Warunki termiczno-wilgotnościowe

Mgr inż. Sara Dzik,
Dr hab. inż. Tomasz Mituniewicz,

Na warunki termiczno-wilgotnościowe składają się dwie składowe mające kluczowe znaczenie w kształtowaniu mikroklimatu pomieszczeń inwentarskich, czyli temperatura otoczenia oraz wilgotność powietrza.

Rysunek 1. Pisklęta posiadają puch, który nie stanowi dobrego materiału izolacyjnego, dlatego dochodzi u nich do większej utraty ciepła niż u drobiu dorosłego (Mazanowski, 2011; http://www.wysoglad.com.pl)

Parametry te wpływają na warunki cieplne w budynku, lecz również na bilans cieplny zwierząt, procesy termoregulacyjne, a także na wiele wskaźników fizjologicznych (Kołacz i Dobrzański, 2019). Na tej podstawie można wyróżnić określone grupy zwierząt:

Zmiennocieplne (poikilotermiczne)

Zmiennocieplne (poikilotermiczne), czyli zwierzęta o niestałej temperaturze ciała, zmieniającej się pod wpływem temperatury otoczenia oraz aktywności fizycznej; właściwość ta dotyczy większości bezkręgowców, ryb, gadów i płazów (pod wpływem ekspozycji na promieniowanie słoneczne możliwe jest podwyższenie temperatury ciała nawet o 30°C np. w przypadku jaszczurki z rodzaju Liolaemus) (Kaleta, 2013).

Przemiennocieplne (heterotermiczne)

Przemiennocieplne (heterotermiczne), czyli zwierzęta przejawiające właściwości organizmów zmiennocieplnych i stałocieplnych; w niesprzyjających warunkach są one w stanie uporać się z nimi poprzez sezonowe obniżenie intensywności procesów metabolicznych na drodze: hibernacji w niskich temperaturach (tzw. sen zimowy) oraz estywacji w wysokich (tzw. sen letni) (Gołąbek, 2019); właściwość ta dotyczy np. niedźwiedzia brunatnego, nietoperzy, organizmów pustynnych i stepowych.

Stałocieplne (homojotermiczne, endotermiczne)

Stałocieplne (homojotermiczne, endotermiczne), czyli zwierzęta utrzymujące w miarę stałą temperaturę ciała (w wyjątkowo niekorzystnych warunkach termicznych otoczenia mogą tracić zbyt duże ilości ciepła lub mieć trudność w oddawaniu jego nadmiaru) (Kośla, 2001); właściwość ta dotyczy większości ssaków i ptaków.

Termoregulacja u drobiu

Temperatura ciała drobiu mieści się (zależnie od gatunku) między 41,1 i 42,6 (Mazanowski, 2011; Jankowski, 2012). Utrzymanie w zasadzie stałej temperatury ciała jest możliwe dzięki układowi termoregulacyjnemu znajdującemu się w podwzgórzu i składającemu z termoreceptorów, ośrodka termoregulacji oraz efektorów układu. Układ ten dostosowuje ilość ciepła produkowanego oraz usuwanego z ustroju do bilansu cieplnego w otaczającym środowisku (Kołacz i Dobrzański, 2019). U ptaków mechanizm termoregulacji jest zbliżony do ssaków. Różnice wynikają z obecności piór, a także braku gruczołów potowych (Jankowski, 2012).
Ptaki odbierają sygnały dotyczące temperatury za pośrednictwem termoreceptorów (receptory zimna i ciepła) znajdujących się w skórze, mięśniach, drogach oddechowych i podwzgórzu. Termoreceptory mogą reagować na kontakt z przedmiotami o różnej temperaturze lub reagować na promieniowanie (Kośla, 2001). W sytuacji, gdy temperatura krwi ptaków jest podwyższona, termoreceptory są pobudzane i dochodzi do zwiększenia utraty ciepła. Natomiast w przypadku obniżonej temperatury krwi ich aktywność jest hamowana. Prowadzi to do zwiększenia produkcji ciepła. Utrata ciepła z organizmu drobiu dorosłego jest hamowana przez izolację termiczną (upierzenie, puch, tkanka tłuszczowa podskórna). Dobrym izolatorem jest także powietrze, które znajduje się pomiędzy piórami i tworzy powłokę izolacyjną (Jankowski, 2012). Warto podkreślić, iż tłuszcz u brojlerów znajduje się przede wszystkim w jamie brzusznej, więc nie jest materiałem izolacyjnym. Z kolei w przypadku młodych piskląt puch nie stanowi zbytnio dobrej izolacji (Rys. 1) (Mazanowski, 2011).

