Heat stress adaptations in pigs

 

 

Introduction

 

•미국 축산업의 HS로 인한 연간 손실 추정액은 낙농에서는 15억 달러, 돼지의 경우 10억 달러입니다(Pollmann, 2010; Key and Sneeringer, 2014).

•양돈 산업에서 HS와 관련된 경제적 손실은 주로 성장 불균형 및 저하, 사료 효율 감소, 도체 품질 감소, 질병피해, 시설 이용 및 효율성 감소 등이다.

•HS로 인하여 성장과정에서 지방 침착 증가 및 단백질 축적 감소 발생, 모돈 생산성 저하, 폐사율 증가 등이 발생한다(Baumgard and Rhoads, 2013; Ross et  al., 2015).

•HS로 인한 번식능력 저하로 무발정, 이유후 발정 지연, 분만율 감소, 산자수 감소 등이 발생한다 (Ross et al., 2015).

•HS에 노출된 번식용 웅돈의 정액 생산량과 품질이 떨어집니다.

•HS로 인하여 양돈업계는 경제적으로 중요한 거의 모든 지표가 떨어진다.

•HS로 자궁내에서 성장중인 자돈의 피해는, 향후 분만후 성장 장애에 미치는 영향은 지금 눈에 보이지 않는다.

•HS로 분만자돈은 체온이 증가하고 후기 성장 단계에서 lean tissue를 사용하여 지방 조직 구성으로 축적한다(Johnson et al., 2015; Ross et al., 2017).

•돼지의 체온 상승과 체성분 변화는 유지 비용, 사료 효율, 사료배합율 및 시설 효율에 큰 영향을 미칩니다.

•그러나 이러한 비경제적인 표현형은 다음 해의 겨울과 봄에 표현되며 당장은 눈에 보이지 않을 것 이니다.

•미래 생산 표현형에 대한 HS의 태아기 영향은 궁극적으로 출생 후 보다 그 이후 돼지 성장 및 생산에 더 큰 제약이 될 수 있습니다.

 

 

General Context of the Evolution of the Global Pork Production

 

•1990년에서 2016년 사이의 양돈산업 성장을 보면, 상대적으로 유럽과 북미는 낮은 것과는 달리 신흥 국가 (예 : 남미 및 동남아시아)는 글로벌 돼지 고기 생산에 더 크게 기여하였다.

•덧붙인다면, 앞서 언급한 양돈산업 성장이 예상되는 지역 중 상당수는 따뜻하고 습한 조건의 날씨 기간이 긴 것이 특징이다.

•이러한 지역은 인구증가와 함께 빈곤율이 감소 할 것으로 예상된다.

•이러한 맥락에서 전 세계적으로 돼지고기에 대한 수요는 특히 신흥 열대 및 아열대 국가에서 2050년까지 50% 증가 할 것으로 예상됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

•대부분의 경우, 돼지 생산 증가는 현대적인 관리방법과 개량된 유전적 장점을 강화하면서 확대해 나갈 것이다.

•그러나 실제로는 돼지 고기가 생산되는 환경은 개량 선택된 유전력 발현 조건과 현저하게 다른 경우가 많다.

•결과적으로, 돼지생산의 이동과 함께 환경의 상호작용으로 인하여 떨어지는 유전능력을 발현함 으로서, 기후변화는 세계적인 동물단백질의 수요를 지속적으로 충족하는데 중요한 장벽이 될 것이다.

 

 

 

생물학적 적응-온도조절

 

•돼지는 기능성 땀샘이 거의 없으며, 체온 조절 능력인 열발산이 두꺼운 피하 지방 조직층에 의해 방해 받는다.

•돼지는 열발산을 하기 위해 호흡(즉, 헐떡임)에 더 많이 의존합니다(Collier and Gebremedhin, 2015).

•온도유지를 위해 열발산을 늘리려는 노력이 불충분하게 되면, 돼지는 열발생을 최소화 하기 위한 다양한 방법을 시작하게 됩니다.

 

 

사료섭취량과 성장 능력

 

•주변 온도 변화에 반응한 자발적 사료 섭취량 조절은 대사 열 생성 조절을 위한 적응 방법이다.

•주변 온도가 상승하면, 열손실을 늘리고 열생산을 감소하여 체온을 유지합니다(Collin et al., 2001).

•열생성을 감소하기 위해서 사료 섭취량 감소와 사료 섭취로 인한 열(Quiniou et al., 2000) 감소, 신체 활동 감소 및 기초 대사율 감소가 포함됩니다 (Collin et al., 2001).

