Длительное воздействие теплового стресса на организм животного обусловливает ухудшение состояния его здоровья, снижение общей резистентности, а также репродуктивных качеств. Главной причиной экономических потерь в животноводстве в условиях повышенных температур служит снижение адаптивных способностей организма в поддержании температурного баланса тела и толерантности к тепловому стрессу, чему способствует селекция животных на высокую продуктивность. Особенно это относится к молочным коровам (снижается до 35 % молочная продуктивность), у которых также увеличивается сезонная депрессия в показателе плодовитости.
У теплокровных теплоотдача пропорциональна площади поверхности тела, причем у мелких животных тепло генерируется более интенсивно, чем у крупных.
При повышении энергетического уровня питания метаболизм усиливается на величину отложений в теле и приращения теплопродукции, главным образом на величину отложения белка и жира и выделенного при этом тепла; то есть к уровню поддерживающего обмена прибавляется дополнительная энергия тепла и отложений в теле. При этом обменная энергия животного равна энергии поддержания жизни, энергии приращения тепла и энергии отложенных питательных веществ – прирост массы тела. Эти суммарные затраты энергии эквивалентны так называемой обменной энергии потребленных кормов рациона.
Обменную энергию у животных можно определять в эксперименте или рассчитать по энергии выделенного животным тепла и энергии продукции: молока, шерсти, плода, отложений в теле и т. д. С другой стороны, обменную энергию можно вычислить исходя из валовой энергии потребленных кормов, вычитая из нее энергию, затраченную при пищеварении (тепло ферментации и энергию газов, выделенных в ЖКТ), а также энергию мочи, в которой содержатся, главным образом, недоокисленные продукты белкового обмена. При условии равенства величин обменной энергии, полученной на основе измерений теплопродукции и энергии продукции у животного, а также потерь валовой энергии корма при пищеварении и с мочой, можно делать заключение о правильности определения питательности потребленных кормов рациона.

В результате слабо выраженной химической терморегуляции у коров при высоких температурах энергетический обмен не снижается. Сокращение теплопродукции может происходить только при ограничении приема корма и снижении продуктивности.
Тепловой стресс в условиях высоких температур может усиливаться при кормлении животных высококалорийными кормами, особенно богатыми белками и обладающими ярко выраженным специфическим динамическим действием. Опытами установлено, что в условиях теплового стресса наиболее подходящим кормом служит зеленая масса.
В рассеивании тепла из организма животных существенное значение имеет движение воздуха (см. табл. 1). Животные, которые находились на выпасе и имели свободный доступ к навесам, в солнечные дни паслись 46 % времени и отдыхали в тени 54 % времени, а при той же температуре воздуха, но в ветреную погоду они паслись 75 % времени и отдыхали в тени 25 %. При пасмурной погоде животные поедали корм на выпасе в течение 75 % времени и отдыхали 25 %. В ночное время, при тех же высоких температурах они тратили до 67 % времени на пастьбу и только 10 % времени отдыхали.
Скот, в ответ на тепловой стресс, пытается снизить температуру своего тела повышением потоотделения, увеличением частоты дыхания и слюноотделения. Эти процессы энергозатратны и, соответственно, часть энергии корма, используемая ранее на производство молока или приростов живой массы, перенаправляется на терморегуляцию животных.
Процессы ферментации в рубце также сопровождаются тепловыделением, животные изменяют пищевое поведение. Коровы снижают потребление кормов, особенно объёмистых, и сокращают жвачку. В течение суток животные едят меньше, но чаще и маленькими порциями, реже находятся у кормового стола, стараясь сортировать кормосмесь, выбирать зерновые и белковые корма. В ответ на стресс-фактор у животных возникает ряд физиолого-биохимических реакций, направленных на восстановление теплового баланса (снижение теплопродукции, увеличение теплоотдачи): снижение активности, повышение выделения пота и слюны, изменение кормового поведения, учащение дыхания (60…100 вдохов/мин), увеличение притока крови к поверхности кожи. В результате этого потребление корма снижается до 20 %, потребление воды возрастает до 80 %, а удой падает на 3…20 %.
