Lo stress da calore estivo è deleterio per il broiler

Lo stress da calore estivo danneggia gravemente i broiler, compromettendo le prestazioni produttive, la salute intestinale, la funzione immunitaria e la qualità della carne. L’articolo esamina gli effetti fisiologici, aggravati da umidità relativa e densità di allevamento, con perdite annuali negli USA di 128–165 milioni di dollari.

Gli effetti dello stress da calore, conseguenza di elevate temperature ambientali, continuano a essere un pericolo per i centri di produzione avicola negli Stati Uniti e a livello globale. Lo stress da calore (HS, da heat stress) è una condizione in cui gli animali sono incapaci di dissipare il calore corporeo in eccesso nell’ambiente, con conseguente aumento della loro temperatura corporea (Sugiharto, 2020). Gli avicoli sono omeotermi; tuttavia, le razze moderne di broiler e galline ovaiole sono altamente suscettibili all’HS per via della loro inefficienza nella dispersione di calore corporeo, dovuta principalmente al loro piumaggio e alla mancanza di ghiandole sudoripare. Durante questa fase stressante, il carico termico degli animali è quantitativamente più alto rispetto alla loro capacità di regolarlo. Di conseguenza, questo potrebbe disturbare le normali funzioni fisiologiche, influenzare il metabolismo e causare cambiamenti nei comportamenti, alcalosi respiratoria e disturbi immunitari negli avicoli. Questi effetti avversi possono ridurre l’assorbimento dei nutrienti e il metabolismo energetico, riducendo, di conseguenza, la produzione e causando perdite economiche (Mangan e Siwek, 2024).

Lo stress da calore può essere descritto come acuto (brevi e improvvisi periodi di temperature estremamente elevate) o cronico (estesi periodi di temperature ambientali aumentate) (Kpomasse et al., 2021). Entrambe le tipologie possono condurre a seri problemi fisiologici, immunosoppressione e dismicrobismi intestinali (Sohail et al., 2012; Lara e Rostagno, 2013; Attia et al., 2018; Chang et al., 2020; Wasti et al., 2021). Poiché gli uccelli non hanno ghiandole sudoripare, ricorrono alla riduzione delle loro attività fisiologiche e comportamentali (meno movimenti, aumentati periodi di riposo, posture con ali aperte e bagni di sabbia), riducendo i consumi di mangime ingerito per cercare di diminuire la produzione di calore, così come aumentando la frequenza respiratoria e i loro consumi d’acqua per dissipare il calore in eccesso tramite evaporazione (Renaudeau et al., 2012).

Questi effetti avversi riducono le performance produttive, la salute e la sicurezza alimentare, causando alte morbilità, mortalità e, di conseguenza, perdite economiche. È riportato come, negli Stati Uniti d’America, una stima che va dai $128 ai $165 milioni di dollari sia persa annualmente dall’industria avicola a causa degli effetti dovuti allo stress da calore (St-Pierre et al., 2003; He et al., 2018; Kim et al., 2021), rendendo essenziale la ricerca di strategie volte a mitigare gli effetti deleteri dello stress da calore.

Variabili da considerare

Fattori climatici

Le variazioni stagionali nella produzione avicola si verificano in relazione ai cambiamenti ciclici e alle fluttuazioni nelle produzioni di diverse stagioni dell’anno. Le stagioni caratterizzate da temperature elevate (tarda primavera, estate, inizio autunno) presentano diversi ostacoli per i produttori avicoli. Lara e Rostagno (2013) hanno discusso molto delle conseguenze risultanti dallo stress da calore, inclusi la diminuita qualità della carne, una ridotta efficienza alimentare, un comportamento alterato e un aumento di mortalità degli animali. Lo stress da calore aggrava ulteriormente la varietà di problemi che gli allevatori avicoli devono già affrontare (Apalowo et al., 2024). Lin et al. (2005) hanno posto enfasi sull’aumentato consumo di acqua da parte dei broiler per adattarsi a elevate temperature. Un ulteriore livello di complessità è rappresentato dalle caratteristiche genetiche di tolleranza al caldo, le quali necessitano di programmi di riproduzione e processi di selezione meticolosi per migliorare la resistenza allo stress da calore. (Lara e Rostagno, 2013). La produzione del broiler è colpita in maniera significativa dallo stress da calore stagionale, che influenza in maniera avversa la salute, le performance e le rese economiche. Risulta cruciale, perciò, che le filiere integrate e i produttori implementino strategie di gestione complete, una selezione intelligente del patrimonio genetico e sistemi avanzati di ventilazione/raffreddamento (velocità di ventilazione adeguata, raffreddamento a spruzzo o a celle di raffreddamento evaporanti) per assicurare la sostenibilità e la redditività della produzione di broiler.

