendencia opuesta. En verano, las vacas CR caminaron más distancia que las vacas AH en todas las horas del día, pero en invierno, las vacas CR caminaron más distancia y a mayor velocidad que las vacas AH. Las vacas CR estuvieron más tiempo pastoreando y caminando que las vacas AH, aunque también pasaron menos tiempo descansando. Los contrastes revelaron que la TC aumentó conforme la AT aumentó en ambas épocas del año (Cuadro 3). En verano, el uso del hábitat no mostró tendencia diaria en vacas AH, pero vacas CR tendieron a usar hábitat más fresco por las tardes; conforme la AT del día aumentaba, las vacas CR caminaron mayor distancia que vacas AH. En invierno, ambas razas tendieron a seleccionar ambientes más cálidos; ambas razas tendieron a caminar más distancia conforme la AT aumentaba en invierno, aunque la magnitud del cambio fue mayor en vacas CR (Cuadro 3). También en verano se observó que ambas razas caminaron a más baja velocidad conforme la AT aumentó, lo cual fue lo opuesto en invierno, donde se detectó una mayor velocidad en vacas CR. Ambas razas tendieron a pasar más tiempo descansando conforme la AT aumentó en verano, observándose similar patrón en invierno. Las vacas AH redujeron su tiempo de pastoreo conforme el día fue más cálido, lo cual en vacas CR no fue afectado. En invierno, ambas razas pasaron más tiempo pastoreando en las horas de la tarde, que fueron más cálidas, por lo que tendieron a caminar más también.

Esto resultados apoyan la hipótesis de que vacas de raza CR exhiben mayor tolerancia al calor que vacas de razas europeas, ya que mantuvieron menor TC durante las horas más calientes del día. Esto indica que vacas CR acumularon menor carga calórica durante el día quizá por su capacidad de disipar el calor. Cuando no existió condición de EC, no hubo diferencias en TC entre razas (invierno). Las respuestas conductuales medidas en este estudio sugieren que la raza CR mostró mayor capacidad de adaptación a altas temperaturas que vacas AH. Vacas CR aumentaron su tasa de movimiento en las tardes cálidas en relación a las mañanas frescas, y tuvieron a habilidad de buscar sitios más frescos, lo cual las ayudó a eliminar calor más eficientemente. En vacas AH se observó lo contrario: redujeron su movilidad en la tarde en comparación con la mañana y no ajustaron su selección por sitios frescos en la tarde. Las vacas CR tuvieron 16% mayor proporción área de superficie:volumen que vacas AH, lo cual pudo haber apoyado esta capacidad de eliminar calor de las vacas CR. La mayor deposición de grasa subcutánea en vacas AH sobe vacas CR proporcionan un mayor grado de aislamiento en los meses de invierno, pero puede disminuir la disipación de calor durante verano, hecho que también pudo contribuir a explicar los resultados obtenidos. El color del pelaje pudo también influenciar los resultados, ya que vacas AH tuvieron color de pelaje obscuro y las CR color claro. Cuando se hizo un análisis por color del pelaje, éste no fue un factor que haya contribuido a explicar las diferencias encontradas.

En este estudio no solo se documentó sobre diferencias raciales para distancia caminada, velocidad al caminar, tiempo pastoreando (CR > AH) y tiempo en descanso (CR < AH), sino que también se demostró que estas diferencias fueron mayores en las horas más calientes del verano. Estos resultados sugieren que la CR presenta mayor tolerancia al calor que AH, lo que coincide con otros estudios con diferentes biotipos de ganado Criollo (Hammond et al., 1996; Hernández-Cerón et al., 2004) y de ganado Bos taurus africano (Sprinkle et al., 2000). La heterogeneidad en la vegetación y en el terreno conducen a procesos ecológicos que dictan movimientos y uso de recursos de herbívoros que pastorean extensivamente los agostaderos (Bailey et al., 1996; Kaufmann et al., 2013). La temperatura de la superficie de pastoreo en los desiertos no estuvo muy alejada de los 65°C reportados en las horas más cálidas del verano (Sears et al., 2011). Estas temperaturas extremas fuerzan al animal a buscar refugio, dado que temperaturas > 50°C pueden inhibir algunos procesos biológicos que resultan en la desnaturalización de la proteína (Carroll et al., 2016; Hansen, 2004). Estos resultados resaltan la importancia de la influencia del paisaje térmico en los patrones de distribución espacial del ganado en pastizales ubicados en regiones desérticas. Es necesaria mayor investigación para determinar el peso relativo del ambiente térmico sobre la distribución espacial de razas de ganado que exhiben una tolerancia al calor contrastante. Se sugiere que la raza Criollo Rarámuri podría representar un recurso muy importante para ganaderos que buscan adaptarse al desafío asociado a los ecosistemas cálidos y secos del Desierto Chihuahuense.

En conclusión, las razas de ascendencia ibérica pueden ofrecer oportunidades de mitigación debido a su capacidad de adaptación a ambientes adversos a través de la selección natural. El presente estudio destaca que la raza Criollo Rarámuri es una opción para mitigar las pérdidas por estrés calórico en sistemas extensivos del suroeste de Estados Unidos y ofrece una herramienta sencilla para monitorear la tolerancia al calor entre razas de carne.

Cuadro 1. Número de animales, sensores y GPS instalados y retirados en vacas RC y AH lactantes y no lactantes pastoreando en el Desierto Chihuahuense en verano e invierno. Se muestra el tiempo de uso de cada dispositivo y la diferencia en el amanecer, anochecer, longitud del día y fecha de la Imagen Satelital LandSat usada para el análisis de ambiente térmico.

Cuadro 2. Efecto de los bloques año (2016 y 2017) y potrero (12A y 12C), así como de raza (RC y AH), hora del día (AMM, AMM, MMMD, MDMT, MTA) y su interacción sobre la TC y conducta en vacas Rarámuri Criollo y Angus X Hereford pastoreando en el Desierto Chihuahuense en verano (vacas con cría) e invierno (vacas sin cría) en dos años consecutivos (2016 y 2017).

Cuadro 3. Comparación de variables fisiológicas y conductuales durante las horas más frescas (AMM) y más cálidas (MDMT) del día en vacas Criollo Rarámuri y Angus X Hereford.

Ambas razas pastorearon en pastizales del Desierto Chihuahuense en verano e invierno. Las tendencias a aumentar (+), disminuir (-), y sin efecto (=), así como la significancia estadística de cada variable dentro de época del año y raza se evaluaron usando contrastes (AMM vs MDMT).

Figura 1. Temperatura corporal monitoreada con sensores intravaginales cada 10 min por 2 semanas. Los datos se colectaron de vacas Angus X Hereford (AH; 11 en 2016 y 9 en 2017) y Raramuri Criollo (RC; 6 en 2016 y 9 en 2017) pastoreando en el Desierto Chihuahuense en verano de 2016 y 2017.

Figura 2. Temperaturas del suelo tomadas con el satélite Landsat 8 y con la estación climática en pastizales seleccionados por vacas CR y AH al pastorear el Desierto Chihuahuense en verano (2016 y 2017) e invierno (2017 y 2018).

Tolerancia a temperaturas elevadas del desierto chihuahuense en bovinos de carne criollo raramuri vs. una raza comercial mejorada

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