Dr inż. Ryszard Gilewski
Prof. dr hab. Stanisław Wężyk

Największym producentem mięsa drobiowego jest Unia Europejska, odchowująca ok. 6 mld kurcząt brojlerów/rok. W konwencjonalnych systemach produkcyjnych, 43-dniowe kurczęta, osiągają około 2,5 kg ubojowej masy. Obecna ekonomiczna sytuacja wymusza coraz większą ilości brojlerów utrzymywanych przez producentów, by ich działalność była opłacalna. Niektórzy z nich produkują rocznie po ok. 2 mln ptaków (6 brojlerni x 6 stad/50.000 brojlerów/rok). Przy takich ilościach, producent nie jest w stanie obserwować bezpośrednio wszystkich swoich ptaków, zajmując się równocześnie różnymi innymi problemami, jak np. klimatyzacją, dostawą paszy i wody, elektrycznością, oświetleniem itp. Codzienna kontrola dobrostanu brojlerów pochłania kilka godzin dziennie. Wg Geers i in., (1985), niezależnie od sposobu produkcji, najważniejszym czynnikiem w osiągnięciu dobrych wyników produkcyjnych i stanu zdrowotnego ptaków jest producent.

Dostęp do paszy, wody i odpowiednia temperatura w brojlerni, są podstawowymi warunkami uzyskania dobrego zdrowia i dobrostanu ptaków, dlatego producenci muszą się szybko orientować we wszelkich ograniczeniach występujących w tym zakresie. Niezależnie od stanu technicznego urządzeń do karmienia i pojenia drobiu, należy je ciągle sprawdzać, wykorzystując w tym celu nowoczesną aparaturę.
O ile 20 lat temu, atrakcją było posiadanie w torbie osobistego komputera, to obecnie nowoczesne urządzenie, o szerokim wachlarzu działań, mieści się w kieszeni. Ewolucja w świecie w dziedzinie cyfryzacji i informatyki, znacząco wpływa na postęp w rolnictwie. W produkcji drobiarskiej, w ostatnich kilku latach nastąpiła eksplozja nowych systemów oprogramowania, urządzeń monitorujących zachowanie się drobiu, przetwarzania i kierowania energią (van Evert i in., 2017).

Metoda Precyzyjnego Chowu Zwierząt (Precision Livestock Farming – PLF), polega na technologicznej ocenie przebiegu chowu towarowego. PLF zakłada, że w pełni zautomatyzowany, stały monitoring zwierząt, ułatwi producentom wykrywanie i kontrolę w czasie rzeczywistym, stanu zdrowia i dobrostanu drobiu oraz umożliwi mu wykorzystanie tych informacji, do prowadzenia fermy. Metoda ta wykorzystuje kamery, mikrofony i inne detektory (czujniki) umieszczone tak blisko ptaków, by zastępowały one oczy i uszy producenta w monitorowaniu kurcząt-przez 24 godziny/ dobę, przez cały okres odchowu. Zastosowanie precyzyjnych narzędzi w chowie drobiu wymaga połączenia uzyskanych danych, z biologicznymi reakcjami kurcząt-w ocenianym czasie.
Analizie poddano wpływ PLF na sektor drobiarski, począwszy od naukowych badań i ferm, towarowych z uwzględnieniem nowych technologii, które w przyszłości będą wykorzystywane na fermach do analizy danych, tworzących dla producentów-wartość dodaną.

Precyzyjny Chów Zwierząt (PLF)

Wg Norton i Barckmans (2018), PLF są nowymi rozwiązaniami monitorowania zwierząt i poprawy wydajności pozyskania mięsa i jaj. W ten sposób utworzono systemy oparte na automatycznym, ciągłym monitorowaniu i kontrolowaniu zdrowia, dobrostanu ptaków, ich produkcji/reprodukcji oraz jak wpływa na nie poziom produkcji. Pojęcie czasu właściwego/rzeczywistego, jako części systemu zarządzania, ma zasadnicze znaczenie.

