Trečdaliui pasaulio maisto gamybos įmonių kyla pavojus dėl šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo ir pasaulinio atšilimo. Aukštos temperatūros ir drėgmės aplinka kenkia gyvulių, naminių paukščių produktyvumui ir visai žemės ūkio raidai.

Ūkiniams gyvūnams būdingos skirtingos šilumos komforto zonos, kurios daugiausia priklauso nuo jų rūšies. Šilumos stresas prasideda, kai aplinkos temperatūra pakyla aukščiau jų komforto zonos temperatūros arba kai individo skleidžiama šiluma viršija jo gebėjimą išsklaidyti šilumą (Akbarian ir kt. al., 2016).

Naujausi tyrimai parodė, kad šiuolaikinės naminių paukščių rūšys tapo labai jautrios lėtiniam karščio stresui (Abo Ghanima ir kt., 2020b; Ibrahim ir kt., 2021). Jis glaudžiai susijęs su gyvūnų fiziologine būkle, genotipu, skirtingu medžiagų apykaitos aktyvumu.

Veikia organizmo funkcijas ir produktyvumą

Šilumos stresas turi įtakos naminių paukščių produktyvumui ir sukelia didelius ekonominius nuostolius. Spėjama, kad, didėjant pasaulinei aplinkos temperatūrai, artimiausiais metais šie ekonominiai nuostoliai dar didės.

Šilumos stresas neigiamai veikia paukščių fiziologinę būklę, jų produktyvumą, lesalų konversiją, imunitetą, sergamumą, paukštienos ir kiaušinių kokybę (Lacetera, 2019; Renaudeau ir Dourmad, 2021). Dėl jo viščiukai broileriai sunkiai išnaudoja genetinį augimo potencialą per visą auginimo laiką, nes slopinamas natūralus imunitetas, pakeičiama paukščių organizmo rūgščių ir šarmų pusiausvyra ir sukeliamas neigiamas oksidacinis poveikis visų audinių ląstelėms.

Ūmus arba lėtinis karščio stresas gali pabloginti viščiukų broilerių mėsos kokybės charakteristikas, pavyzdžiui, pH, gebėjimą sulaikyti vandenį, mėsos spalvą ir švelnumą (Azad ir kt., 2010). Aukšta aplinkos temperatūra sukelia hormoninius paukščių, ypač skydliaukės hormonų, pokyčius. Pakitusi skydliaukės hormonų koncentracija turi įtakos skeleto raumenų Ca₂+ reguliavimui, o vėliau – jo ekspresijai miofibriliniuose baltymuose, taip pat formuojasi neigiamas šilumos streso poveikis žarnyno vientisumui ir žarnyno mikrobiotos sudėčiai.

Ūmus ir lėtinis karščio stresas gali padidinti mitochondrijų reaktyviųjų deguonies rūšių susidarymą ir sukelti oksidacinį raumenų stresą (Azad ir kt., 2010; Mujahid ir kt., 2009; Shehata ir kt., 2020). Laisvieji radikalai ardo ląstelių fosfolipidines membranas ir atakuoja gyvybiškai svarbius ląstelės komponentus, tokius kaip DNR, mitochondrijas, lizosomas ir kt., o tai susiję su membranos vientisumo pablogėjimu, apoptoze, paukštienos defektų formavimusi (Ebeid, 2009; El. Deep ir kt., 2016).

Esant cikliniam lėtiniam karščiui (+ 33 °C 10 val. per dieną) nuolat per 20 broilerių auginimo dienų, kai jų amžius nuo 22 iki 42 dienų, pakinta žarnyno gaurelių aukštis, kriptų gylis, D-pieno rūgšties ir diamino oksidazės aktyvumas, tirpi tarpląstelinė adhezijos molekulių struktūra, tvirtųjų baltymų jungčių ekspresijos lygiai (Wu ir kt., 2018).

Technologinė pažanga mažina neigiamą poveikį

Pašalinti neigiamą šilumos streso poveikį paukščių produktyvumui beveik neįmanoma, tačiau pastaruoju metu atliekama daug tyrimų, sprendžiant šią problemą.

Broilerių embriono terminio manipuliavimo strategija buvo išbandyta siekiant padidinti jų atsparumą karščiui. Inkubuojant kiaušinius, pirmas 11 dienų vietoje standartinės 37,5 °C temperatūros buvo naudojama 38,5 °C temperatūra. Tyrimo rezultatai parodė, kad padidėjo bandyme dalyvavusių paukščių termotolerancija, pagerėjo kiaušinių inkubavimo rodikliai, vėliau – ir broilerių augimo intensyvumas, raumenų vystymasis, imunokompetencija (Sadid Al Amaz ir kt., 2024).