La temperatura gioca un ruolo fondamentale nelle performance dei gruppi. Gli avicoli sono animali omeotermi, in possesso di capacità di regolazione della loro temperatura corporea interna entro un range relativamente costante. L’abilità di regolare la temperatura risulta efficace quando gli animali vengono tenuti nella loro zona termica neutra, con un range che va dai 21 ai 28 °C (da ~70 a 82 °F) (Soliman e Safwat, 2020), consentendo loro di mantenere una temperatura interna stabile. Una fluttuazione nella temperatura ambientale oltre i limiti superiori della zona termica neutra conduce allo stress da calore (Purswell et al., 2012), il quale influenza le performance complessive degli animali e può sfociare in un aumento di mortalità. Visto il potenziale genetico per alti livelli produttivi, i broiler a crescita veloce, con un peso corporeo elevato, sono estremamente suscettibili allo stress da calore quando le temperature ambientali superano la propria zona termica neutra. In assenza di organi termoregolatori sviluppati, i pulcini neonati, invece, sono vulnerabili a stress da freddo. Le temperature ottimali a cui gli avicoli performano in maniera efficace sono determinate dall’età, dal peso corporeo, dal sistema di allevamento, dai livelli di alimentazione, dall’umidità relativa, dalla velocità dell’aria e dalla salute complessiva (Olanrewaju et al., 2010). I polli da carne in un ambiente a temperature elevate hanno fabbisogni energetici più elevati rispetto a quelli allevati in condizioni di zona termica neutra.

L’umidità relativa gioca un ruolo chiave nelle perdite da mortalità durante i periodi a elevate temperature ambientali. Non è la sola temperatura elevata che causa mortalità nei polli da carne durante il periodo estivo; è la combinazione letale di elevate temperature e umidità. I polli da carne possono tollerare temperature abbastanza alte se l’umidità viene mantenuta al di sotto del 70%. La dispersione di calore rappresenta un aspetto addizionale di gestione termica, che viene influenzata da diverse variabili, oltre che dalla produzione di calore stessa. La dispersione di calore evaporativa è un meccanismo critico che viene influenzato in maniera significativa dall’umidità relativa dell’ambiente circostante (Apalowo et al., 2024).

Un’elevata umidità ambientale riduce la perdita di calore per via evaporativa. L’effetto dell’umidità sulla risposta termoregolatoria dei broiler è influenzato dall’età degli animali e dalla temperatura dell’aria (Lin et al., 2005). Per ottimizzare il comfort termico e il benessere dei broiler in diversi contesti climatici, risulta determinante il controllo delle variabili climatiche stesse.

Fattori di gestione

Gli effetti avversi dello stress da calore sulle produzioni avicole costituiscono un problema globale. I polli da carne sono particolarmente suscettibili allo stress da calore ambientale, a causa delle loro caratteristiche fisiologiche, che includono l’assenza di ghiandole sudoripare, l’aumento della frequenza respiratoria per cercare di diminuire la temperatura corporea e il carico di calore metabolico prodotto, associato a una crescita rapida (Chowdhury et al., 2012; Vandana et al., 2021). Mentre la temperatura è stata uno degli obiettivi di molti studi, entrambe, la temperatura e l’umidità relativa dell’ambiente d’allevamento interno, sono fattori importanti nel causare lo stress termico (Zhou et al., 2019).

