Attività e ruminazione, monitoriamole così

La zootecnia di precisione, tramite modelli che da una parte acquisiscono le misure eseguite da sensori (sugli animali, sul latte e nell'ambiente) e dall'altra producono allarmi o avvertimenti per l'allevatore, consente di razionalizzare la gestione aziendale. Infatti l'allevatore, in seguito ad "allarmi salute" che identificano con anticipo le bovine che mostrano i primi sintomi di patologie ancora non conclamate (ad esempio, di tipo metabolico), può intervenire precocemente per ristabilire situazioni potenzialmente anomale, prima di dover ricorrere a trattamenti terapeutici. Similmente, gli "avvisi calore" per le bovine che presentano i sintomi dell'estro, consentono di programmare correttamente le tempistiche per l'inseminazione.

In questa breve rassegna ci occuperemo specificatamente dei sensori per monitorare e gestire l'attività motoria e la ruminazione nei bovini da latte.

Questione di efficienza

Per massimizzare l'efficienza economica dell'allevamento bovino da latte è molto importante sia riconoscere tutte le bovine in calore, per eseguire la Fecondazione artificiale (Fa) al momento ottimale (per massimizzare l'efficienza riproduttiva), che monitorare costantemente lo stato di salute e di benessere della mandria, per intervenire precocemente dal punto di vista gestionale e terapeutico (per massimizzare l'efficienza produttiva e quella sanitaria).

L'osservazione diretta delle bovine è, però, un'operazione impegnativa, dispendiosa e difficoltosa, specialmente negli allevamenti di grandi dimensioni. Per quanto riguarda l'efficienza riproduttiva di una mandria, sappiamo che è determinata da numerosi fattori: genetici, fisiologici, sanitari, nutrizionali, ambientali e soprattutto gestionali, come ad esempio la capacità di rilevazione dei calori e l'adeguatezza della tecnica di Fa, in grado di incidere, con un peso diverso da azienda ad azienda, sul tasso di concepimento. Sappiamo bene che il ciclo estrale della bovina si verifica mediamente ogni 21 giorni, con variazioni tra i 17 e i 24 giorni, invece l'estro si manifesta per 12-18 ore, con oscillazioni tra le 4 e le 24 ore. Per avere tassi di concepimento elevati, la Fa deve essere eseguita in un intervallo di tempo ben preciso rispetto all'ovulazione (che generalmente si verifica 24-30 ore dopo l'inizio del calore), tra 4-6 ore fino a 14-18 ore dopo l'inizio dell'estro. Risulta quindi chiaro quanto sia importante non solo identificare le bovine in calore, ma anche conoscere a che ora è iniziato il calore, quando è stato raggiunto il picco di attività, l'intensità e a che ora è finito, per stabilire con precisione quando intervenire.

L'individuazione delle bovine in calore si basa sul riconoscimento di alcuni cambiamenti fisiologici e comportamentali tipici mostrati nel periodo che precede l'ovulazione (peri-estrale). Il più importante segno è il "ferma alla monta", un segno caratteristico che ha però una durata molto limitata e la cui espressione può essere influenzata da fattori ambientali o genetici. Su tale "sintomo" si basano i metodi tradizionali che prevedono l'utilizzo di gessetti, vaschette, formulazioni coloranti o dispositivi meccanici da applicare sulla groppa o sulla coda degli animali che emettono o cambiano colore dopo lo schiacciamento, aiutando l'allevatore a identificare "visivamente" le bovine che mostrano il riflesso di immobilità allo scavalcamento. Esiste anche una versione moderna, costituita da un dispositivo elettronico di pressione (sistema HeatWatch^®) posizionato sulla groppa della bovina, in grado di rilevare automaticamente il cavalcamento passivo e inviare un segnale via radio frequenza a un computer che avvisa l'allevatore sull'animale in calore, la data, l'ora e la durata di ciascuna monta. Anche altri comportamenti come l'aumento dell'attività motoria e la riduzione della ruminazione, che si osservano in corrispondenza del calore, possono essere misurati "automaticamente" sugli animali utilizzando dei sensori, conosciuti come attivometri e ruminometri. Le bovine, infatti, mostrano generalmente maggiore attività (irrequietezza e aumento del camminamento e dei movimenti) e minore ingestione e ruminazione rispetto al normale comportamento già nel periodo che precede il "ferma alla monta".