•사료 섭취량 감소는 돼지에게 있어 오랫동안 체질화 되어 있는 열 스트레스에 대한 반응이며 (Baumgard and Rhoads, 2013),

•주변 온도가 증가함에 따라 사료 섭취량이 감소되며, 이는 유전자형, 사료 구성, 체중 및 주변온도에 따라 달라진다.(Renaudeau et al., 2011).

•열 스트레스 중에는 ADG가 감소하며, 이는 부분적으로 영양소 섭취 감소의 결과입니다.

•사료 섭취량과 유사하게, ADG는 열 스트레스를 받는 동안 곡선 반응으로 나타내며, 가벼운 돼지보다 무거운 돼지에서 열 스트레스에 더 취약한 영향을 받습니다(Renaudeau et al., 2011).

•Renaudeau 등 (2012b)은 사료효율에 대한 열 스트레스의 영향은 온도수준과 돼지 체중에 따라 달라 진다고 보고하였다.

•온화한 열 스트레스의 경우에는, 체중 증가(단백질 증가 / 지방 감소)하는 시기의 사료 제한의 영향으로 일반적으로 사료 효율이 증가합니다.

•30°C 이상의 온도에서 비육돈의 사료 효율 감소가 보고되었습니다.

•이러한 사료 효율의 감소는 조직 성장에 사용할 수 있는 에너지 섭취 비율의 감소와 관련이 있으며, 이는 주로 사료 섭취량 감소로 설명됩니다.

•또한, 열 스트레스는 사육에 있어 시설 및 운영 효율성(연간 축사 당 생산되는 도체 중량)을 감소시켜며, 출하체중 도달하는 시간을 현저하게 지연시킨다.

 

 

미래 기후 변화가 돼지 산업에 미치는 주요 영향은 무엇입니까?

 

•IPCC 제5차 평가 보고서 (2009)에서 21세기 동안 지구 평균 표면 온도의 상승이 온실 가스 배출 시나리오에 따라 거의 5°C에 이를 것이라고 결론하였다.

•또한 폭염이 더 자주 발생하고 더 오래 지속될 것이며, 극심한 강수 현상이 더 강하고 빈번해질 것이라는 것이 "거의 확실"하다고 보고합니다.

•기후 변동성은 특히 온대 기후 지역에서 (Magan et al., 2011) 마이코 톡신 사례를 증가시킬 가능성이 높으며, 돼지는 마이코 톡신 해독 능력이 제한적입니다 (Wu et al., 2010).

 

 

 

 

Environmental Modification

 

 

태양 복사 조절

 

•야외에 그늘을 제공하여 태양열을 줄이는 것은 비용에 있어 효율적이고 간단한 방법일 것입니다.

•나무 또는 인공그늘(예 : 아연 도금 시트, 그늘 천 및 플라스틱 눈 울타리)은 직접적인 태양 복사에 대한 노출을 최소화하고 주변 표면 온도를 낮출 수 있다

•사육시설의 지붕, 다락방 및 (중)천장의 단열은 실내 표면 온도와 열 축적을 줄이는 효과적인 방법입니다.

 

 

Air Conditioning

 

•기계 시스템과 냉매 순환으로 구성된 직접 팽창식 공조 장치를 사용하여 공기 온도를 낮출 수 있습니다.

•그러나 일반적으로 설치비용, 운영비용 및 물리적 수명을 검토하였을 경우 경제적 판단이 쉽지 않을 수 있다.

 

 

증발 패드

 

•물이 액체에서 증발할 때 기화에너지가 필요합니다(32°C에서 약 2425.5 kJ kgH2O-1).

•외부 공기가 증발 패드로 들어가면 물이 증발함에 따라 습식 패드와 공기에서 에너지가 제거되어 공기 온도가 낮아집니다.

•따라서 시설로 들어가는 공기 온도는 더 낮고(증발을 위해 열이 제거 되었기 때문에) 상대 습도가 높습니다.

 

 

안개 / 미스트

 

•안개(압력> 5MPa) 및 연무시스템(압력 ≤ 5MPa)은 수분 증발을 통해 공기 온도를 낮춥니다.

•증발하는 공기 중 원자화 된 물의 비율은 물방울 크기가 감소함에 따라 증가합니다(Haeussermann et al., 2007).

•포깅 시스템은 신선한 공기 흡입구에 배치 된 고압 분무 노즐에 의해 매우 미세한 물방울을 생성하며 상대적으로 높은 습도에서 증발이 발생할 수 있으므로 주변 표면의 젖음은 일반적으로 방지됩니다.