Ambiente d’allevamento

Una gestione appropriata dell’ambiente dell’allevamento è fondamentale nel ridurre lo stress da calore. Ricerche precedenti hanno sottolineato l’importanza di assicurare un controllo adeguato di temperatura e ventilazione all’interno dell’ambiente d’allevamento per prevenire fenomeni di stress da calore (Saeed et al., 2019; Rostagno, 2020). Esistono molteplici fattori (condizioni esterne, densità d’allevamento e calore prodotto dagli animali, ambiente interno, tetto e grado d’isolamento, processi di degradamento della pollina, ecc.) che contribuiscono al carico complessivo dello stress da calore, riflettendosi sull’ambiente interno in cui vengono allevati gli animali. Individuare questi fattori risulta cruciale nel mantenere un ambiente salutare per gli avicoli ed evitare problemi relativi allo stress da calore, particolarmente nei gruppi vicini alla macellazione. Raggiungere una gestione effettiva dell’HS nella produzione avicola richiede un attento esame delle varie fonti che generano calore presenti nel capannone, così come lo sviluppo di soluzioni per alleviare gli effetti deleteri che queste ultime hanno sugli animali (spruzzatori d’acqua o pannelli evaporativi per il raffrescamento, ventilatori e ventilazione a tunnel sono metodi comuni per ridurre lo stress da calore).

Acqua

Risulta di fondamentale importanza prendere in considerazione disponibilità, temperatura e qualità dell’acqua nell’allevamento del broiler, specialmente quando lo stress da calore è un fattore di rischio. L’acqua che contiene batteri o contaminanti pericolosi può influenzare negativamente l’apparato digerente e indebolire il sistema immunitario degli animali (Martinez et al., 2021). Gli avicoli bevono maggiori quantità d’acqua quando vivono in un ambiente caldo, come meccanismo di raffreddamento naturale, ma ogni contaminante presente nell’acqua può agire in maniera negativa sulle condizioni di salute e ridurre la produttività. Un aumento della temperatura dell’acqua nelle linee d’abbeverata potrebbe essere conseguenza dello stress da calore e di alte temperature ambientali (Yahav, 2009). L’acqua calda presente nelle linee d’abbeverata può causare la diminuzione dell’assunzione della stessa da parte degli animali, i quali potrebbero risultare maggiormente disidratati, aumentando così l’incidenza di effetti avversi da parte dello stress da calore (Wilson e Edwards, 1952). Per i broiler è necessario un volume d’acqua sufficiente per poter regolare la loro temperatura corporea e permettere alle loro funzioni fisiologiche di operare nella maniera più efficace. Una mancanza nell’assunzione dell’acqua, a causa dello stress da calore, rende difficoltoso l’assorbimento di nutrienti, fattore che può influenzare negativamente l’accrescimento e le performance. Durante periodi di stress da calore, è vitale ricevere un’adeguata fornitura di acqua per l’abbeverata e il raffrescamento degli animali, così come lo è il controllo della temperatura dell’acqua di abbeverata stessa per ovviare a eventuali effetti negativi causati dall’HS.

Benessere

Lo stress da calore ha effetti deleteri sul benessere dei broiler. Questa condizione può essere divisa in due categorie che dipendono dalla durata e intensità dei fattori di stress. Lo stress da calore acuto è riferibile a un aumento improvviso di temperatura e umidità in un breve lasso di tempo, mentre lo stress cronico da caldo si manifesta quando questi aumenti di temperatura e umidità risultano prolungati nel tempo. Negli avicoli lo stress da calore può andare dai 27 °C ai 38 °C (da ~81 °F a 100 °F) e durare da una a 24 ore (acuto), sette giorni (moderato) e oltre i sette giorni (cronico) (Vandana et al., 2021). Gli avicoli sono maggiormente suscettibili all’HS per via della loro difficoltà nel dissipare il calore stesso, dovuto alla presenza di piume e all’assenza di ghiandole sudoripare (Zhang et al., 2017). Diversi studi hanno descritto come lo stress da calore influenzi negativamente la salute, la fisiologia e l’efficienza dei broiler (Quinteiro-Filho et al., 2012; Hosseini-Vashan et al., 2020; Hu et al., 2022; Sun et al., 2023), delle galline ovaiole (Deng et al., 2012), delle anatre (Oluwagbenga et al., 2022; Ma et al., 2014) e dei tacchini (Farghly et al., 2017). La densità d’allevamento del broiler è spesso ridotta nei mesi più caldi per cercare di ridurre gli effetti negativi dello stress da calore e prevenire il sovraffollamento. La ricerca ha indicato come i broiler, in condizioni di sovraffollamento, siano più predisposti agli effetti dell’HS, tra cui una riduzione della digestione e dell’assorbimento, lesioni alla mucosa e meccanismi intestinali compromessi (Li et al., 2019).