Pastaruoju metu mokslininkai ieško būdų, kaip nuo 18-os kiaušinių inkubavimo dienos maitinti viščiukų embrioną kiaušinyje (Zehava Uni ir kt., 2022–2023). Tokia lesinimo koncepcija (angl. nutrition in ovo) padeda valdyti oksidacinius procesus jau auginant paukščius jiems išsiritus iš kiaušinio.

Broilerių auginimo technologijų pažanga, taip pat laikymo, vėdinimo, vėsinimo sistemų ir patobulinta paukščių pulkų valdymo praktika iš dalies sumažino neigiamą karščio streso poveikį beveik visuose paukščių ūkiuose (Abo Ghanima ir kt., 2020b; Baumgard ir Rhoads, 2013; Elbaz ir kt., 2021).

Auginant paukščius itin svarbūs šviesos šaltiniai, apšvietimo trukmė, šviesos intensyvumas, nes skirtingos apšvietimo programos gali sumažinti streso reakciją (Jiangetal, 2023; Wilcoxetal, 2023).

Lesalų ir vandens svarba

Siekiant sumažinti neigiamą šilumos streso poveikį naminiams paukščiams yra taikomas ir lesalų ribojimas. Tai karščiausiomis valandomis tampa įprasta paukštininkystės pramonės praktika pasaulyje, nes gali sumažinti paukščio kūno temperatūrą ir padidinti jo gebėjimą atlaikyti ūminį karščio stresą (Daghir, 2008).

Kitas svarbus paukščių auginimo aspektas yra jų aprūpinimas kokybišku ir tinkamos temperatūros vandeniu. Lesalų ir vandens santykis sudaro 1:1,6–2,0, pastarasis rodiklis priklauso nuo aplinkos temperatūros. Vanduo laikomas svarbiausia paukščių maisto medžiaga dėl jo gyvybinių funkcijų, įskaitant kūno temperatūros reguliavimą. Šilumos streso sąlygomis dėl vandens praradimo paukščiai negali tinkamai reguliuoti kūno temperatūros.

Vandens trūkumas arba disbalansas tarp jo suvartojimo, garavimo, aušinimo pablogina pagrindinių jonų koncentraciją serume ir kraujo osmoliškumą. Pakeitus pagrindinių jonų koncentraciją kraujyje, sutrinka ląstelių funkcija. Paukščiams girdyti būtina naudoti kokybišką geriamąjį vandenį.

Tačiau pastaruoju metu jau vertinami ir kiti vandens kokybės rodikliai:

• vandens sanitarija ir sistemos valymas;
• natūralūs mineraliniai teršalai (geologinės kilmės);
• esminiai elementai (Na, K, Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, Se);
• toksiški sunkieji metalai (Cd, Hg, Pb, As);
• žemės ūkio ir komunaliniai teršalai;
• pesticidai, herbicidai, trąšos, mėšlas, nuotekos;
• biologiniai teršalai (parazitai, grybai, bakterijos, virusai);
• farmacinės kilmės metabolitai (veterinarijos ir žmonių);
• pramoniniai teršalai, plastiko tarša.

Ieškant būdų sumažinti karščio stresą, kartu tiriamas ir šlapio lesalo poveikis paukščių produktyvumui. Tai visiškai nauja mokslo tyrimų koncepcija.

Nemažai tyrimų parodė, kad šilumos stresas pažeidžia žarnyno vientisumą ir morfologiją (Zhang ir kt., 2017). S. Mignon- Grosteau (2022) teigimu, atsižvelgiant į lesalų sudėtį ir jo savybes, siekiant pasiūlyti realistiškas lesalų sudėties ir kokybės atrankos strategijas, reikėtų atsižvelgti į gyvūnų genetiką.

Lesalų panaudojimo efektyvumas priklauso ir nuo nutrigenetikos (gyvūno genotipo įtakos produktyvumo efektyvumui), ir nuo nutrigenomikos (raciono įtakos gyvūnų genų raiškai). Dabar nustatytas trečiasis veiksnys – mikrobiota. Taigi, pašarų efektyvumą lemia trijų ar net keturių krypčių sąveikos, kai atsižvelgiama į kitus aplinkos veiksnius, visų pirma – mikroklimatą. Mikrobiotos balansui žarnyne įtakos turi šie veiksniai:

• lesalų gamybos procesas;
• lesalų struktūra;
• antimaistinės medžiagos, didinančios virškinamosios masės klampumą;
• angliavandeniai;
• baltymai ir riebalai;
• mineralinės medžiagos;
• ląsteliena, įvairūs lesalų priedai.