W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie automatyzacją monitorowania czynników wpływających na poziom dobrostanu zwierząt (Norton i Barckmans, 2018). Bada się nasilenie i rodzaj głosów wydawanych przez drób, związanych z poziomem dobrostanu, warunkami temperaturowymi i socjalnymi, wydziobywaniem piór, stresem, chorobami i tempem wzrostu. W analizie dźwięku, wykorzystywany jest monitoring zachowania się zwierząt w pomieszczeniach inwentarskich. Kamery i mikrofony, montowane nie na zwierzętach, nie działają stresogennie. Dawniej ważne biologiczne cechy, dotyczące zdrowia, dobrostanu i parametrów wzrostu zwierząt np. wykorzystując je do szacowania masy ciała, oceny budowy i wad ruchu brojlerów oraz pomiaru czasu przeznaczonego na spożycie paszy i wody.
Metoda PLF obejmuje jednoczesny pomiar zmiennych cech u drobiu oraz zarodków w ich środowisku, wraz z wdrażaniem dynamicznych modeli w określonym czasie, do monitorowania i sterowania warunkami środowiska (Beckmans, 2006). Badania PLF wykazały jego możliwości monitorowania i kontrolowania różnych procesów-od pszczół do drobiu, trzody chlewnej i krów. Opracowano dostępne na rynku narzędzia, które łączą informacje audio i/lub video, w automatycznym systemie online, by monitorować, modelować i zarządzać biologicznymi reakcjami zwierząt.

  • System PLF opiera się na następujących, podstawowych zasadach:
    zdolność do ciągłego pomiaru, na odpowiednim poziomie częstotliwości, zdarzeń w fermie (dźwięk, obraz i warunki środowiska),
  • matematyczny model, przewidujący wystąpienie w określonym czasie różnych złożonych i dynamicznych reakcji na fermie, które można analizować,
  • jedna lub więcej zmiennych (np. poziom stresu cieplnego), które mogą być jednoznacznie powiązane ze zmienną cechy, związanej np. temperaturą skorupy jaj, tętnem i ruchem zarodka, monitorowanym w określonym czasie,
  • jeśli to możliwe: przewidywane wyniki kontroli, umożliwiające w określonym czasie zarządzanie docelowymi reakcjami i sterowanie dynamiką zmiennej cechy.

W prawidłowej ocenie reakcji biologicznych rozróżnia się następujące programy analizowania taką metodą:

  1. rejestracja bio-sygnału za pomocą czujnika;
  2. wstępne przetwarzanie danych sygnału w określonym czasie;
  3. identyfikowanie szeregu zdarzeń, poza monitorowanymi biosondami;
  4. klasyfikacja zdarzeń na podstawie ich charakterystycznych cech;
  5. korelacja ocenionych zdarzeń z charakterystyką danych wyjściowych.

Takie podejście jest podstawą opracowania nowych metod monitorowania i zarządzania aparatem wylęgowym i środowiskiem rosnących kurcząt.

Zastosowanie metody PLF w produkcji drobiu

Monitorowanie wideo-kamerą zachowania się brojlerów

Czujniki informujące o przeciętny warunkach środowiskowych w brojlerni, nie mogą się opierać na pomiarach interakcji między zwierzętami i mikroklimatem. Dlatego dla oceny systemu PLF, opracowano w Holandii przyrząd o nazwie eYeNamic. Stałe użytkowanie kamer do monitorowania stada brojlerów umożliwia wykrywanie ich codziennych problemów. W typowej brojlerni umieszczone na suficie 4 kamery, informują o rozmieszczeniu kurcząt na podłodze (de Montis i in., 2015). Na podstawie algorytmu, porównuje się faktycznie określony rozkład kurcząt, z ich przewidywanym przebywaniem w czasie dnia. Gdy rzeczywista zmierzona wartość, różni się o 25% od przewidywanej, producent zostaje zaalarmowany o wystąpieniu w brojlerni problemu, takiego jak np. o awarii linii do pojenia (Kashiba i in., 2013).
Badania urządzeniem eYeNamic (Penz-Fernandez i in., 2017), ujawniły korelacje między wskaźnikami aktywności i rozmieszczeniem kurcząt na podłodze a problemami dobrostanu, w szczególności zmianami stawu skokowego i podeszwy stopy. Zależność między odchyleniami wzorca a oceną uszkodzeń podeszwy stóp – jest dodatnia, co wskazuje, że u ptaków mających skłonność do skupiania się przez długi okres, rośnie szansa na uszkodzenia opuszki stopy. Z drugiej strony, znaleziona relacja pomiędzy odchyleniami w schemacie aktywności kurcząt a oceną zapalenia stawu skokowego, jest ujemna, co wskazuje, że wyższa aktywność stada – zmniejsza wystąpienie tej wady. Wiąże się to z monitorowaniem kamerami, zwanym optycznym przepływem, badanym w Uniwersytecie w Oxfordzie (Dawkins i in., 2013). Metoda polega na ogólnym przepływie obrazów ptaków oraz jego zmienności, pochylenia i spłaszczenia. Uzyskane wyniki można skorelować ze wskaźnikami zdrowia i dobrostanu, gdy pojawiają się objawy choroby, a postawiona diagnoza jest mało przekonywująca.