Questi dispositivi risultano molto utili non solo per riconoscere le bovine in calore, ma anche per monitorare il loro stato di salute e benessere. Infatti, variazioni significative dei tempi medi che una bovina dedica giornalmente all'alimentazione, alla ruminazione e al riposo consentono di individuare precocemente possibili disordini nutrizionali e stati patologici, ma anche di valutare gli effetti della temperatura ambientale, della qualità delle razioni, dei trattamenti farmacologici o degli interventi gestionali. Questi strumenti, in commercio già da diversi anni, sono però ancora poco conosciuti e poco diffusi negli allevamenti.

Monitoraggio con gli accelerometri

In generale i sensori sono dispositivi in grado di misurare delle grandezze fisiche. Tra quelli di maggior interesse zootecnico troviamo i sensori di accelerazione, di suono, di temperatura, di componenti chimici, ecc.

I primi, conosciuti come accelerometri, consentono di misurare i movimenti di un corpo nello spazio, nello specifico i movimenti del collo o della testa di una bovina. Gli accelerometri attualmente sono i sensori più diffusi in campo zootecnico per il monitoraggio dei calori; la maggior parte di essi è in grado di fornire informazioni non solo sull'attività motoria, ma anche sui tempi dedicati alla ruminazione, all'alimentazione, al riposo e ad altri stati. Sono difatti subentrati ai vecchi contapassi (pedometri) per rilevare l'attività motoria e ai ruminometri per monitorare il comportamento alimentare (costituiti da un microfono con registratore posizionati sul lato sinistro del collo della bovina, in grado di captare i suoni distintivi tipici del rigurgito e della ruminazione).

I sistemi di monitoraggio del comportamento prevedono che i dati di ciascun animale misurati dall'accelerometro siano prima raccolti in una memoria (in pacchetti) e poi trasmessi ad una antenna ad intervalli. L'antenna li trasferisce a una centralina di elaborazione, dove un software li elabora e attraverso speciali algoritmi analizza il comportamento della bovina (attività motoria, ingestione, ruminazione) e fornisce all'allevatore informazioni utili sullo stato riproduttivo e di salute del singolo e della mandria. Il dato comportamentale rilevato ad intervalli di una o due ore è confrontato con il dato medio dello stesso periodo relativo ai giorni precedenti (7-14 giorni), per stabilire se un comportamento è aumentato o diminuito significativamente, sulla base di una soglia stabilita.

Per generare un'allerta salute o calore generalmente gli algoritmi combinano insieme le variazioni di attività, ruminazione, ingestione e lo stato della bovina; alcuni sono in grado di "incrociare" i dati comportamentali con la produzione di latte. Il sistema invia le allerte (via sms o e-mail) ai vari device (pc/smartphone/tablet/pannello fisso), dove è possibile visualizzare i dati e interagire per inserire dati anagrafici, eventi ecc. Molti sistemi consentono di lavorare in cloud (spazio virtuale gestito in internet), per cui non occorre alcun backup dei dati; l'accesso è generalmente consentito da più utenti, ovunque, e l'elaborazione dei dati avviene per mezzo di potenti server, con aggiornamento in remoto. Integrazione e connessione ai software di gestione aziendale e alle strutture di automazione (cancelli di separazione, autoalimentatori, mungitura) sono possibili e variano da sistema a sistema.

Dispositivi sul mercato

Sono numerosi i sensori disponibili sul mercato per rilevare sia l'attività motoria che il comportamento alimentare delle bovine; sono prodotti e commercializzati da differenti ditte, possono essere applicati su collare e/o come marca auricolare, diversificandosi per: funzionalità, pacchetti di servizi offerti, rapporti analitici disponibili, durata della garanzia della batteria e range di azione dell'antenna.