Rysunek 2. Sposoby wymiany ciepła między ptakami a środowiskiem (https://www.munters.com/)

Wymiana ciepła między ptakami a środowiskiem może następować na drodze: promieniowania (radiacja), unoszenia (konwekcja), przewodzenia (kondukcja) – utrata ciepła poprzez wskazane drogi nazywana jest ciepłem jawnym, natomiast poprzez parowanie (ewaporacja) – ciepło utajone (Rys. 2). W tabeli 1 przedstawiono ilość ciepła jawnego emitowanego przez drób. Jako radiację należy rozumieć utratę ciepła na drodze promieniowania (temperatura ciała ptaków jest wyższa niż temperatura powietrza, a także przedmiotów pochłaniających promieniowanie). Natomiast drób może przyjmować także promieniowanie np. podczas dogrzewania kurcząt promiennikami podczerwieni (Rys. 3) (Kołacz i Dobrzański, 2019). Wymiana ciepła poprzez konwekcję polega na ogrzewaniu przyskórnych warstw powietrza (ciepłe powietrze unoszone jest do góry i na to miejsce napływa zimniejsze). Straty ciepła zależą od temperatury powierzchni ciała ptaka pokrytej piórami, temperatury otoczenia, wilgotności powietrza, prędkości ruchu powietrza i ciśnienia atmosferycznego. Natomiast w przypadku kondukcji wymiana ciepła polega na bezpośrednim zetknięciu się ptaków z podłożem (np. źle izolowana posadzka, zbyt wilgotna lub zbyt ciepła ściółka) (Mazanowski, 2011). Utrata ciepła przez parowanie u drobiu zachodzi za pomocą dróg oddechowych w czasie ziania (zwiększenie częstotliwości oddechów, któremu towarzyszy zwiększony ruch powietrza w górnych drogach oddechowych, co wzmaga parowanie z powierzchni wilgotnych błon śluzowych) (Jankowski, 2012).

Na skutek nadmiernej utraty ciepła lub przegrzania organizmu może dochodzić do licznych niekorzystnych skutków, negatywnie oddziałujących na produkcyjność drobiu, ale także na ich życie i zdrowie (Rys. 4). Co więcej, poprzez zachowanie ptaków producent drobiu może zauważyć, iż np. doszło do spadku temperatury otoczenia (wówczas ptaki gromadzą się i kulą chowając głowę pod skrzydło) lub gwałtowanego wzrostu (ograniczenie aktywności ruchowej, rozproszenie się w pomieszczeniu trzymając skrzydła w oddali od tułowia) (Jankowski, 2012).