Ocena zachowania się brojlerów na podstawie analizy dźwięku

Mikrofony i kamery mają tę zaletę, że nie mając kontaktu ze zwierzętami, nie są stresogenne. Ponadto umożliwiają obserwację wielu zwierząt/grup w tym samym czasie, a sprzęt, może być używany do monitorowania różnych cykli produkcyjnych. Jego cena rozkłada się na wiele zwierząt i wiele cykli produkcyjnych. W kurniku, mikrofony można wykorzystać do monitorowania nieśnych kur, utrzymywanych na różnych poziomach np. – system wolierowy, natomiast kamery przymocowane do sufitu kurnika, mają pole widzenia ograniczone tylko do obrazu widzianego z góry. Potwierdza to zasadność wykorzystania dźwięku, w monitorowaniu aktywności kurcząt w brojlerni.
Kontrola dźwięku ma przewagę nad kontrolą obrazu, bo nie wymaga światła, a cała powierzchnia podłogi jest monitorowana.

Zastosowanie analizy dźwięku do oceny aktywności pola widzenia brojlerów

Podczas cyklu produkcyjnego na fermie brojlerów, trzema mikrofonami, rejestrowano w sposób ciągły odgłosy akustyczne, a trzema kamerami – mobilną aktywność brojlerów. Z brojlerni usunięto wszystkie źródła dźwięków z bardzo hałaśliwym tłem np. nagrzewnice, wpływające na dokładność oceny mocy akustycznej. Korelację między aktywnością a mocą akustyczną, obliczono na podstawie informacji pochodzących z pierwszych 21 dni życia brojlerów, w okresach świetlnych. Z badania usunięto okresy życia, w których było dostępnych mniej niż 95% informacji z kamery i mniej niż 50% informacji dźwiękowych. Korelacja między obrazami z kamer a dźwiękami zarejestrowanymi przez mikrofony, monitorujące dany region, wyniosła 80,5%/12,8%, 75,5%/10,3% i 58,6%/16,5%. Wyniki uzyskane z pierwszej i drugiej kamery oraz mikrofonu wskazują, że dźwięk może być użyty do oceny mobilnej aktywności kurcząt w brojlerni, a moc akustyczna, może być użyta jako zmienna cecha, służąca do wykrywania problemów związanych z dobrostanem i zdrowiem. Z wiekiem ptaków, zaobserwowano proporcjonalny spadek wartości współczynników korelacji.

Monitorowanie dźwiękiem wzrostu kurcząt

Kolejnym aspektem o dużym znaczeniu, jest tempo wzrostu kurcząt, informujące o produkcyjności fermy i opłacalności produkcji. Średnią masę kurcząt w stadzie, ocenia się ręcznie lub automatycznie, na podstawie losowo wybranej grupy ptaków. Ręczny pomiar masy ciała reprezentatywnej liczby brojlerów jest czaso- i pracochłonny, ponieważ w brojlerni jednorazowo odchowuje się nawet 50 000 ptaków. Obecnie w wielu fermach, kurczęta waży się automatycznie, wagą umieszczoną na podłodze brojlerni, ale uzyskana tą metodą dokładna masa ptaków wchodzących na wagę, jest bardzo wysoka, lecz nie obejmuje wszystkich ptaków w stadzie.
Dokładność automatycznego ważenia jest ograniczona, gdyż:

  • ciężkie kurczęta nie wchodzą na wagę pod koniec okresu odchowu,
  • dolność poruszania się, szybko rosnących brojlerów, spada wraz z ich wiekiem.

Chore, kulawe i bardzo ciężkie ptaki są mniej mobilne. Podczas realizowania projektu EU-PLF (EU-PLF, 2016), dźwięki nagrane dostępnym na rynku, specjalnym urządzeniem (Sound Talks), pozwoliły ustalić wyraźną i odwrotnie proporcjonalną zależność między najwyższą częstotliwością dźwięków wydawanych przez brojlery, a ich masą ciała.