Di seguito passiamo brevemente in rassegna alcuni di questi dispositivi.

• SCR SenseTime (Allflex): questo sistema di monitoraggio, disponibile sia come collare che come marca auricolare, è in grado di misurare per ciascuna bovina attività motoria, ruminazione, ingestione e affanno. I rapporti prodotti dal sistema riguardano riproduzione, salute, benessere e alimentazione. Per ciascuna bovina è possibile consultare i dati (sia grezzi che come variazione o deviazione calcolata) di attività motoria (in unità di movimenti/2 ore) e di ruminazione (in minuti/2 ore); invece, a livello di gruppo o di mandria è possibile conoscere i tempi medi di ruminazione, di ingestione e di affanno o iperventilazione (minuti/giorno). Sull'interfaccia utente (personalizzabile) è visibile l'elenco delle bovine in calore e delle bovine pronte per la Fa.
  Il primo riporta tutte le bovine che hanno mostrato un aumento dell'attività motoria oltre la soglia per un certo numero di ore (riduzione e variazione della ruminazione e dell'ingestione), incluse le bovine durante il periodo di attesa volontario, quelle già fecondate o diagnosticate gravide, con il relativo indice di probabilità di calore. Il secondo mostra solo le bovine pronte alla Fa con l'indice di calore, l'ora di inizio del calore e una finestra di inseminazione (di 25 ore) che indica in base al colore (rosso, verde e giallo) il momento migliore per eseguire l'inseminazione.
  Sono poi consultabili gli elenchi delle bovine in anaestro, con calori irregolari e una tabella di probabilità di gravidanza. Sempre dall'interfaccia utente è consultabile l'elenco delle bovine in allerta salute, che mostrano una riduzione significativa dei tempi di ruminazione e/o di attività, tradotti in un indice di salute (che varia da 100 a 86 per le bovine sane e ha valori inferiori per quelle con problemi), e che richiedono attenzioni. Altri allarmi generati dal sistema includono l'allerta di stress pre e post-parto per le bovine che nei dieci giorni precedenti e nei cinque giorni successivi al parto presentano un calo significativo della ruminazione. Per quanto riguarda gli aspetti nutrizionali, i rapporti e i grafici mostrano i dati medi giornalieri di ruminazione e ingestione del gruppo per aiutare a individuare possibili problemi a livello di razione, o la percentuale di bovine che mangia o rumina durante la giornata per monitorare la routine giornaliera. Per quanto riguarda il controllo del benessere, è possibile monitorare anche il tempo medio giornaliero passato dalle bovine del gruppo in iperventilazione o la percentuale di bovine in affanno per fasce orarie per valutare, ad esempio, l'efficacia dei sistemi di raffrescamento in situazioni di stress da caldo.

 

• MooMonitor+: è il sistema della Dairy Master che consente di misurare e consultare per ciascuna bovina attività motoria, ruminazione, ingestione e riposo, per identificare le bovine in calore, monitorare la nutrizione e controllare lo stato di salute della mandria. Dall'interfaccia utente, consultabile da vari dispositivi, è possibile guardare i vari elenchi di attenzioni sulla riproduzione e sulla salute suddivisi in:
  • calore: include le bovine che hanno mostrato un aumento dell'attività motoria relativa (in percentuale del valore normale) oltre la soglia stabilita con calo della ruminazione e che sono pronte per la Fa. Il grafico mostra l'andamento dell'attività motoria relativa e della ruminazione, con l'ora di inizio del calore;
  • sospette: riporta le bovine con attività motoria più elevata del normale, ma che non hanno ancora superato la soglia di allarme (forse perché in calore ma zoppe, o che saranno visualizzate presto tra le bovine in calore) oppure che non hanno mostrato calo della ruminazione;
  • elevata attività: include le bovine che sono o potrebbero essere in calore perché hanno mostrano alti livelli di attività (con o senza riduzione della ruminazione), ma sono state già fecondate, o diagnosticate gravide, o durante il periodo di attesa volontario, o da riformare.
  Le allerte comportamentali o salute si basano su rilievi anomali dei comportamenti e includono le bovine che mostrano una riduzione significativa della ruminazione, dell'ingestione, dell'attività o un aumento dei tempi di riposo al fine di una diagnosi precoce di stati patologici. I grafici permettono di visualizzare i parametri misurati sull'animale in confronto ai dati medi della mandria o del gruppo. Il monitoraggio nel tempo dei parametri per singola bovina o per gruppo consente di valutare, ad esempio, l'efficacia di trattamenti o gli effetti delle variazioni di management. Il sistema offre la possibilità di separare in automatico (per mezzo dei cancelli di separazione), le bovine con allerta calore o salute all'uscita dalla mungitura..