Влияние теплового стресса на молочную продуктивность коров, а также клинические проявления теплового стресса в зависимости от его стадии приведены в таблицах 3 и 4, соответственно.
Индекс ниже 68 указывает на то, что корова находится в зоне комфорта, 69…72 — начало теплового стресса, 73…78 — тепловой стресс, 79…84 — сильный тепловой стресс, более 85 — возможность летального исхода.

Необходимо отметить, что интенсивность теплового стресса у животных зависит не только от величины ТВИ, но и от продолжительности их пребывания в стрессовых условиях. Так, например, влияние окружающей температуры 22^°С при относительной влажности воздуха 50 % (ТВИ=68) на протяжении 4 ч. и более в сутки приводит к снижению молочной продуктивности на 1 кг молока в сутки. Более выраженный тепловой стресс приводит к значительно большим потерям продуктивности, снижению показателей воспроизводства, а в исключительных случаях к гибели животных.

Тепловой стресс негативно сказывается и на состоянии рубца. Это проявляется снижением потребления объемистых кормов и изменением кислотно-основного баланса. Повышение частоты дыхания и выделение углекислоты (гипервентиляция легких) приводит к усилению процессов, направленных на поддержание pH крови путем увели­чения выделения почками (с мочой) щелочных метаболитов, в частности бикарбоната натрия, который влияет на содержание ионов водорода в рубце. Понижение этого показателя служит причиной развития ацидоза рубца, что в совокупности с дефицитом обменной энергии приводит к развитию кетоза. Последствия теплового стресса могут сохраняться до восьми недель, что обусловлено гормональным статусом коров и негативным влиянием стресса на репродуктивную функцию организма, иммунную и антиоксидантную системы организма.
В крови животных увеличивается концентрация адреналина и норадреналина, что приводит к увеличению скорости прохождения кормов в ЖКТ и уменьшению потребления кормосмеси.
Гормон стресса кортизол ингибирует выделение окситоцина, что обусловливает снижение молокоотдачи; количество недополученного молока увеличивается: на фермах, оборудованных хорошей системой охлаждения, из-за теплового стресса продуктивность снижается на 10…15 %, а на фермах без системы охлаждения надой молока может сократиться на 40…50 %. Кортизол подавляет иммунитет, вызывает нарушения полового цикла и приводит к снижению образования белка молока, задерживает овуляцию.
Коровы теряют МТ, если находятся в состоянии теплового стресса длительное время. Кроме того, негативное воздействие теплового стресса на показатели воспроизводства не только сразу же проявляются, но и сохраняются даже после возвращения коров к более комфортным условиям.
Основные терморегуляторные механизмы животных – это четыре маршрута теплообмена: проводимость, конвекции, излучения и испарение. При большой температуре окружающей среды единственный путь для удаления лишнего тепла – испарение.
В организме животного начинается перераспределение крови в конечностях, чтобы рассеять внутреннее тепло, снижается приток крови в ЖКТ, уровень поглощения питательных веществ может быть снижен. Таким образом, конечные продукты брожения (ЛЖК), могут накапливаться и вносить свой вклад в изменение рН. При этом корова стремится рассеивать тепло с выдыхаемым воздухом. Это увеличение ЧДД приводит к повышению содержания СО₂ в выдыхаемом воздухе. Для того, чтобы поддерживать рН крови, в организме животных должно сохраняться соотношение бикарбоната ( ) к диоксиду углерода ( ) 20 : 1. Из-за гипервентиляции уровень CO₂ падает, почки выделяют , чтобы поддерживать это соотношение. Это снижает общее количество бикарбоната ( ), что может сохранить нормальный рН в рубце. У животных есть механизмы, предотвращающие развитие окислительных (оксидативных) процессов, которые сопровождают стресс. При воздействии высоких температур значительно возрастает потребность в витаминах (каротиноиды, токоферолы, аскорбиновая кислота) и микроэлементах (медь, селен, цинк).