Mokslo pasiekimai sprendžiant problemą

Dar viena pastarojo laikmečio tyrinėjimų sritis – įvairių lesalų priedų poveikio analizė paukščių produktyvumui ir mikrobiotos sudėčiai. Jų panaudojimas gali būti efektyvesnis, jei laikomasi tinkamo pašarinių žaliavų smulkinimo parametrų, t. y. pašaro dalelės turi būti tinkamo dydžio, o tirpios ir netirpios ląstelienos kiekis optimalus. Smulkiai sumalti lesalai leidžia augti greičiau C. perfringens paukščių žarnyne, negu lesinant rupiais lesalais, o tai gali sukelti paukščių nekrozinį enteritą. Maltų pašarinių žaliavų 0,9–1,2 mm dydžio dalelės skatina virškinamojo trakto veiklą, įskaitant motorines funkcijas, druskos rūgšties sekreciją, ir gerina baltymų virškinamumą (M'Sadeq S. A., Wu S., Swick R. A., Choct, M., 2015).

Siekiant sumažinti neigiamą šilumos streso poveikį paukščių produktyvumui, taikomi ir kiti metodai. Tai antioksidantų naudojimas, kuriems gali būti priskirti vitaminai E, C, D, mikroelementai (selenas, cinkas, boras). Dabar taikydami naujus pašarinių žaliavų tyrimo metodus, kiekvieną pašarinę žaliavą galime vertinti pagal 132 kokybinius rodiklius.

Kitas etapas – tai išsamūs augalų antrinių metabolitų tyrimai. Žinoma apie 5 000 šių junginių, galima išskirti tris pagrindines grupes: fenolio rūgštys, flavonoidai ir stilbenai. Šie junginiai turi savybių nuo uždegimo, grybelių, navikų, pasižymi ir antibakterinėmis, antioksidacinėmis ir antikokcidinėmis savybėmis.

Lietuvoje auginamuose javuose vyrauja ferulo rūgštis (mg/kg): miežiuose – 418, kvietrugiuose – 459, kviečiuose – 496 (Gružauskas R. ir kt., 2015). Ateityje lesalų receptūrų formavimas bus pagrįstas neto energijos ir precekaliniu aminorūgščių skaičiavimu. Tai leis efektyviau panaudoti lesalus, mažinti kvapų, šiltnamio dujų emisiją ir šilumos streso neigiamą poveikį paukščių organizmui (R. Gružauskas ir kt., 2024).

Be to, kuriamos specialios lesalų receptūros, kurios veikia genus, atsakingus už lesalų maisto medžiagų pasisavinimą. Tai sumažina karščio streso neigiamą poveikį paukščių produktyvumui. Patobulintą natūralią apsaugą nuo oksidacinio streso gali padėti nustatyti pažangūs genetiniai metodai. Genominiai duomenys gali būti naudojami vadovaujant atrankinei veisimo programai, kurios tikslas yra pagerinti atsparumą stresui. Tai leis sukurti naujus paukščių linijų derinius, kurie bus atsparūs įvairiems streso veiksniams.

Kitas svarbus rodiklis yra ligų valdymas. Virusinės infekcijos gali sustiprinti oksidacinį stresą. Paukščių ligų ir oksidacinio streso sąveikos tyrimas ir valdymo praktikos kūrimas ar gydymo būdai, siekiant sumažinti šį poveikį, gali būti naudingi mažinant neigiamą šilumos streso poveikį.

Tiksliosios paukštininkystės privalumai

Tikslusis ūkininkavimas ir dirbtinio intelekto technologijos yra būtini sprendžiant iššūkius, susijusius su viščiukų oksidaciniu stresu (Schillingsetal., 2021). Tiksliosios paukštininkystės duomenys gali būti naudojami naminių paukščių gyvenimo sąlygoms gerinti. Remiantis tiksliąja paukščių lesinimo technologija, lesalas viščiukams skiriamas atsižvelgiant į individualius poreikius.

Išmaniosiomis sistemomis paukščių pulkai stebimi 7 dienas per savaitę ir 24 valandas per parą. Tokios sistemos gali iš anksto identifikuoti anomalijas, atlikti prognozavimą, vykdyti autonominį ir adaptyvųjį tam tikrų įrenginių valdymą ir pan.

Yra ir kitų tiksliosios paukštininkystės privalumų – laiko kaštų taupymas, greitas problemų aptikimas ir efektyvus jų sprendimas. KTU Dirbtinio intelekto centre nustatyta (A. Nakrošis, 2024), kad vaizdų segmentavimas yra kompiuterinės regos metodas, leidžiantis atskirti ir kategorizuoti objektus vaizduose, kiekvienam pikseliui priskiriant vieną iš klasių. Šiam metodui yra naudojami slenkstiniai, histogramomis grįsti, k-vidurkių klasterizavimo ar prižiūrimojo tipo metodai. Per tyrimą pastebėtas giliojo mokymosi tinkamumas persidengiančių objektų segmentavimo, kritusių paukščių identifikavimo ir paukščių ekskrementų klasifikavimo uždaviniams spręsti, pasiekiant maždaug 90 proc. tikslumą.