Calor: la kriptonita de las vacas.

Las vacas tienen superpoderes. Los seres humanos y las vacas comparten una larga historia en la que los humanos han dependido de estos animales como fuente estable de alimento. La relación simbiótica entre las vacas y los microorganismos de su rumen es crucial para producir alimentos altamente nutritivos a partir de piensos de baja calidad, utilizando plantas, tallos y subproductos que no son adecuados para otros animales de producción. Por consiguiente, desempeñan un papel importante como valiosa fuente de alimento.

La vaca es un animal homeotermo. Es decir, puede mantener su temperatura corporal a través de la actividad metabólica. Con un metabolismo constantemente activo, las vacas son excelentes convertidores de alimento en alimento. Sin embargo, estos superpoderes tienen un coste: generan una cantidad increíble de calor. En una vaca adulta, esto puede ser casi 1,2 kWh de calor, suficiente para calentar teóricamente una casa pequeña con el exceso de calor de tres vacas. Un hecho que los ganaderos han explotado durante siglos.
El metabolismo de una vaca es una compleja interacción de actividad microbiana y eficiencia fisiológica, que genera calor a partir del metabolismo basal, la actividad, la digestión y la producción. El calor metabólico basal proviene de las funciones celulares básicas que mantienen vivo el cuerpo. También proviene de la actividad muscular y del calor producido por otros procesos corporales que ayudan al crecimiento, la lactancia, la gestación y la producción de proteínas o grasas.

La digestión de los alimentos también libera calor. En el centro de la digestión se encuentra el rumen, un sistema biorreactor anaeróbico de gran volumen que contiene miles de millones de bacterias, protozoos y hongos, y gran parte del calor generado proviene de la intensa actividad microbiana que aquí se produce (Figura 1). La fermentación ruminal genera suficiente calor para elevar la temperatura del rumen a aproximadamente 1 °C por encima de la temperatura corporal central de 38-39 °C.

Figura 1: El rumen alberga una gran variedad de especies bacterianas, fúngicas y protozoarias. Todas ellas componen el microbioma del rumen.

Estos microorganismos del rumen descomponen por fermentación los carbohidratos de la dieta en ácidos grasos volátiles (AGV) como el acetato, el propionato y el butirato. Estos AGV se absorben a través de la pared del rumen y la vaca los utiliza como fuente principal de energía, generando más calor a través de su metabolismo, particularmente durante la gluconeogénesis en el hígado. Esto convierte a la vaca en una verdadera «central térmica de cuatro patas».

Aunque es una obra maestra biomecánica, la vaca lechera es vulnerable a las altas temperaturas ambientales. En cuanto sube la temperatura, se altera su delicado equilibrio entre la producción y la pérdida de calor, y las consecuencias pueden ser graves. El estrés térmico, la kriptonita invisible de las vacas lecheras de todo el mundo, tiene un impacto significativo en su salud, bienestar y producción.
La termorregulación es el proceso de mantener la temperatura corporal central dentro de un rango estrecho y se cree que optimiza la función de los órganos y sistemas. Los homeotermos, como las vacas, controlan el intercambio de calor entre su cuerpo y el medio ambiente para que el calor obtenido del metabolismo se equilibre con el calor perdido al medio ambiente (Figura 2). De esta manera, la temperatura corporal permanece estable.

Figura 2: Para mantener el equilibrio de la energía térmica, el calor generado por el metabolismo (mantenimiento, actividad, crecimiento, lactancia, gestación e ingesta de alimento) debe compensarse con el calor liberado al medio ambiente. Este equilibrio térmico no puede mantenerse si un animal no emite suficiente calor.

La relación entre la temperatura corporal central y la temperatura del entorno puede describirse en términos de varias zonas que distinguen diferentes respuestas fisiológicas. La zona más estrecha es la zona termoneutral (ZTN).

Esta zona describe la zona de confort de la vaca. Dentro de la zona termoneutral, no necesitan gastar energía adicional para mantener estable su temperatura corporal: la producción de calor y la pérdida de calor están en un equilibrio armonioso.

A ambos lados de la ZTN se encuentra el rango de temperatura en el que se puede lograr el equilibrio térmico, pero la tasa metabólica o la pérdida de calor por evaporación cambiarán para mantener el equilibrio. En este rango, la tasa metabólica aumenta a bajas temperaturas y el enfriamiento por evaporación aumenta a altas temperaturas. Por lo tanto, un homeotermo está bajo estrés térmico siempre que esté fuera de su ZTN. La ZTN de una vaca lechera está entre aproximadamente 5 y 20 °C (Figura 3), aunque durante la lactancia pueden soportar temperaturas más bajas.

Figura 3: A cada lado de la ZTN se encuentra el rango de temperatura en el que se puede lograr el equilibrio térmico, pero la tasa metabólica o la pérdida de calor por evaporación cambiarán para lograr el equilibrio. En este rango, la tasa metabólica aumenta a bajas temperaturas y el enfriamiento por evaporación aumenta a altas temperaturas, lo que significa que se requiere más energía o más agua para la homeostasis térmica. Como tal, un homeotermo está bajo estrés térmico siempre que esté fuera de su ZTN.

