Los elementos meteorológicos (temperatura y humedad del aire, viento, precipitación y radiación solar) tienen permanente acción sobre el animal, como vimos en el capítulo anterior. Clásicamente la temperatura del aire ha sido utilizada para caracterizar el ambiente térmico. Se ha definido la zona termoneutral (ZTN) que se encuentra entre la temperatura crítica inferior y superior (indicada como B y B´ en la Figura 1, respectivamente), como:
- temperaturas del aire entre las cuales se observa la mínima tasa de producción de calor, una temperatura rectal normal, mí nimo costo fisiológico y máxima producti vidad (Johnson, 1987).
- temperatura del aire a partir de la cual el animal debe de incrementar las pérdidas evaporativas para mantener el balance calórico ( IUPS, 2001)
Cuando la temperatura ambiental se incrementa sobre la temperatura crítica superior (B’), los esfuerzos en mantener la temperatura interna constante toman prioridad sobre los procesos productivos (Johnson et al., 1961), ya que los costos energéticos para mantener la temperatura interna constante
Figura 1. Representación esquemática de las zonas térmicas, temperatura corporal, producción de calor, perdías de calor sensible y pérdidas evaporativas en función de la temperatura ambiente (adaptado de Bianca, 1965).
son cada vez mayores (Gallardo y Valtorta, 2011). En estos casos la productividad animal (leche, carne, etc) se ve afectada negativamente.
Cuando la temperatura ambiente se incre menta por fuera de la ZTN, la temperatura interna del animal se mantiene constante hasta el punto C´, a partir del cual a pesar de los aumentos en los mecanismos de pérdida de calor realizados por el animal, entra en un estado de hipertermia, muriendo en la temperatura máxima letal (D’).
Las temperaturas que definen la zona termo neutral dependen de la edad, especie, raza, materia seca ingerida, composición de la dieta, aclimatación previa, nivel de producción, composición de tejidos (grasa y piel) y comportamiento del animal (Hahn, 1997). Como ejemplo en la Figura 2 se representan el efecto de la edad (World Meteological Organization, 1989). Por otro lado, se ha observado que el incremento en la producción de leche (35 a 45 kg/d) produce un d trimento en el umbral crítico superior de temperatura de 5 °C (Berman, 2005). Además observó, un incremento del umbral a medida que aumentaba la velocidad del viento y la humedad relativa.
Indices biometeorológicos
Como hemos visto, la temperatura del aire fue clásicamente utilizada como caracterizador del ambiente térmico, sin embargo, los intercambios de calor dependen de otros factores ambientales además de la temperatura, como son: humedad relativa, velocidad de viento y radiación incidente. Estos factores han sido incorporados en índices biometeorológicos que se relacionan con el desempeño animal para determinar la severidad del ambiente y buscar valores críticos a partir de los cuales sea necesario utilizar medidas de mitigación. Uno de estos índices, y el más difundido es el Índice de Temperatura y Humedad (ITH) (Thom, 1959), que combina el efecto de la temperatura del aire y la humedad relativa en un valor único. La fórmula de cálculo es: ITH= 1,8 ta + 32 × (0,55-0,55 × HR) × (1,8 ta - 26) donde: ta es la temperatura del aire, en °C y HR es la humedad relativa expresada en base decimal (conversión de Valtorta y Gallardo, 1996).
El ITH es una herramienta muy útil y sencilla para monitorear el ambiente y conocer cuando las condiciones ambientales pueden conducir a estés calórico. La zona de confort térmico para vacas lecheras se encuentra entre valores de ITH de 35 y 70; y se tomaba como valor crítico 72 para vacas de la raza Holando (Johnson et al., 1961) pero actualmente los cambios metabólicos y genéticos de las vacas de alta producción se toma 68. En la Figura 3 se muestra la combinación de temperatura y humedad relativa que llevan a diferentes valores de ITH y grados de estés calórico.
Recientemente, se ha observado que en animales de mayor producción de leche el umbral de ITH al cual la producción de le che se vería afectada sería menor (ITH=68) (Zimbelman et al., 2009)
Una de las reconocidas limitaciones del ITH es que no toma en cuenta la velocidad de viento y la radiación incidente sobre el animal, por lo que se han sugerido algunos
Figura 2. Efecto de la edad sobre las temperaturas críticas y la zona de confort (World Meteological Organization, 1989).
Figura 3. ITH resultado de diferentes combinaciones de entre temperatura del aire (°C) y humedad relativa (%). Adaptado de Amstrong, (1994)
ajustes al índice. Un ejemplo es un índice utilizado para ganado de feedlot que toma en cuenta la velocidad del viento (VV, m/s) y la radiacion solar (RS, W/m2), en la siguiente ecuaciòn: ITH ajustado = 4,51 + ITH-1,992 x VV + 0,0068 x RS (Mader et al., 2004).
