Klimastress Kalb

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

Digitalisierung: Erkennung von klimatischem Stress -insbesondere Hitzestress- bei Kälbern mittels digitaler Technologien

Titel (englisch)

Detection of climatic stress, especially heat stress in calves using digital technologies

Abstract (deutsch)

-

Abstract (englisch)

The aim of the planned study is to evaluate digital technologies with regard to early detection of heat stress in pre-weaned calves. Sensor technologies will be used to monitor changes in behaviour associated with increasing and high temperature and Temperature-Humidity-Index- (THI-) levels, respectively. In contrast to adult cattle, so far no thresholds of THI-levels for heat stress in pre-weaned calves exist. Thus, we aim to define a THI that can be used as threshold for heat stress under Austrian climate and housing conditions. This would allow farmers to react immediately. Possibly by e.g. connecting animal associated data with farm technologies allowing an in- or decreased ventilation.

Various loggers to measure temperature and relative humidity are available. On cattle farms, systems are needed that are cheap, easy to install, handle and use. One of these loggers is the Kestrel D2 Drop (KestrelMeters.com, Boothwyn; USA). Up to date, this system has not been scientifically evaluated for the on-farm use. Thus, we already started to evaluate this logger, and preliminary results are promising that they can be used in the proposed study.

To use behaviour as an indicator for stress, a continuous monitoring of the calves is necessary. To ensure this, technologies such accelerometers should be evaluated for their potential in detecting heat stress associated behavioural changes in pre-weaned calves. Furthermore, changes in milk intake behaviours with regard to heat stress will be examined using data from automatic milk feeding (AMF) systems.

One part of the study will be performed on the VetFarm Kremesberg of the University of Veterinary Medicine Vienna. Calves will be equipped with an accelerometer and additionally monitored continuously by video recordings. Video observations will be compared with accelerometer data. Furthermore, video footage allows us to analyse for additional behavioural changes like playing or location within the barn. Additionally, calves will be clinically examined for signs of heat stress and diseases on a daily basis by a veterinarian (body temperature, heart rate respiration rate, panting score).

In the second part of the study, farms in Austria with an AMF (information provided by the Association of Austrian Cattle Breeders, ZAR) will be chosen. On farm we will install climate loggers recording temperature and relative humidity and associate these data with AMF-data (milk volumes, visits, duration of drinking).

Schlagwörter (deutsch)

Kalb,Klima,Stress,Digitalisierung,Precision Livestock Farming,automatische Milchfütterung,Beschleunigungssensoren,Akzelerometer

Schlagwörter (englisch)

Calf,climate,stress,digitalization,precision livestock farming,automatic milk feeding,accelerometers

Projektleitung

Daniela Klein-Jöbstl

Forschungseinrichtung

VetMed

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Projektnummer

101697

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Im Rahmen der geplanten Studie soll der Einsatz digitaler Technologien im Kälberbereich zur Erkennung eines zunehmenden Problems in der Tierhaltung, dem klimatischen Stress, insbesondere Hitzestress, evaluiert werden.

Das Hauptziel der Studie soll es sein Veränderungen in verschiedenen Parametern (Tierverhalten, Futter-, Wasser- und Milchaufnahme, Wachstum/Zunahme und Futtereffizienz, physiologische Parameter) bei Kälbern im Zusammenhang mit Klimaänderungen bzw. –extremen (Hitze und Kälte) mit Hilfe von neuen Technologien zu erfassen und zu untersuchen.

Im Rahmen der Studie sollen die Temperatur, wie auch andere Klimadaten (Luftfeuchtigkeit und Temperatur-Luftfeuchtigkeits-Index, THI) erhoben und Grenzwerte im Hinblick auf Hitze- und Kältestress bei Kälbern ermittelt werden. Im Gegensatz zum adulten Rind gibt es hierzu bei den Kälbern kaum Daten.

Zahlreiche Logger zur Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind am Markt erhältlich. Am landwirtschaftlichen Betrieb wäre ein System von Vorteil, das kostengünstig, sowie leicht zu installieren, zu handhaben und abzulesen ist. Optimalerweise werden die generierten Daten in Echtzeit übermittelt und liefern dem Nutzer Alarme beim Überschreiten vordefinierter Grenzwerte. Ein solches System ist zurzeit mit dem Kestrel D2 Drop am Markt erhältlich und wird zur Temperaturkontrolle für Rinderställe angeboten. Wissenschaftliche Überprüfungen desselben für den Rinderbereich sind zurzeit nicht erhältlich. Daher soll dieser vergleichsweise günstige Logger für den Einsatz am Betrieb evaluiert werden. Wir haben bereits mit ersten Untersuchungen des Systems begonnen. Die vorläufigen Ergebnisse im Hinblick auf die Korrelation mit anderen Systemen, die Handhabung, sowie die Speicherung, den Transfer und die Nutzung von Daten sind vielversprechend.

Um spezifische Muster im Tierverhalten als Indikator für klimatischen Stress identifizieren zu können, muss das Verhalten kontinuierlich evaluiert werden (Polsky and von Keyserlingk, 2017). Um dies auch in der Praxis zu ermöglichen, soll geprüft werden, ob mit neuen Technologien (Beschleunigungssensoren), die eine lückenlose tierindividuelle Überwachung des Verhaltens in Echtzeit erlauben, Klima-assoziiertes Verhalten erkannt werden kann. Dies könnte dazu führen, dass am Betrieb rasch reagiert werden kann. Es wäre beispielswiese denkbar, dass die am Tier erhobenen Daten mit einer Stalltechnik verknüpft werden, die automatisch eine intensivierte Belüftung ein- oder ausschaltet.