Wilgotność powietrza w zootechnice określana jest za pomocą kilku wskaźników: wilgotności bezwzględnej, aktualnej prężności pary wodnej, wilgotności maksymalnej, wilgotności względnej, niedosytu fizycznego wilgotności, niedosytu fizjologicznego wilgotności, punktu rosy. Zawartość wody w powietrzu w budynkach inwentarskich dla drobiu zależy od kilku czynników: ewaporacji fizjologicznej (czyli intensywności parowania z dróg oddechowych ptaków oraz pracowników obsługi), która zależy od gatunku, masy ciała ptaków, zagęszczenia na jednostce powierzchni, temperatury i wilgotności powietrza
w pomieszczeniu; ewaporacji fizycznej (czyli intensywność parowania z mokrych powierzchni w pomieszczeniu, np. ściany, sufitu, podłogi oraz ściółki, wilgotnej paszy), która najczęściej stanowi 10-25% ewaporacji fizjologicznej; pary wodnej z powietrza zewnętrznego, która dostaje się do budynku poprzez system wentylacji (zależy od pory roku i intensywności wymiany powietrza). Podobnie jak w przypadku temperatury powietrza, wilgotność w zależności od poziomu może powodować u drobiu występowanie jednostek chorobowych, urazy czy spadek produkcyjności (Kołacz i Dobrzański, 2019).

Układy termiczno-wilgotnościowe

W praktyce wpływ temperatury i wilgotności powietrza na ptaki należy rozpatrywać łącznie – nie oddzielnie. Oznacza to, że inny wpływ na drób może mieć wysoka wilgotność przy jednocześnie wysokiej temperaturze otoczenia, a inny przy niskiej. Ścisły związek temperatury i wilgotności przede wszystkim jest związany z przewodnictwem cieplnym powietrza wilgotnego – jest ono około 15 razy większe niż w przypadku suchego. Z kolei wraz ze wzrostem wilgotności powierza oddawanie ciepła do otoczenia maleje (Jankowski, 2012). W związku z tym rozpatruje się cztery układy termiczno-wilgotnościowe (Rys. 5):