Esferas de Vernon
Otra forma de caracterizar el ambiente meteorologico que rodea a los animales es la utilizacion de esferas de Vernon o globos negros (Berbigier, 1988) (Figura 4), que pueden
Figura 4. Esfera de Vernon colocada por debajo de una sombra, y sensores de temperatura colocados dentro de las esferas.
ser ubicadas cerca del lugar que ocupan los animales. La temperatura registrada, permite integrar en un registro de temperatura los aportes de calor por convección y radiación. La temperatura registrada dentro del espacio cerrado “negro” expresa las ganancias o pérdidas de calor del ambiente (Hertig, 1972).
Olas de calor
A nivel nacional, se observa que el ITH, como promedio mensual, toma valores superiores al valor crítico para la producción de leche (72) solo para el norte del Río Negro en enero y por lo tanto podría afectar el desempeño productivo (Cruz y Saravia, 2008). En el resto del territorio, si bien no se observó que el ITH promedio mensual tomara valores superiores al umbral determinado, es común que esto ocurra en períodos que abarcan varios días (Cruz, 2009) que son definidos como olas de calor.
Las olas de calor son eventos extremos de temperatura definidos como períodos anormalmente cálidos y húmedos de más de un 14 día de duración, que comúnmente dura varios días a varias semanas (Sociedad Ame ricana de Meteorología). En la literatura se reportan pérdidas asociadas a la ocurrencia de olas de calor, por ejemplo:
- el 11 y 12 de julio de 1995 en Iowa (EEUU) murieron 3750 bovinos, siendo las pérdidas directas estimadas de 2,8 millones de dólares y las productivas de 28 millo nes (Busby y Loy, 1996)
- el 20 y 21 de julio de 1999 en Nebraska (EEUU) murieron 5000 bovinos, que representaron 21,5 a 35 millones de dólares (Brown-Brandl et al., 2005).
No hay una unificación de criterios para definir las olas de calor y su clasificación posterior. A continuación se muestran algunos de estos criterios:
- perìodos de tres o mas dias consecutivos con menos de 10 horas de ITH menor o iguala 72 (horas de recuperaciòn nocturna de la normotermia) (Valtorta et al., 2002).
- el ITH era superior a 72 por mas de tres días consecutivos (Valtorta et al., 2008),
- olas de calor severas: durante tres dias o mas se presentaban mas de 14 horas diarias con ITH > 72, temperatura minima diaria > 23ºC y maxima > 29ºC y el ITH promedio diario fue > 72. Olas de calor leves: cumplian al menos uno de los criterios (Saravia, 2009)
- dias con mas de 24 horas de ITH > 70 (Hahn y Mader, citado por Nienaber et al., 2003). Que se clasificaron en seis categorias: leve, tenue, moderada, fuerte, severa y extrema, de acuerdo con la cantidad de horas con ITH > 79 o > 84 y la oportunidad nocturna de recuperar la normotermia (horas con ITH > 72).
Algunas consideraciones deben de ser to madas en cuenta, por ejemplo el grado de aclimatación de los animales, temprano en la estación estival una ola de calor moderada puede ser tomada como fuerte, así como tarde en la estación una ola de calor severa puede ser tomada como fuerte (Nienaber y Hahn, 2007). Además, se ha observado que olas de calor extremas causan la muerte de los animales, sin embargo, en animales vulnerables (altas productividades, no aclimata dos, animales enfermos) esto puede ocurrir en olas de calor fuertes y severas (Nienaber et al., 2003).
Las pérdidas por olas de calor no solo son directas (muertes) sino que también son productivas (ganancias y de eficiencias). A nivel regional, en Rafaela, Argentina, en un trabajo evaluando el efecto de olas de calor en vacas lecheras de alta producción (25 l/d), observaron una reducción significativa del 17 % de la producción de leche durante la primera ola de calor (ITH promedio =74,5) y una no significativa (4%) durante la segunda ola de calor ya que las vacas no habían recuperado el nivel de producción (Valtorta et al., 2002). En Salto, Uruguay, se observó una disminución del 18% en la producción de leche y caídas en la producción de grasa y proteína durante las olas de calor severas (definidas anteriormente) respecto a días con olas de calor leves y días de no ola de calor Saravia (2009).
Base de datos climáticos de INIA.
INIA cuenta con una base de datos climática actualizada en todas sus estaciones expe rimentales, con acceso gratuito a través de web (INIA, GRAS), donde se pueden encon trar temperaturas de aire y humedad relativa mínimas, máximas y medias diarias.