Ниже приведены некоторые изменения, происходящие в организме коровы в качестве ответа на тепловой стресс. Начальные признаки — учащенные дыхание и пульс, тахикардия, гиперемированные и сухие слизистые оболочки. Эти симптомы соответствуют повышению сердечного выброса, когда кровь шунтируется к периферическим тканям для увеличения конвекционной потери тепла. Ректальная температура обычно составляет 40,5…43,0^°С.
Позднее, при усилении теплового удара, присоединяются глубокое угнетение центральной нервной системы и циркуляторный шок. Слабый пульс, бледные слизистые оболочки, рвота и диарея свидетельствуют об угрозе органной недостаточности. Значительные дыхательные усилия могут привести к поверхностному дыханию, судорогам, коме и смерти.
Увеличение ЧДД может достигнуть стадии одышки. В этом случае увеличивается испарение через легкие, а также количество выдыхаемого углекислого газа, снижается количество углекислоты и рН крови. В ответ на изменение рН крови, почки увеличивают резорбцию Н⁺ и возрастает доля Na⁺ и ^– в моче. Коровы теряют 75 % тепла в результате испарения воды путем потоотделения и 25 % c выдыхаемым воздухом. Максимальное потоотделение при 35 °С оценивается в 150г/м² поверхности тела в час. При потоотделении теряется калий, а не натрий.
Моторика преджелудков и все пищеварение угнетается при тепловом стрессе. Также наблюдают изменения брожения в рубце с уменьшением общего количества ЛЖК и увеличением молярного процента ацетата.
Приток крови к ЖКТ и другим внутренним тканям снижается, а к поверхности кожи увеличивается.
Гипотензия и термическое повреждение влияют и на ЖКТ, вызывая образование язв желудка и кишечника. Разрушение нормального слизистого барьера может привести к бактериемии и сепсису. Биохимические анализы могут выявить преимущественное повреждение определенного органа. При остром некрозе почечных канальцев возрастает содержание азота мочевины и креатинина в крови. Изменения в печени сопровождаются повышением активности АсАТ, АлАТ и содержания сывороточного билирубина. Термическое поражение мышц может вызвать рабдомиолиз со значительным увеличением показателей активности сывороточной креатининфосфокиназы и АсАТ. Концентрация глюкозы в крови часто снижена, так что не исключена потребность в ее дополнительном введении.
В начале теплового стресса одышка не нарушает альвеолярную вентиляцию. По мере развития теплового удара дыхательные усилия возрастают, что чревато возникновением дыхательного алкалоза. При переходе гипердинамической фазы теплового удара в вазомоторный коллапс развивается метаболический ацидоз как результат увеличения продукции молочной кислоты.
Наличие почечных цилиндров или глюкозурии при нормальной или низкой концентрации уровня глюкозы в сыворотке крови предполагает серьезное повреждение почечных канальцев. Миоглобинурия является следствием рабдомиолиза и усиливает острый канальцевый некроз. Дальнейшее повышение температуры тела до 43 °С и более может вызвать необратимые повреждения органов. У животных происходит разобщение окислительного фосфорилирования, нарушение функций клеточных мембран и денатурация ферментов. Часто отмечается поражение почек из-за прямого термического повреждения эпителия почечных канальцев, снижения почечного кровотока, гипотензии, тромбоза. Содержание азота мочевины и креатинина в крови повышено, а в моче обнаруживаются цилиндры почечных канальцев. Не исключены олигурия и анурия.
Термическое повреждение эндотелиальных клеток и клеточный некроз приводят к инактивации и истощению тромбоцитов и факторов свертывания. Также наблюдаются тромбоцитопения, повышение концентрации продуктов деградации фибрина.
Нервная ткань очень чувствительна к термическому поражению. Прямое воздействие тепла на эндотелий может вызвать внутримозговое кровоизлияние, отек, тромбоз и инфаркт мозговой ткани. Длительная экспозиция высоких температур ведет к гибели нейронов и необратимому повреждению мозга.