• Wysoka temperatura – wysoka wilgotność – w przypadku takiego układu należy wziąć pod uwagę, iż ptaki przebywające w pomieszczeniu mają zdecydowanie ograniczoną możliwość utraty ciepła z organizmu poprzez utrudnioną ewaporację. Parowanie z dróg oddechowych może zostać bardzo ograniczone lub zupełnie zahamowane. W konsekwencji może dojść do przegrzania organizmu (zahamowanie wydzielania ciepła z jednoczesnym wzmożonym jego wytwarzaniem), czyli zjawiska hipertermii (udar cieplny). Konsekwencją hipertermii jest zagęszczenie krwi, co skutkuje zatrzymaniem ciepła w ustroju i przegrzaniem narządów niezbędnych do życia. Wówczas ptaki mają przyspieszony oddech, dochodzi do przyspieszenia czynności serca, podwyższonej ciepłoty ciała, biegunek, drgawek, porażenia układu oddechowego, śmierci. Niesie to za sobą szereg konsekwencji, w tym także ogromne straty ekonomiczne. W praktyce występowanie tegoż układu ma miejsce przy dużej obsadzie ptaków i niedostatecznej wilgotności oraz podczas transportu. Warunki sprzyjające to także deszczowe i letnie upały. Za działania zapobiegawcze uznaje się: ograniczenie źródeł ewaporacji, intensyfikacja wymiany powietrza, zmiana ogrzewania statycznego na dynamiczne.
• Wysoka temperatura – niska wilgotność – w przypadku występowania takiego układu ciepło wytwarzane przez ptaki jest tracone na skutek ewaporacji fizjologicznej. Wzrasta ryzyko wysychania i pękania błon śluzowych ptaków, co z kolei sprzyja infekcjom. Może dojść także do nadmiernego wysychania ściółki – ptaki poruszając się, mogą wówczas wzniecać duże ilości pyłu. W konsekwencji może dojść do stanów zapalnych. Znacznie spowalnia to wzrost ptaków. Najczęściej układ ten ma miejsce w pomieszczeniach dogrzewanych, ale może wystąpić także w budynkach ogrzewanych. Wówczas należy upewnić się, że ptaki mają stały dostęp do wody i jednocześnie zwiększyć źródła ewaporacji.
• Niska temperatura – wysoka wilgotność – układ ten ma miejsce, gdy temperatura w budynku jest niższa od optymalnej dla danego gatunku drobiu i jednocześnie wilgotność powietrza jest wysoka. Powoduje to zwiększoną utratę ciepła z organizmu ptaka. Ciepło najczęściej oddawane jest na drodze przewodzenia oraz promieniowania do większej ilości cząsteczek pary wodnej w powietrzu. Prowadzi to do spadku produkcji. Zwłaszcza u młodego drobiu może dojść do utraty odporności. Jeśli wilgotność wzrośnie powyżej 75%, to pióra ulegają zwilgoceniu, następuje zmniejszenie izolacji cieplnej, dochodzi do intensywniejszego wypromieniowania ciepła, przechłodzenia organizmu. Konsekwencją jest oziębienie, które skutkuje zmniejszeniem przyrostów u drobiu rzeźnego, spadkiem nieśności oraz gorszym wykorzystaniem paszy. Ponadto, pojawiają się dogodne warunki do rozwoju mikroorganizmów w powietrzu (niebezpieczeństwo zakażeń drogą kropelkową), zwiększa to podatność na zachorowania grzybicze (skóry, układu oddechowego), obserwuje się wówczas także większe ryzyko występowania chorób krzywiczych. W skrajnych przypadkach (na skutek długotrwałego zimna) może dojść do hipotermii (nadmierne wychłodzenie organizmu zagrażające życiu). Taki układ termiczno-wilgotnościowy powoduje także negatywne skutki dla samego budynku inwentarskiego – przegrody budowlane ulegają nadmiernemu zwilgoceniu oraz może pojawić się korozja. Najczęściej z układem tym mamy do czynienia w obiektach o niskiej ciepłochronności oraz niewłaściwie funkcjonującej kanalizacji, a także wczesną wiosną lub w okresie jesienno-zimowym, kiedy ptaki mają swobodny dostęp do wybiegów. Działaniem zapobiegawczym może być poprawa termoizolacyjna przegród budowlanych, zapobieganie dalszemu wychłodzeniu.
• Niska temperatura – niska wilgotność – układ ten w produkcji drobiarskiej spotykany jest bardzo rzadko. Raczej do takiej współzależności dochodzi w drobnostadkowym chowie kur, kiedy ptaki utrzymywane są zimą w pomieszczeniach o złej izolacji termicznej.
  Zaleca się wówczas intensywne ogrzewanie obiektu (Dobrzański i Kołacz, 1996, Kośla, 2001; Mazanowski, 2011; Jankowski, 2012; Kołacz i Dobrzański, 2019).

Rysunek 3. Dogrzewanie piskląt promiennikami podczerwieni (https://practicalselfreliance.com/)

Rysunek 4. Wpływ wysokich i niskich temperatur na drób (Jankowski, 2012; Kołacz i Dobrzański, 2019)

Rysunek 5. Układy termiczno-wilgotnościowe spotykane w praktyce drobiarskiej

Podsumowanie

Układy termiczno-wilgotnościowe są niezwykle ważnym aspektem mikroklimatu i nie wolno ich pomijać. Głównym powodem jest to, iż pomiędzy temperaturą otoczenia i wilgotnością powietrza a spożyciem paszy i wody występuje pewna zależność. Niezależnie, z którą współzależnością producenci mają do czynienia, niesie to za sobą poważne konsekwencje: spadek efektów produkcyjnych, gorszy stan zdrowia, więcej upadków, straty ekonomiczne. Na wahania temperatury i wilgotności powietrza najbardziej wrażliwe są młode pisklęta, których ośrodek termoregulacji dopiero się wykształca. Dlatego parametry te należy ciągle monitorować i natychmiast reagować, jeśli dochodzi do pewnych odchyleń. Poprawi to nie tylko komfort życia ptakom, ale i umożliwi im lepszy rozwój, poprawi produkcyjność, a w efekcie zaowocuje i przyniesie producentowi lepszy zysk finansowy.