Monitoramento do conforto térmico em currais de confinamento de bovinos utilizando o In_Comfort_Sensor - Araújo, Valéria Oliveira Valente [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
A frequência respiratória (FR) é um indicador confiável de como os animais estão lidando com as condições meteorológicas ao qual estão expostos. Embora sua medida possa ser facilmente obtida por meio da observação visual, avaliações contínuas em um número elevado de animais requerem utilização de ferramentas de sensoriamento remoto. Nesse estudo foram propostos avanços no dispositivo eletrônico, o “FRMaia” (Milan et. al., 2016), agora chamado de In_Comfort_Sensor, o qual possibilita o monitoramento remoto e em tempo real da frequência respiratória dos animais. O dispositivo atual tem dimensões de 3,5 x 6 x 2 cm (comprimento x largura x altura) e massa de 0,054 kg, montado em um cabresto. Quando comparado com o FRMaia, os avanços do In_Comfort_Sensor incluem tamanho mais compacto, transmissão de dados em tempo real por wireless e maior capacidade de armazenamento. O dispositivo o In_Comfort_Sensor foi fixado em nove bovinos machos (Angus x Nelore) com massa corporal média de 595,83 kg (DP = 10,86) e oito vacas Holandês não lactantes com massa corporal média de 500 kg (DP = 9,11). Esses animais foram mantidos nas instalações do Laboratório de Biometeorologia Animal (21°S) e sua frequência respiratória obtida durante oito dias consecutivos no mês de fevereiro de 2022, utilizando uma taxa de amostragem de 1200 medidas por minuto. Paralelamente, de janeiro a dezembro de 2022, as variáveis meteorológicas locais foram obtidas a cada minuto por meio de uma estação meteorológica portátil. De acordo com um índice ambiental, o In_Comfort_Index, os dias do ano de 2022 foram classificados como chuvosos, amenos, quentes ou muito quentes. Por exemplo, os dias de avaliação da frequência respiratória dos animais no presente estudo foram classificados como muito quentes. Nesses dias, a FR de bovinos mestiços mantidos em currais com disponibilidade de sombreamento artificial oscilou de 28 a 65 respirações min-1, e de 25 a 90 respirações min-1, para aqueles mantidos em currais sem disponibilidade de sombra. Bovinos Holandês, os quais foram mantidos apenas em áreas sem disponibilidade de sombreamento artificial, a FR oscilou de 25 a 80 respirações min-1. Limiares de estresse térmico foram então determinados para bovinos mestiços e Holandês, ajustando-se um modelo de regressão segmentada para FR como função dos dias de avaliação, hora do dia e carga térmica , os quais: ausência de estresse térmico (FR < 60 respirações min-1), estresse térmico moderado (60 respirações min-1 < FR <= 70 respirações min-1) e estresse térmico (FR > 70 respirações min-1). Em média, esses animaidos em currais com ou sem sombra foram expostos diariamente a seis horas de estresse térmico por calor (i.e., em condições de estresse térmico moderado ou estresse térmico). De acordo com o índice ambiental In_Comfort_Index, no ano de 2022, um total de 100 dias foram classificados como muito quentes. Para esse cenário, bovinos mestiços (F1, Angus x Nelore) e vacas Holandês secas mantidas em áreas com ausência de sombreamento artificial foram expostos a 300 horas de estresse térmico moderado e 600 horas de estresse térmico. No entanto, mesmo no curral com disponibilidade de sombreamento artificial, ainda assim bovinos mestiços foram expostos a 900 horas de estresse térmico moderado. Esse resultado evidencia necessidade de estratégias adicionais ao sombreamento artificial para mitigação efetiva do estresse térmico por calor, como emprego de sistemas de resfriamento evaporativo. Esse sistema de resfriamento evaporativo poderá ser interligado aos registros de frequência respiratória dos animais, monitorados em tempo real pelo In_Comfort_Sensor. Em outras palavras, o animal atuará como biosensor determinando quando o sistema será acionado e/ou desligado. Em conclusão, o In_Comfort_Sensor permite monitoramento inteligente da frequência respiratória de bovinos, facilitando a detecção precoce de animais expostos a condições ambientais de estresse térmico.

The Respiratory rate (RR) is a reliable indicator of how animals are coping with local weather conditions. In cattle, although its measurement can be easily obtained through visual observation, continuous assessments in a large number of animals require the use of remote sensing tools. In this study, advances were proposed in the electronic device, the “FRMaia” (Milan et. al., 2016), now called In_Comfort_Sensor, which allows remote and real-time monitoring of the animals' respiratory rate. The current device has dimensions of 3.5 x 6 x 2 cm (length x width x height) and a mass of 0.054 kg, mounted on a halter. When compared to FRMaia, In_Comfort_Sensor's advancements include more compact size, real-time wireless data transmission and greater storage capacity. . In this study, the In_Comfort_Sensor was attached to nine male cattle (Angus x Nelore) with an average body mass of 595.83 kg (SD = 10.86) and eight non-lactating Holstein cows with an average body mass of 500 kg (SD = 9. 11). These animals were kept in the facilities of the Animal Biometeorology Laboratory (21°S) and their respiratory rate was obtained for eight consecutive days in February 2022, using a sampling rate of 1200 measurements per minute. At the same time, from January to December 2022, local meteorological variables were obtained every minute using a portable meteorological station. According to an environmental index, In_Comfort_Index, the days of 2022 were classified as rainy, mild, hot or very hot. For example, the days on which the animals' respiratory rate were assessed in the present study were classified as very hot. On these days, the RR of crossbred cattle kept in pens with artificial shade available ranged from 28 to 65 breaths min-1, and from 25 to 90 breaths min-1, for those kept in pens without shade available. For Holstein cattle, which were kept only in areas without the availability of artificial shade, the RR ranged from 25 to 80 breaths min-1. Heat stress thresholds were then determined for crossbred and Holstein cattle, fitting a segmented regression model for RR as a function of evaluation days, time of day and heat load, which: absence of heat stress (RR < 60 breaths min -1), moderate thermal stress (60 breaths min-1 < RR <= 70 breaths min-1) and thermal stress (RR > 70 breaths min-1). Crossbred and Holstein cattle kept in pens with or without shade were exposed daily to six hours of heat stress (i.e., under conditions of moderate heat stress or thermal stress). In the year 2022, a total of 100 days were classified as very hot. Under these circumstances, crossbred cattle (F1, Angus x Nelore) and dry Holstein cows kept in areas with no artificial shading were exposed to 300 hours of moderate heat stress and 600 hours of heat stress. Even in the corral with artificial shading available, crossbred cattle were still exposed to 900 hours of moderate heat stress. This result highlights the need for additional strategies to artificial shading to effectively mitigate heat stress, such as the use of evaporative cooling systems. This evaporative cooling system can be linked to the animals' respiratory rate records, monitored in real time by In_Comfort_Sensor. In other words, the animal will act as a biosensor, determining when the system will be activated and/or turned off. In conclusion, the In_Comfort_Sensor allows intelligent monitoring of the respiratory rate of cattle, facilitating early detection of animals exposed to environmental heat stress conditions.
Monitoring thermal comfort in cattle confinement using the In_Comfort_Sensor
Keywords: Fisiologia animal; Estresse térmico; Conforto térmico; Bovinos; Dispositivos eletrônicos