•연무시스템은 공기 중에 완전히 증발하지 않고 주변 표면과 동물을 적실 수 있는 더 큰 물방울을 생성합니다.

 

 

Direct Cooling

 

 

상승된 환기 속도

 

•동물 위의 공기 이동은 대류 및 증발 열 손실 모두에 영향을 미칩니다.

•대류 열 손실은 대략 공기 속도의 제곱근으로 증가합니다.

•열손실이 발생하려면 동물의 표면 온도와 기온 사이의 온도 구배가  있어야 합니다. 일반적인 돼지 피부 온도는 32 ~ 36 ° C 사이입니다. 

•따라서 주변 온도가 피부 온도에 가까워지면 대기속도/"바람“ 의 효과가 최소화 됩니다.

 

 

젖은 피부

 

•돼지의 피부에 물을 떨어뜨리면 열 손실이 증가되며, 대기 공기 속도와 결합하면 열 스트레스 완화에 도움이 됩니다.

•동물로부터 체온과 직접열(주변 열)이 물과 함께 증발됩니다.

•돼지의 체온이 증발하는 물로 전달되므로 돼지의 체온이 낮아지는 효과가 있으며

•피부를 적시는 데 필요한 물방울은 저압 스프링클러 또는 국소 냉각(모돈의 목주변등)을 위한 "드리퍼"에 의해 분산 될 수 있습니다.

•간헐적인 물 공급과 상승 된 공기풍속이 결합되면 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

 

 

바닥(전도성) 냉각

 

•돼지는 낮은 온도의 고체 물질과의 접촉을 통해 체온을 낮출 수 있습니다.

•이것은 주로 돼지가 누운 바닥을 통해 차가운 물을 순환시킴으써 가능합니다. 

•포유모돈은 하루의 대부분을 누워서 보내며, 이러한 행동은 냉장 바닥판의 효과를 가능하게 합니다.

•비육돈을 위해 콘크리트 바닥에 물순환 배관을 설비합니다

•냉수 공급원을 구축하고 배관 연결을 설계하는 기술적 타당성과 함께 자본 및 운영 비용에 대한 경제적 효율을 검토하여야 합니다.

 

 

열 스트레스에 대한 영양학적 고려사항

 

•영양적 조정을 통하여 열 스트레스의 부정적인 영향을 개선하고 동물 생산성을 향상시킬 수 있는 실용적이고 비용 효율적인 기회를 찾습니다.

•일반적인 주로 지방을 늘리고 조단백질 또는 조섬유의 양을 줄임으로써 수행됩니다.

•지방의 소화, 흡수 및 흡수 과정에서 다른 영양소에 비해 열이 가장 적게 발생합니다.

•대장에서 섬유질을 발효하면 열이 발생하고 과도한 단백질을 분해하는 것은 열 생성 증가와 관련이 있습니다. 단백질 및 아미노산 요구량을 정확하게 예측하면 도움이 됩니다 (Patience et al. , 2015).

•열 스트레스로 열 손실을 증가시키기 위해 혈액순환이 변화됩니다.

•위장관은 변화된 혈액 순환를 지원하기 위해 혈관을 수축시키고, 혈액 및 영양 흐름 감소는 장 장벽 기능 장애를 유발합니다.

•장 침윤 항원은 국소 면역 반응을 자극하고 심각할 경우 염증 및 급성기 단백질 반응과 관련된 전신 내 독소혈증을 유발합니다.

•결과적으로 열 스트레스는 대부분 "장 누수"로 인한 면역 반응입니다.

•따라서 장과 투과성을 예방하거나 최소화 하기 위한 식이 전략이 특히 중요하며 항산화제(셀레늄, 비타민 E, 비타민 C 등), 특정 아미노산(예 : 글루타민, 비태인) 및 미네랄(예 : 아연)을 포함합니다.

•또한 면역 조절 효과가 있는 기능 분자는 열 스트레스 동안 생산 손실을 잠재적으로 개선 할 수 있으며 여기에는 크롬과 비타민C가 포함됩니다.

 

 

요약

 

•열 스트레스는 성장, 도체 구성 및 번식등 돼지 산업의 다양한 생산 매개 변수를 손상시킵니다.

•열 스트레스가 향후 돼지 고기 생산 효율성과 품질에 점점 더 부정적인 영향을 미치고 있음을 모두 지적합니다.

•환경을 물리적으로 수정하는 것은 현재 열 스트레스의 부정적인 영향을 완화하기 위해 활용해야 하는 주요 완화 전략이지만 다른 접근 방식에는 식이 수정 및 유전적 개선이 포함됩니다.

 

 

 

 

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