Le lesioni alla mucosa enterica, nel broiler, sono collegabili direttamente all’aumento dei livelli di corticosterone, causato dallo stress dovuto ad alte densità d’allevamento, compresi fattori come la competizione per lo spazio di alimentazione/abbeveraggio, un’elevata temperatura ambientale e aumento dei livelli di umidità della lettiera e di ammoniaca (Law et al., 2019).

Qualità della carne

L’industria del broiler, ogni estate, deve affrontare una sfida impegnativa dovuta allo stress da calore, vedendo aumentare i costi di produzione e, potenzialmente, la qualità della carne danneggiata per via della sensibilità di questi animali al calore, visto il loro tasso di metabolismo rapido e l’elevato potenziale di crescita (Nawaz et al., 2021). A livello metabolico vengono rilevate diverse modifiche nei broiler allevati in un ambiente sottoposto a stress da calore, causando una considerevole diminuzione delle dimensioni dei muscoli pettorali (Nawaz et al., 2021). Inoltre, lo stress da calore è anche responsabile della riduzione del contenuto proteico nei muscoli (Zhang et al., 2012). Entrambi gli stress, da caldo acuto e cronico, possono causare un rapido declino nel metabolismo dei broiler, che a sua volta può portare a serie complicazioni riguardanti l’accrescimento e le performance, come le modifiche nel colore della carne, una diminuzione del pH muscolare, la capacità di ritenzione idrica e la succosità della carne dei polli (Song e King, 2015; Gonzalez-Rivas et al., 2020). Numerosi studi hanno rivelato come le alte temperature ambientali causino uno stress ossidativo, producendo specie reattive all’ossigeno (ROS). Queste ultime hanno profonde implicazioni sullo sviluppo muscolo-scheletrico, perché responsabili di meccanismi di perossidazione lipidica nei muscoli stessi (Altan et al., 2003; Kumar, 2012). Così, una volta compresi i meccanismi sottostanti, le cause e gli effetti dello stress da calore e le strategie che possono essere messe in atto per controllarne gli effetti possono risultare utili per affrontare le problematiche di un’insicurezza alimentare globale. La Figura 1 illustra le modifiche a livello fisiologico, metabolico e genetico dello stress da calore e le sue relazioni con la produzione e la qualità della carne nel pollo.

Lo stress da calore impatta negativamente sulla produzione di carne in molteplici modalità (Nawaz et al., 2021), inclusi:

• riduzione del mangime assunto e dell’accrescimento corporeo;
• aumento dei livelli di grasso e riduzione del contenuto proteico nella carne avicola;
• produzione eccessiva di ROS, che peggiorano la qualità della carne;
• condizione di acidosi, che peggiora le capacità di ritenzione idrica e danneggia la struttura della carne;
• sbilanciamento dei livelli di ormone tiroideo, che influenza negativamente lo sviluppo muscolo-scheletrico;
• perdite da gocciolamento;
• sviluppo di carni pallide, soffici ed essudative;
• produzione di carbonili proteici.

Lo stress da calore sta diventando sempre più impegnativo da affrontare per l’industria avicola. La selezione genetica per tassi di crescita sempre più elevati nel broiler, atta a sopperire il crescente fabbisogno alimentare globale, ha reso questi animali più vulnerabili allo stress da calore. È sempre più difficile per i moderni broiler combattere questa situazione, con conseguenti perdite economiche sostanziali per l’industria, innescando così incertezze nella sicurezza alimentare. La selezione genetica degli avicoli per la tolleranza allo stress da calore sarà cruciale nell’affrontare le conseguenze negative dell’HS.

