Latent heat loss of Holstein cows in a tropical environment: a prediction model

Abstract

-Nine lactating Holstein cows with average 526 ± 5 kg of BW, five predominantly black and four predominantly white, bred in a tropical region and managed in open pasture were observed to measure cutaneous and respiratory evaporation rates under different environmental conditions. Cows were separated in three weight class: 1 (≤450 kg), 2 (450-500 kg) and 3 (>500 kg). Latent heat loss from cutaneous surface was measured using a ventilated capsule; evaporation in the respiratory system was measured using a facial mask. The results showed that heaviest cows (2 and 3 classes) presented the least evaporation rates. When air temperature increased from 10 to 36ºC the relative humidity decreased from 90 to 30%. In these conditions the heat loss by respiratory evaporation increased from 5 to 57 Wm -2 , while the heat loss by cutaneous evaporation increased from 30 to 350 Wm -2 . The results confirm that latent heat loss was the main way of thermal energy elimination under high air temperatures (>30ºC); cutaneous evaporation was the main mechanism of heat loss, responding for about 85% of the heat loss. A model was presented for the prediction of the latent heat loss that was based on physiological and environmental variables and could be used to estimate the contribution of evaporation to thermoregulation; a second, based on air temperature only, should be used to make a simple characterization of the evaporation process.Key Words: evaporation rate, Holstein cows, tropical environment Perda de calor latente em vacas Holandesas em ambiente tropical: um modelo de predição RESUMO -Nove vacas Holandesas lactantes com 526 ± 5 kg de peso corporal (cinco predominantemente pretas e quatro predominantemente brancas), criadas em região tropical e manejadas em pastagens, foram observadas com os objetivos de determinar simultaneamente as taxas de evaporação cutânea e respiratória em ambiente tropical e desenvolver modelos de predição. Para a medição da perda de calor latente pela superfície corporal, utilizou-se uma cápsula ventilada e, para a perda por respiração, utilizou-se uma máscara facial. Os resultados mostraram que as vacas que tinham maior peso corporal (classe 2 e 3) apresentaram maiores taxas evaporativas. Quando a temperatura do ar aumentou de 10 para 36 o C e a umidade relativa do ar caiu de 90 para 30%, a eliminação de calor por evaporação respiratória aumentou de aproximadamente 5 para 57 W m -2 e a evaporação na superfície corporal passou de 30 para 350 W m -2 . Esses resultados confirmam que a eliminação de calor latente é o principal mecanismo de perda de energia térmica sob altas temperaturas (>30 o C); a evaporação cutânea é a maior via e corresponde a aproximadamente 85% da perda total de calor, enquanto o restante é eliminado pelo sistema respiratório. O modelo para predizer o fluxo de perda de calor latente baseado em variáveis fisiológicas e ambientais pode ser utilizado para estimar a contribuição da evaporação na termorregulação, enquanto o modelo baseado somente na temperatura do ar deve ser usado...

The development of a dynamic, mechanistic, thermal balance model for Bos indicus and Bos taurus

“…The points for skin temperature lie between those for body-core and air temperatures, a relationship consistent with findings by Gebremedhin et al (2008), Allen (1962) and Thomas & Pearson (1986). Maia et al (2008) found coat temperatures to be between 2 and 14 °C above air temperature, which is consistent with the results reported for B. taurus in the current work. The B. indicus body-core, skin and coat temperatures are all lower than the B. taurus due to their adaptations to hot climate conditions.…”

“…The points for skin temperature lie between those for body-core and air temperatures, a relationship consistent with findings by Gebremedhin et al (2008), Allen (1962) and Thomas & Pearson (1986). Maia et al (2008) found coat temperatures to be between 2 and 14°C above air temperature, which is consistent with the results Fig. 4.…”

Temperatura superficial de materiais utilizados para cobertura individual de bezerreiros

“…A umidade relativa do ar, porém, varia com o inverso da temperatura (Figura 3B), o que favorece a perda de calor, como comprovado por Maia et al (2008) em estudo no qual os autores determinaram, simultaneamente, as taxas de evaporação cutânea e respiratória em ambiente tropical para vacas em lactação; esses pesquisadores observaram, ainda, que um aumento da temperatura de 10 para 36 °C e queda da umidade relativa de 90 para 30%, fizeram com que a perda de energia pela evaporação respiratória aumentasse de 5 para 57 W m -2 e a transferência de energia por evaporação pela superfície corporal, via sudação, passasse de 30 para 350 W m -2 . As imagens termográficas registradas para as diferentes coberturas (Figura 4) apresentam as diferenças de temperatura entre as superfícies interna e externa das coberturas no horário das 14 h, para o dia de maior temperatura média do ar (25,7 ºC) observada no decorrer do período experimental.…”

Recent Advances on Early Detection of Heat Strain in Dairy Cows Using Animal-Based Indicators: A Review

“…Cows can maintain a balance of heat production and heat dissipation in the thermoneutral zone (TNZ), in which cows perform the lowest physiological and immune costs, and the highest productivity [ 1 ]. When the thermal environment exceeds TNZ and suppresses the efficiency of non-evaporative heat loss, evaporative heat loss, or both [ 3 , 4 ], various mechanisms are activated in dairy cows to dissipate excess heat and maintain homeothermy [ 5 ]. In the present review, “heat stress” represents the sum of external stressors, forcing the animal to exceed its TNZ.…”