Из-за теплового стресса потребление сухого вещества может сократиться до 50 % по сравнению с аналогичным показателем в зоне теплового комфорта, что обусловливает падение суточного удоя. Высокопродуктивные коровы чаще подвержены тепловому стрессу, чем низкопродуктивные, так как они больше потребляют кормов и, следовательно, вырабатывают больше тепла при пищеварении. Коровы сокращают потребление сухого вещества в попытке сократить производство тепла от пищеварения и обмена питательных веществ. Поддержание нормальной температуры тела является критическим, уменьшение производства молока на 1,6…1,8 кг и общего количества переваримых питательных веществ может произойти с каждым 1^°С повышения температуры тела выше 39,2^°С.
Установлено, что потребление концентратов и сена уменьшилось на 5 и 22 %, соответственно, при увеличении температуры с 17 до 30^°С. Приток крови к внутренним органам и молочной железе снижается и доставляет меньше питательных веществ в эти органы для метаболизма. Таким образом, уменьшается количество питательных веществ, имеющихся и использующихся для производства молока при тепловом стрессе.

Снижение уровня молочной продуктивности и жирности молока при тепловом стрессе является следствием развития ацидоза и уменьшения потребления энергии рациона, а ферментация клетчатки в рубце сопровождается выделением повышенного количества тепла. Животные в этом случае пытаются снизить выделение тепла, потребляя меньшее количество объемистых кормов. Потребляя концентрированные корма, корова стимулирует выработку ЛЖК в рубце и развитие ацидоза, который ухудшает использование энергии для образования молока, усиливая дефицит энергии. В период теплового стресса у животных наблюдают снижение интенсивности жвачки и буферных свойств слюны, в связи с этим ацидоз можно наблюдать при скармливании рационов, содержащих оптимальный уровень клетчатки.
Недостаток энергии в рационах, обусловленный меньшим потреблением кормов и развитием ацидоза, приводит к длительному отсутствию половой охоты, а высокий уровень кортизола вызывает нарушение полового цикла и задерживает овуляцию. Повышение температуры тела у животных снижает эффективность плодотворного осеменения.
При тепловом стрессе отдышка и потоотделение повышаются, как только охлаждение увеличивается путем испарения. Отдышка резко увеличивает потери диоксида углерода через легкие, снижая тем самым концентрацию угольной кислоты в крови и приводит к критическому балансу угольной кислоты, бикарбоната, необходимых для оптимального поддержания концентрации ионов водорода (рН) крови, это в свою очередь приводит к респираторному алкалозу.
Наиболее сильное охлаждающее действие на организм животных оказывает обильное увлажнение поверхности тела водой. В условиях солнечной радиации при температуре воздуха 40…41,5^°С душ в течение 30 минут (при температуре воды 18^°С и расходе ее 10…20 л/мин) снижает температуру кожи животного на 8…12^°, а тела — на 0,5^°С.
Поить животных в жару холодной водой нецелесообразно, так как это ведет к дополнительному теплообразованию в ответ на сигналы, идущие от охлажденной слизистой оболочки. Но нельзя и ограничивать животных в потреблении воды. Вода должна быть умеренной температуры, что препятствует обезвоживанию организма и облегчает приспособление его к высоким температурам воздуха, снижает влияние теплового стресса.
Все условия, способствующие покою животного, уменьшающие его движения, сокращают энергетические затраты животного. Животное, находящееся в стойле, тратит энергии меньше, чем животное на скотном дворе без привязи; на сухой, хорошей подстилке — меньше, чем на холодном, грязном полу и т. д.
Потребление энергии при поддерживающем кормлении зависит и от внешней температуры. Температура тела у сельскохозяйственных животных поддерживается постоянной, независимо от температуры окружающей среды, с небольшими колебаниями (38…39,3^°С).
Животные реагируют на температурный режим окружающей среды, повышая или снижая теплопродукцию, стабилизируют термогенез в комфортных условиях. В связи с этим при расчете поддерживающего кормления вводится поправка на температурный режим окружающей среды. При снижении температуры ниже оптимальной точки потребление корма увеличивается. Непосредственной реакцией животного на тепловой стресс является снижение потребления корма.
Все меры по стабилизации состояния животных и преодолению теплового стресса у КРС можно разделить на две группы.