 

• Silent Herdsman (Afimilk): è anch'esso un dispositivo a collare. L'interfaccia consente di monitorare le allerte su calori, ingestione, salute e ruminazione e le liste di attenzione su bovine con cicli ripetuti, in anestro, in attesa di diagnosi di gravidanza, ecc. Il grafico di una bovina in calore o di un evento salute consente di monitorare i dati di attività motoria (grezzi e calcolati), di ingestione e ruminazione e l'ora di inizio dell'evento.

 

• SensOor di CowManager e Smartbow: questi due sistemi sono disponibili solo come marca auricolare e sono in grado di rilevare: attività motoria (minuti di attività/ora e intensità), ruminazione, alimentazione, riposo (o inattività), temperatura auricolare (^°C), localizzazione e identificazione elettronica. In tal modo monitorano: la fertilità, riconoscendo le bovine in calore sulla base dell'elevata attività rilevata e indicando il momento migliore per l'inseminazione; la salute, sulla base delle variazioni di attività motoria, temperatura auricolare e tempi di alimentazione; la gestione nutrizionale, sulla base del tempo di alimentazione e ruminazione. La rappresentazione grafica relativa alla fertilità mostra, in base ai minuti e all'andamento dell'elevata attività, se la bovina è sospetta in calore o se ha un'elevata probabilità di essere in calore, mentre una tabella indica all'allevatore se la vacca sta entrando o uscendo dal calore. L'allerta salute classifica le bovine in sospette, malate o molto malate e si basa sulla percentuale (da moderata a seria) di riduzione dei tempi di ruminazione e di aumento dei tempi di riposo. Il grafico relativo mostra infatti quanto tempo una bovina passa a ruminare, mangiare, riposare o in attività, in percentuale della giornata o in ore al giorno o in confronto con la media della mandria.
   

Formarsi e informarsi

Le tecnologie di zootecnia di precisione appena presentate, grazie al monitoraggio automatico e costante di numerosi parametri misurati sull'animale, consentono di identificare più efficientemente i calori e più precocemente gli stati patologici, i problemi nutrizionali e gestionali (stress da caldo, sovraffollamento, errori di razione, ecc.), permettendo di intervenire tempestivamente e ridurre i cali di produzione, i costi per i trattamenti farmacologici e la percentuale di riforma involontaria delle bovine.

Il Centro di ricerca zootecnia e acquacoltura del Crea di Lodi ha previsto nell'ambito di un progetto Psr 2014-2020 (Feasr) Regione Lombardia ("NEW4REP - Tecnologie innovative nella riproduzione bovina e suina per una nuova redditività dell'allevamento lombardo: azioni informative e dimostrative"), realizzato in partenariato con l'Istituto Spallanzani di Rivolta d'Adda (Cr), una serie di incontri sia informativi che di campo per parlare di innovazioni tecnologiche in campo zootecnico, con l'obiettivo di far raggiungere agli allevatori lombardi la massima consapevolezza, in piena autonomia, sulle possibili soluzioni disponibili in azienda al fine di evitare perdite economiche importanti.

Il programma delle iniziative gratuite è consultabile su questo sito (news ed eventi) o sulla pagina Facebook del progetto (NEW4REP).