Kolejnym wyzwaniem dla producentów jest utrzymanie w brojlerni, optymalnej strefy cieplnego komfortu dla brojlerów, których produkcyjność jest w dużym stopniu zależna od temperatury, względnej wilgotności, jakości powietrza i ściółki oraz wymiany powietrza. Broilery, w zależności od wieku, utrzymywane są w różnej temperaturze i wilgotności względnej, a ściśle kontrolowane środowisko poprawia ich zdrowie, dobre samopoczucie i produkcyjność, dlatego czynniki te są kontrolowane i regulowane zautomatyzowanymi systemami. Z badań wynika, że brojlery dobrze przyrastają w szerokim zakresie względnej wilgotności, lecz nagłe jej zmiany szybko i negatywnie wpływają na jakość ściółki, skutkując obniżeniem jakości tuszki i wystąpieniem wad nóg i stóp. Istotnym problemem dobrostanu brojlerów, jest zapalenie skóry ich stóp, charakteryzujące się zmianami skórnymi, począwszy od przebarwień skóry – do martwicy naskórka.
Zmiany skórne, ułatwiają bakteryjne skażenia, które wpływają na zdrowie i poruszanie się ptaków, utrudniając dotarcie do paszy i wody, obniżając ich dobrostan. Ponieważ zdrowie ptaków w dużym stopniu zależy od ich dobrego samopoczucia, w ostatnich latach poczyniono znaczne postępy w opracowaniu nowych wskaźników i procedur oceny stanu zdrowia i dobrostanu drobiu. Stosując na dużą skalę, rankingową ocenę żywych ptaków, obserwuje się ich mobilność. Ocena poziomu dobrostanu brojlerów jest bardzo praco- oraz czasochłonna, ale dzięki niej można przewidzieć pojawienie się u ptaków zapalenia skóry stóp i kulawizny.

Stosowanie lub niestosowanie antybiotyków

Zaniechanie stosowania antybiotyków, nie zawsze sprzyja osiągnięciu wysokiego dobrostanu drobiu (O’Keefe, 2018).
Obecne, światowe standardy produkcji zwierzęcej są przeciwne stosowaniu antybiotyków, stwarzając możliwość konfliktu, między programem produkcji kur nieśnych i brojlerów a dobrostanem w chowie ptaków. WATT Global Media, 1.02.2018 r.
w Atlancie (USA), na Międzynarodowej Wystawie Produkcji i Przetwórstwa (IPPE), przeprowadziło panelową dyskusję nt. dobrostanu kur nieśnych i brojlerów. Jednym z głównych założeń GAP (Partnerstwo Produkcji Zwierzęcej), wszystkich programów dobrostanu zwierząt, jest zakaz stosowania antybiotyków w chowie zwierząt oraz niedodawania do paszy ubocznych produktów pochodzenia zwierzęcego i hormonów. Oznacza to, że jeśli ptaki zachorują i są leczone antybiotykami, wypadają z programu GAP, a mięso pochodzące od brojlerów lub jaja zniesione przez kury leczone antybiotykami, muszą być wprowadzane do obrotu na innych warunkach. Stawia to producenta jaj w trudnej sytuacji, szczególnie gdy jego stado kur terapeutycznie potraktowano antybiotykami na początku nieśności.
W dyskusji dr Suzanne Dougherty, wiceprezes Amerykańskiego Stowarzyszenia Patologów Ptaków i konsultant weterynarii z Pecking Around Consulting powiedziała, że zakaz stosowania w produkcji drobiarskiej – jest pozytywny dla branży, ale są takie sytuacje,
w których trzeba ptaki leczyć. Z etycznego punktu widzenia lekarza weterynarii i producenta drobiu, leczenie chorych ptaków jest uzasadnione, ale program GAP karze ekonomicznie tych – którzy leczą chore ptaki. Dlaczego GAP nie uznaje, że skażone bakteryjnie ptaki będą wymagały leczenia? Uznanie tego za oczywisty fakt, pozwoliłoby uważać za rozsądne, terapeutyczne stosowanie antybiotyków, umożliwiając ptakom – osiągnięcie wysokiego dobrostanu.
„Nasza branża jest bardzo otwarta na współpracę i my (lekarze weterynarii) przeszliśmy z producentami długą drogę w osiąganiu w chowie drobiu – dobrostanu” – powiedziała dr Dougherty. „To jeden z tych problemów, o których musimy nieustannie rozmawiać i przekonywać, że jest on dla ptaków niezbędny”.

Wnioski

Systemy PLF zaczynają działać na towarowych fermach, a ich urządzenia monitorują, coraz więcej i dokładniej – zdarzeń. Zmniejszone czaso– i pracochłonne metody monitorowania drobiu, pomagają wykrywać pojawiające się w jego chowie problemy i ograniczają stres. Ułatwiają producentowi szybkie rozwiązywanie problemów, informując go na bieżąco o sytuacji w stadzie. W miejsce kwestionowanych przez konsumentów w chowie drobiu antybiotyków, należy wprowadzić inne środki przeciwdrobnoustrojowe.