Первая группа — это меры по снижению выработки метаболического тепла, то есть меры внутреннего воздействия, вторая группа — это меры по охлаждению животного, то есть меры наружного воздействия. К первым относят различные изменения в рационе и режиме питания животных (в том числе поения и температуры воды). Вторая группа включает в себя комплекс мероприятий, чаще всего требующих значительной предварительной подготовки или денежных затрат для устройства навесов, установки вентиляторов и водяного душа для охлаждения животных.
Наиболее важные начальные меры для стабилизации температуры организма — это перемещение животного в тень или в прохладное помещение. Орошение волосяного покрова животного холодной водой и использование вентиляторов максимально увеличивают испарение и охлаждение. Также помогают холодные компрессы на области подмышечных и бедренных сосудов. Важно не переохладить животное. Охлаждение следует прекратить, когда температура тела достигает 39…39,5^°С.
В молочном скотоводстве выделяют три метода борьбы с последствиями теплового стресса: повышение качества кормления (менеджмент), изменение условий содержания коров (технологическая составляющая), селекционный отбор, направленный на получение пород, толерантных к теплу (генетический метод).
При повышенной температуре используют вентиляторы с учетом режимов их работы (увеличение скорости и объема обмена воздуха, установка охлаждающих систем). Оптимальный результат достигается при скорости потока воздуха 2,5 м/с (безвредный — до 5 м/с).
Более сложный метод — охлаждение воздуха тонко распыленной водой. При снижении температуры на 1^°С относительная влажность возрастает на 5 %, поэтому такой способ целесообразно применять при относительной влажности, не превышающей 70 %.
Другие технологические мероприятия помимо улучшения санитарного состояния заключаются в обустройстве тени для коров на пастбище или выгульных площадках и сокращении пребывания животных в зоне ожидания за счет уменьшения размера группы.
Слюноотделение у коров уменьшает количество слюны, которое могло бы попасть в рубец. В связи со снижением потребления кормов и сокращением количества слюны в рубце, коровы становятся более восприимчивы к ацидозу.
В этом случае увеличивают концентрацию энергии в рационе, что делают за счет скармливания дополнительных концентратов в рационе. Однако нужно делать с осторожностью, поскольку концентратный тип кормления может быть связан со сдвигом рН рубца. В сочетании с неправильным рационом и снижением способности нейтрализовать кислую среду в рубце (из-за снижения содержания и выделения слюны) это непосредственно повышает риск ацидоза.

Известно, что после кормления теплопродукция возрастает. Это увеличение называется тепловым приростом и состоит из тепла от тепловой ферментации, что важно для жвачных животных, и тепла от питательных веществ корма. Различные корма при переваривании дают неодинаковое количество тепла, в основном из-за эффективности использования питательных веществ или из-за различного количества тепла, выделяемого при брожении корма.
Пищевые жиры имеют более низкую теплопродукцию по сравнению с ацетатом, по причине большей эффективности использования. Благодаря высокому проценту использования энергии «лишнего» метаболического тепла выделяется меньше. При потреблении грубых кормов теплопродукция больше, чем при потреблении концентратов, опять же из-за более низкой эффективности по сравнению с ацетатом, пропионатом и глюкозой и из-за деятельности микрофлоры.
Преимущество сокращения производства метаболического тепла состоит в том, что впоследствии требуется рассеять меньше «лишнего» тепла и это потребует меньших затрат энергии. Это особенно важно при высокой влажности окружающей среды.
Поскольку во время теплового стресса уменьшается потребление корма, логично, во-первых, изменить время кормления, во-вторых, — число кормлений, увеличив их, но сократив при этом дачу корма за одно кормление. Такие мероприятия позволят увеличить потребление корма за счет небольших порций и группового кормления животных. Время кормления рекомендуют сдвигать на утренние или вечерние часы, в это время температура ниже.
Для лучшего функционирования рубцового пищеварения у животных в период высоких температур кормосмесь должна быть прохладной и не иметь признаков разогрева и развития дрожжевой активности. Изменения в кормлении предусматривают комплекс согласованных мер, направленных на компенсацию снижения потребления сухого вещества кормов, поддер­жание минерального баланса, обеспечение животных необходимыми питательными веществами, здоровья рубца, управление стрессом. Оптимизация режима кормления предполагает смещение времени раздачи кормов на прохладные часы (30 % суточного рациона утром, 70 % вечером и ночью), свободный доступ коров к чистой прохладной воде, увеличение кратности, применение специальных кормовых добавок. Использовать высокоперевавримые корма с длиной резки 1,5-2,0 см для предотвращения сортировки кормосмеси коровами.