La conducción, la convección, la radiación y la evaporación son solo algunas de las formas en que el ganado puede disipar el calor. La diferencia entre la temperatura corporal de un bovino y la temperatura ambiente determina el éxito de estas técnicas y puede alcanzar rápidamente sus límites (Figura 4). Cuando la temperatura exterior aumenta en combinación con una alta humedad, el estrés térmico a menudo alcanza niveles críticos, ya que la evaporación se vuelve insignificante.

Figura 4: La gravedad del estrés térmico depende en gran medida de la temperatura ambiente y la humedad.

La exposición a temperaturas ligeramente superiores a la ZTN provoca un ajuste en la transferencia de calor al aumentar el flujo sanguíneo a la piel. Esto aumenta la eliminación del calor metabólico hacia la periferia, donde se pierde. Sin embargo, cuando la temperatura ambiente supera la temperatura de la superficie de la piel (~36 °C), el calor se transfiere del aire más caliente a la piel más fría, aumentando el calor corporal. Para mantener el equilibrio térmico, el enfriamiento por evaporación —a través de la sudoración y el jadeo— debe aumentar para igualar la carga de calor adicional.

A diferencia de animales más tolerantes al calor como los caballos, las vacas solo tienen unas 800 glándulas sudoríparas por cm². Como resultado, las vacas sudan de manera ineficiente y dependen más de una mayor respiración para el enfriamiento por evaporación, aumentando de 40 a 60 respiraciones por minuto a más de 100 respiraciones por minuto. El inicio del jadeo afecta al equilibrio ácido/base de la vaca y puede provocar alcalosis respiratoria. Al mismo tiempo, las necesidades de agua aumentan drásticamente: las vacas sometidas a estrés por calor tienen mayores necesidades de agua, de hasta 200 litros al día.

Cuando la disipación del calor ya no es suficiente, entran en acción los mecanismos de adaptación fisiológica. La vaca reduce la ingesta de alimento, ya que la fermentación microbiana en el rumen genera calor adicional que conduce a una cascada de respuestas fisiológicas (Figura 5). A medida que la distribución de la sangre se desvía hacia la piel para disipar el calor, se reduce el flujo sanguíneo a órganos como el rumen y el hígado, lo que compromete aún más la eficiencia digestiva y los procesos metabólicos. Esto puede conducir a un suministro reducido de energía, un aumento del estrés oxidativo, la movilización de las reservas corporales, desequilibrios hormonales y una reducción de la producción de leche. Las defensas inmunológicas también se ven comprometidas, lo que hace que los animales sean más susceptibles a las infecciones y las inflamaciones.

Figura 5: El estrés por calor es una combinación de estímulos internos y externos que aumenta la temperatura corporal y provoca una reacción fisiológica.

Los efectos negativos del estrés por calor en el ganado lechero están bien documentados. Además de la reducción de la salud y el rendimiento, la reproducción y la fertilidad de las vacas lecheras se ven gravemente afectadas, lo que repercute en la siguiente generación. La fertilidad de una vaca lechera está influenciada por muchos factores, pero los factores ambientales parecen ser los más importantes.

El estrés por calor puede alterar la duración del estro, la función uterina, el estado endocrino y el crecimiento y desarrollo folicular. El estrés por calor prolongado también puede afectar al desarrollo embrionario temprano y a la supervivencia, al crecimiento fetal y a la calidad del calostro. Además, las tasas de concepción en las vacas lecheras se ven afectadas negativamente por períodos prolongados de estrés por calor, lo que da lugar a intervalos entre partos más largos.

Las tasas de concepción en vacas lecheras de alto rendimiento han ido disminuyendo, lo que a menudo se atribuye a cambios fisiológicos, cambios en la gestión y aumento de la producción de leche. Sin embargo, durante los períodos de estrés por calor, las tasas de concepción disminuyen aún más en comparación con los períodos sin estrés por calor. Un estudio encontró una disminución de hasta un 23 % en la tasa de concepción de las vacas con estrés por calor en comparación con las vacas sin estrés por calor, y otro encontró que las temperaturas corporales > 39,1 °C provocaron que las tasas de concepción cayeran del 21 % al 15 %. Por último, un tercer estudio descubrió que la exposición al estrés por calor 3 semanas antes de la inseminación artificial puede afectar negativamente a las tasas de concepción. Solo en el ZTN las vacas lecheras pueden alcanzar su pleno potencial genético con el menor coste fisiológico y la mayor productividad.

Existen varios enfoques diferentes para reducir significativamente la presión del estrés por calor en las vacas. Todos tienen el mismo objetivo: ¿cómo puedo conseguir que mi rebaño sufra menos pérdidas y menos estrés sanitario durante los períodos de calor? Estos enfoques van desde las condiciones de alojamiento, como la correcta colocación, orientación y potencia de los ventiladores y sistemas de pulverización, hasta la gestión con horarios de alimentación adaptados, pasando por nuestra especialidad: la tecnología de alimentación.

Estamos investigando enfoques innovadores, incluido el uso de aditivos fitogénicos, para apoyar los procesos metabólicos naturales de la vaca y reducir de forma sostenible el estrés por calor. Hasta ahora, nuestros resultados son muy prometedores. Esté atento a esta nueva y emocionante solución. ¡Afrontemos este reto juntos!