Um die genannten Ziele zu erreichen, soll ein Teil der Studie an der VetFarm der Veterinärmedizinischen Universität Wien (Kremesberg, Pottenstein, Niederösterreich) stattfinden. Die Kälber sollen im Zeitraum von der Geburt bis zum Absetzen von der Milch untersucht werden. Die Untersuchungen an der VetFarm erlauben eine tägliche (tierärztliche) Kontrolle der Kälber und eine lückenlose Videoüberwachung. Die Kälber sollen am Betrieb mit Beschleunigungssensoren ausgestattet werden, deren Daten mit den klassifizierten Videoaufzeichnungen verglichen werden.

Zusätzlich zu den Untersuchungen an der VetFarm sollen in Zusammenarbeit mit der Zentralen Arbeitsgemeinschaft österreichischer Rinderzüchter (ZAR) Untersuchungen in heimischen Betrieben mit einer automatischen Milchfütterung (AMF) erfolgen. Auf den Betrieben sollen die Klimadaten mit Loggern erhoben und mit den Daten der AMF verknüpft werden. Dies erlaubt es Einflüsse des Klimas auf das Tränkeverhalten der Kälber unter Praxisbedingungen zu identifizieren. So soll erhoben werden, ob und wie sich das Milchaufnahmeverhalten bei ad libitum Tränke bzw. der Anteil an „erfolgreichen“ und „erfolglosen“ Besuchen des Automaten bei restriktiver Fütterung klimaabhängig verändert und ob dies über Auswertungen des AMF als Alarmsystem am Betrieb sinnvoll genutzt werden kann. Die zu prüfende Hypothese ist, dass die am Betrieb vorhandene Technik (AMF) in Kombination mit einer einfachen Klimaerhebung mittels Logger genutzt werden kann, um rasch auf klimatischen Stress zu reagieren. Kurzfristig wäre dies z.B. durch Öffnen oder Schließen von Türen und Fenstern möglich, durch Einschalten von Ventilatoren, Anbieten von mehr Milch oder Einstreu und längerfristig durch z.B. eine zusätzliche Beschattung oder Anschaffung von Ventilatoren bzw. Isolierung möglich.

Zusammenfassung der Ziele:

• Untersuchung von Veränderungen verschiedener Parameter bei Kälbern im Zusammenhang mit Klimaänderungen bzw. –extremen (Hitze und Kälte).

• Darstellung, wie neue digitale Technologien, z.B. Beschleunigungssensoren und automatische Milchfütterungsanlagen, genutzt werden können, um diese Stress-bedingten Änderungen im Tierverhalten frühzeitig zu erkennen.

• Definition von Grenzwerten für klimatischen Stress und Festlegung von Alarmen.

• Evaluierung eines Loggers zur Bestimmung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit für die Nutzung in der Praxis.

In weiterführenden Studien soll die Langzeitauswirkung von klimatischem Stress auf die Entwicklung und spätere Leistung der Tiere, die in der Studie untersucht wurden, evaluiert werden. Zusätzlich soll in einer späteren Studie der Effekt verschiedener Maßnahmen zur Reduktion von klimatischem Stress auf das Wohlbefinden, die Entwicklung und Leistung der Tiere untersucht werden.

Praxisrelevanz

Der Einsatz digitaler Technologien (Precision Livestock Farming, PLF) nimmt auch in der Rinder-haltenden Landwirtschaft zu. Technologien, die zum PLF gezählt werden, werden zurzeit überwiegend im Bereich der Milchkühe eingesetzt. Die Erweiterung des Einsatzes auf weitere Tiergruppen, wie in diesem Fall auf Milch getränkte Kälber, erlaubt eine bessere und ökonomischere Nutzung der Systeme am Betrieb. Im Rahmen der geplanten Studie sollen im Zusammenhang mit klimatischem Stress beim Kalb bisher kaum eingesetzte Technologien, wie Beschleunigungssensoren evaluiert werden. Zusätzlich soll der Einsatzbereich bereits vorhandener Systeme, wie die der automatischen Milchfütterung, durch Nutzung von den generierten Daten, erweitert werden.

Mit der weltweiten Zunahme der Temperaturen und Temperaturextremen gewinnt Hitzestress auch bei Rindern an Bedeutung. Im Gegensatz zu adulten Rindern gibt es bei Kälbern nur wenige Studien zum Hitzestress und bisher fehlen Angaben zu Grenzwerten, ab denen diese Tiergruppe mit Hitzestress reagiert. Im Rahmen der Studie sollen daher Grenzwerte definiert werden, bei denen bei Kälbern mit Hitzestress zu rechnen ist. Die oben genannten Technologien sollen eine Erkennung von Hitzestress am Einzeltier ermöglichen. Hierdurch können ggf. schnellstmöglich Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, die das Tierwohl und Tiergesundheit sowie aber auch die Leistungsfähigkeit des Kalbes sichern bzw. verbessern.