Скармливание рационов с низким содержанием клетчатки и высоким содержанием энергии, а также концентрированных кормов (60…65 % в структуре рациона) минимизирует стресс у дойных коров благодаря снижению показателя теплоты ферментации. Для предупреждения ацидоза в рационы животных не следует включать большое количество объемистых кормов (28…30 % нейтрально-детергентной клетчатки в сухом веществе). Следует контролировать содержание нерасщепляемого протеина в рационе и его уровень должен составлять 40 % от сухого вещества.
Применение кормовых добавок при тепловом стрессе с высоким содержанием твердых жиров — обычная практика в животноводстве, поскольку переваривание жиров сопровождается небольшим выделением тепла. Их источниками могут быть как традиционные добавки (масла, животный жир), так и те, которые содержат защищенные (bypass) жиры до 6…7 % в сухом веществе рациона высокопродуктивных коров.
Тепловой стресс отрицательно влияет на минеральный обмен, что обусловлено потерей значительного количества щелочных элементов мочой, слюной и потом. Концентрация 1,2 % калия в сухом веществе рациона способствует повышению потребления сухого вещества кормов и увеличению надоев молока до 9 %. Содержание от 0,18 до 0,45 % натрия увеличивает молочную продуктивность до 18 %. Чтобы создать бла­гоприятные условия для переваривания клетчатки, в корма вводят бикарбонат натрия. Не рекомендуется превышать содержание хлора более чем 0,35 % от сухого вещества.
В рационы на летний период вводят карбонат калия вместо хлорида или сульфата, поскольку он приводит к оптимальному значению баланса электролитов (DEB-индекс) от +250 до + 300 мЭкв (миллиэквивалент) в 1 кг сухого вещества.
Наряду с традиционными буферными добавками на основе окиси магния и бикарбоната натрия желательно использовать высокие уровни витаминов (аскорбиновая кислота, β-каротин, ретинол, ниацин, токоферол) и микроэлементов (кобальт, медь, селен, цинк), которые снижают последствия стресса. Препараты, содержащие никотиновую кислоту, обладают сосудорасширяющим эффектом, что способствует увеличению отдачи тепла при пиковых тепловых нагрузках на коров и положительно влияет на жировой обмен.
В условиях теплового стресса дыхание учащается, что увеличивает выработку окисляющих агентов в тканях животного, в связи с этим необходимо повысить введение в рацион антиоксидантов: органический селен, витамины Е, С и каротиноиды. Для высокопродуктивных коров в рационы вводят специальные биотические препараты на основе штаммов Saccharomyces cerevisiae, за счет которых активизируются процессы утилизации молочной кислоты. В рубце живые дрожжи стимулируют развитие целлюлозолитической микрофлоры, оптимизируют pH рубцовой жидкости, улучшают переваримость клетчатки и протеина, что позволяет повысить удои до 6 %, а также концентрацию жира в молоке и потребление сухого вещества.
Последствия теплового стресса у коров можно минимизировать, создавая оптимальные условия содержания и кормления, а также вводя в рацион специальные кормовые добавки. Для снижения теплового стресса животных рекомендуется: устанавливать охладительные системы для коров; обеспечить животных чистой, прохладной питьевой водой в достаточном количестве; в состав рационов включать только доброкачественные энергонасыщенные объемистые корма; вводить твердые жиры; соблюдать нормы потребности в кислотно-детергентной клетчатке для поддержания моторики ЖКТ и снижения производства метаболического тепла; строго балансировать рационы по количеству расщепляемого и нерасщепляемого протеина; скармливать буферы (окись магния, бикарбонат натрия) для поддержания слабощелочной среды и профилактики ламинита; включать живые дрожжи Saccharomyces cerevisiae; повышать концентрацию минеральных элементов (калий, натрий, магний, хлор).