Gli effetti dello stress da calore sulla salute intestinale e sul sistema immunitario

La salute intestinale gioca un ruolo vitale nell’assicurare un’efficiente digestione e assorbimento di mangime, acqua e bilanciamento elettrolitico così come in un corretto sviluppo del sistema immunitario (Rostagno, 2020). Lo stress da calore può alterare il microbiota enterico, portando a una condizione di dismicrobismo (uno sbilanciamento delle tipologie di microorganismi presenti a livello intestinale), influenzando successivamente la funzionalità della barriera intestinale (Brugaletta et al., 2022). Diversi studi hanno dimostrato gli effetti dello stress da calore sulla composizione del microbiota intestinale e sulla salute degli avicoli (Ringsels e Eder, 2022). Rimangono, però, poco conosciuti i precisi meccanismi riguardanti gli effetti dello stress da calore sulla struttura e funzionalità del microbiota intestinale (Kers et al., 2018); in ogni caso, è ben chiaro come il tratto intestinale risulti essere estremamente sensibile allo stress da calore e, in generale, a tutte le altre forme di stress (Siawinska et al., 2019). La produzione avicola richiede un’efficiente funzionalità del tratto intestinale degli animali allevati, poiché quest’apparato influenza in maniera importante la produttività e il benessere degli avicoli stessi (Kadykalo et al., 2018). L’integrità della barriera intestinale è compromessa dallo stress da calore, portando a un aumento di permeabilità intestinale. Alhenaky et al. (2017) hanno descritto come un aumento di permeabilità e un’infiammazione localizzata al tratto del piccolo intestino siano conseguenze significative dello stress da calore sulla barriera enterica. L’HS causa alterazioni morfologiche e danni mucosali nell’intestino dei polli da carne poiché si riducono la circolazione sanguigna, la disponibilità di nutrienti e ossigeno, e i consumi di mangime (Quinteiro-Filho et al., 2017).

Un ulteriore obiettivo di diverse ricerche è capire come lo stress da calore impatti sul sistema immunitario dei polli da carne. Diversi studi hanno descritto il conseguente indebolimento del sistema immunitario di broiler e galline ovaiole (Apalowo et al., 2024). Come menzionato in precedenza, quando gli animali sperimentano condizioni di stress da calore impegnative, i loro organismi producono molte specie ROS, causa di stress ossidativo. L’iperproduzione di specie reattive all’ossigeno causa stress ossidativo, mettendo a dura prova il sistema immunitario dell’animale, fino al suo punto di rottura. Il sistema immunitario risponde producendo proteine dello shock da calore (HSP). Queste ultime aiutano nel corretto ripiegamento di altre proteine, impedendo a quelle mal dimensionate di aggregarsi assieme, accelerando i processi di catabolismo delle proteine danneggiate, necessari per la produzione cellulare (Apalowo et al., 2024). La funzione primaria di queste HSP è di permettere alle cellule di affrontare e recuperare dalle situazioni di stress.

Le concentrazioni di HSP tendono ad aumentare durante situazioni di stress da calore nei broiler e nelle galline ovaiole. Questo suggerisce come le loro cellule siano responsive nella riduzione degli effetti negativi dei ROS (Prieto e Campo, 2010).

Prospettive future

Numerose ricerche estese su diversi studi dimostrano come lo stress da calore impatti negativamente in vari aspetti della produzione avicola, inclusa la performance produttiva. La transizione del settore avicolo verso sostenibilità ambientale e pratiche efficienti di gestione delle risorse individuano come punto saliente il ruolo fondamentale che l’allevamento di precisione (PLF) avrà in futuro.

La risoluzione delle problematiche dovute allo stress da calore nella produzione del broiler, in futuro, richiederà la combinazione di sensori intelligenti e dati analitici in tempo reale, insieme ad altre pratiche di PLF, atte a ottimizzare le condizioni ambientali utili per maggiori comfort e performance nei broiler. La gestione ambientale e le pratiche sostenibili si stanno evolvendo come linee guida nella produzione avicola che guarda al futuro. Il tema di benessere ambientale e la longevità della produzione del broiler sono potenziati dall’adozione di misure sostenibili come l’ottimizzazione delle formule di mangime e dei sistemi di gestione dei rifiuti (Boliko, 2019). Inoltre, deve continuare, addirittura aumentare, la ricerca di linee genetiche di broiler più resilienti per la situazione climatica d’allevamento ed efficienti nel consumo d’acqua. Affrontare lo stress da calore nelle produzioni avicole, oggigiorno, richiede un approccio complesso e multifattoriale, ed è un percorso che, d’ora in avanti, dovrà basarsi sempre di più sulle tecniche di agricoltura di precisione, sulla selezione genetica e sulle pratiche di sostenibilità.

Bibliografia su richiesta.

Su gentile concessione della University of Tennessee Institute of Agriculture e dell’UT Extension