Herramientas de apoyo a la toma de decisiones
INIA desde hace un tiempo, ha procurado generar herramientas de pronóstico que permitan a los productores predecir olas de calor o condiciones de estrés térmico y en consecuencia, tomar anticipadamente las medidas de manejo que sean posibles para mejorar las condiciones de bienestar y mini mizar su impacto en la producción. En este sentido es posible encontrar en el portal de INIA (www.inia.uy) el acceso a algunas aplicaciones que, utilizando las variables climáticas antes mencionadas de las bases de datos o pronósticos climáticos futuros, permiten prevenir las condiciones de estrés térmico u olas de calor.
Particularmente, mencionamos como importantes:
Previsión de estrés calórico en bovinos (Le che y Carne) (ambiente web).
Esta aplicación, calcula el valor de ITH, con siete días de anticipación, basado en el Índice Biometeorológico calculado según:
ITH ganado lechero (Thom, 1959)
Formula Valtorta y Gallardo, 1996
ITH = (1,8 x Ta + 32) - (0,55 - 0,55 x HR/100) x (1,8 x Ta - 26)
ITH ganado de carne (Mader y col., 2006)
ITHajustado = 6,8 + ITH – (3,075 × VV) + (0,0114 × RAD)
Siendo:
Ta = temperatura media diaria del aire (ºC)
HR = humedad relativa media diaria del aire (%)
VV = velocidad media diaria del viento a 2 mts. de altura (m/s)
RAD = radiación solar diaria (W/m²)
Figura 5. Imagen calculada para la fecha 10/Enero/2025, mostrando la grilla de ITH en Uruguay
Para este cálculo se utiliza el Modelo GFS (Global Forecast System) de la Agencia NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) de los EE.UU., de modo de disponer de información meteorológica en puntos de grilla sobre Uruguay. Estas salidas numéricas están disponibles en una resolu ción horizontal de 27 x 27 km y se actualizan cada 6 horas a las horas sinópticas principa les (00, 06, 12 y 18 TMG). En las mismas, se seleccionan las variables meteorológicas (temperatura en superficie, humedad rela tiva, velocidad de viento y radiación solar) necesarias para construir el índice mencio nado. Posteriormente se obtienen los valo res medios o acumulados diarios para los siguientes siete días.
Finalmente se estima el ITH a partir de esta información, con las transformaciones o con versiones requeridas, y se generan salidas en forma de mapas a nivel nacional, con una representación visual del índice en una escala de colores con cuatro rangos. Este procedimiento se realiza diariamente, ge nerando mapas para el día de estimación y los siguientes seis días (previsión de siete días).
Adicionalmente, se presentan salidas en for ma de gráficas de barra por departamento mostrando la cantidad de horas en el día que el ITH se encuentra en cada nivel de riesgo para los 7 días de previsión. Estas gráficas se realizaron tomando el promedio de los
Figura6. Salidas de imágenes de la App Termoestrés. Izq. ITH calculado para UY para una fecha determinada (10/11). Der. Cálculo particular para una locación dentro de Uruguay y su discriminación horaria para el pronóstico de 7 días.
datos que interceptaban la superficie del de partamento, obteniendo así, una gráfica por departamento donde cada barra es un día de previsión. Estos cálculos, de cantidad de ho ras en el día, se realizan en base tri horaria ya que la salida del modelo brinda informa ción promedio cada 3 horas.
INIA Termostrés. (App disponible en INIA Móvil y tiendas de APP).
Similarmente a la anterior, INIA Termoes trés calcula el ITH combinado con la ubica ción geográfica en Uruguay. De esta forma, es posible visualizar un mapa del Uruguay, guardar una localización para alertas o sim plemente diferenciar zonas dentro del Uruguay con distintos valores.
Esta herramienta, permite en consecuencia hacer un cálculo más preciso para su ubicación particular y con cálculo horario.
Resumen
De los elementos meteorológicos (tempera tura y humedad del aire, viento, precipitación y radiación solar), los que clásicamente han sido utilizados para caracterizar del ambien te térmico son la temperatura del aire y la humedad relativa. Actualmente se utilizan índices biometeorológicos que conjugan ambos elementos en un único valor, como el Índice de Temperatura y Humedad (ITH) (ITH= 1,8 ta + 32 × (0,55-0,55 × HR) × (1,8 ta - 26)). Tradicionalmente se ha utilizado como umbral crítico el valor de ITH de 72, a partir del cual estaríamos ante situaciones de es trés calórico. Actualmente, se considera que con valores de ITH de 68 en animales de alta producción de leche se observarían efectos adversos del estrés calórico. Otro aspecto para considerar son la ocurrencia de olas de calor, las mismas pueden ser definidas como eventos extremos de temperatura que duran más de 3 días y que afectan la productividad de los animal.
