Abstract
Background: Of the multiple
environmental effects that affect animals, those related to climate occupy a
predominant place, due to its changing nature and the physiological
characteristics of each species, to face them. Within this problem, thermal
sensations are one of the main ones that represent the influence of climate on
animal production. Water buffaloes are animals resistant to different
environments, however, they are under stress when exposed to direct solar
radiation or on days when the ambient temperature is high. Objectives. Describe
the characteristics of the climate in Cuba and the anatomical peculiarities
that cause heat stress (HS) in buffaloes. Development:
The climate perspective for the coming years is reported, its impact on production
and the morphological characteristics of the skin that influence the
presentation of HS in water buffaloes in Cuba. Conclusions: The water
buffalo is a resistant animal with anatomophysiological particularities
specific to the species that makes it sensitive to EC due to the combined
impact of high ambient temperature and relative humidity.
Keywords: buffaloes, climate, heat stress, skin, morphological particularities
of the skin (Source:
AIMS)
INTRODUCCIÓN
La especie bubalina fue la segunda en
producción de alimentos en Cuba. Al finalizar el año 2022 se obtuvieron 6
millones 984 mil litros de leche y 2 mil 104,5 toneladas de carne en pie. Con
este objetivo se dispuso de un total de 553 instalaciones. De ellas, 257
lecherías (MINAG, 2023). La mayoría de esas unidades se diseñaron para bovinos
altamente especializados, con características para sistemas de altos insumos,
en suelos de muy baja calidad agrícola y poca sombra en los potreros. En la
actualidad estas instalaciones no brindan las condiciones que satisfagan las
necesidades fisiológicas y eviten el impacto del estrés calórico (EC) para la
crianza del búfalo
El interés creciente en esta especie,
conlleva al tránsito hacia sistemas de producción más sostenibles, cambio que
representa un desafío debido a la complejidad de los agroecosistemas,
especialmente en aquellos lugares, donde la sostenibilidad agroecológica aún no
se logra por completo (Navas, 2023), como es el caso de la ganadería cubana.
El EC es uno de los mayores desafíos
que enfrenta la industria ganadera en las condiciones del trópico. El aumento
de la temperatura ambiente (TA) y la humedad relativa (HR) compromete la
producción animal con consecuencias económicas devastadoras (Chauhan et al.,
2021). La crianza del búfalo de agua bajo condiciones extremas de TA y HR
conduce al EC que evidencia la incapacidad para la respuesta del sistema
termorregulador en esta especie (Rai et al., 2023; Tomar et al.,
2024).
Debido a los cambios en el clima y el
reconocimiento de la ocurrencia del EC en los bubalinos, se plantea a nivel
internacional, la necesidad de la gestión científica para lograr la eficiencia
productiva óptima en la cría de búfalos (Arunpandian et al., 2021). Como
revisiones de la literatura se publicarán una serie de artículos que detallarán
otros aspectos de los efectos del EC en la especie.
El objetivo de esta revisión es
describir las características del clima en Cuba y las peculiaridades
anatómicas, que provocan estrés por calor (EC) en los búfalos
DESARROLLO
Variables climáticas: una fuente para
predecir el estrés calórico en los animales
Los factores ambientales que influyen
en el desempeño de los animales son: TA y HR, elevada, radiación,
precipitación, presión atmosférica, baja velocidad del viento y sus interacciones
(Krishnan et al., 2023). En las
regiones tropicales y subtropicales, los veranos prolongados se caracterizan
por altas TA y HR, lo que produce EC en los animales (Wankar et al.,
2021; Nasr, 2022).
Impacto del cambio climático en Cuba
El impacto del cambio climático sobre
la ganadería afecta de forma directa el bienestar, la salud, la reproducción y
la productividad de los animales y de forma indirecta, por la baja
disponibilidad de alimentos, en su bienestar, salud, reproducción y
productividad, e indirectamente a través de la disponibilidad de alimentos (del Prado et al., 2020).
La Primera Contribución Nacionalmente
Determinada (Actualizada), señaló que el clima cubano transita de su condición
de tropical húmedo a tropical seco, con temperaturas promedio superiores a los
30°C, aproximadamente 1000 mm de lluvia promedio anual y 70 días con precipitaciones,
condiciones que propiciarán el desplazamiento de los paisajes secos de la
región oriental hacia otras zonas del país. La temperatura del aire continuará
incrementándose, que puede llegar a 4,5°C. El mayor calentamiento se producirá
principalmente en el período más cálido del año, señal que será más evidente a
medida que avance el tiempo (Cubano, 2020).
Fonseca Rivera et al. (2024),
informaron que la temperatura media anual durante el año 2023 (Figura 1), fue
la tercera más alta desde 1951, con un valor que superó a la media histórica
del período 1961-1990 (25,6°C) en 1,38°C.
El acumulado promedio de lluvias
(248,6 mm), representó una anomalía estandarizada de 1,28. El periodo lluvioso
(mayo-octubre 2023), concluyó con un gran contraste en su comportamiento entre
la mitad occidental que clasificó como moderadamente seco (promedio de -169,9
mm) y oriental del país, que fue en extremo húmedo (Fonseca Rivera et al., 2024).
,%202024.%20Estrés%20calórico%20en%20búfalos%20de%20agua_archivos/image004.gif)
Figura 1. Temperatura media anual en
Cuba durante el período 1951-2022, la línea roja representa la tendencia lineal
(Fonseca Rivera et al., 2024).
Estrés por calor en el búfalo
El EC se define como un conjunto de
condiciones que surgen de la sobreexposición a los factores ambientales
mencionados anteriormente, donde el animal es incapaz de disipar una cantidad
suficiente de calor para mantener su homeotermia, conspira contra el bienestar
animal y conduce a pérdidas económicas resultantes de la reducción del
rendimiento reproductivo, la productividad y la salud (Mafruchati et al.,
2023).
Cuando los búfalos son expuestos a la
radiación solar directa muestran signos de gran falta de confort, con cambios
de sus funciones biológicas y productivas (Purohit et al., 2020), mayor
susceptibilidad a las enfermedades y en casos extremos, mayor mortalidad (Godde
et al., 2021; Wankar et al., 2021).
Las formas en que un animal
responderá al estrés térmico y el punto en el que comienzan a producirse
pérdidas en la producción, varían ampliamente y dependen de la especie, raza,
edad, potencial genético, estado fisiológico, estado nutricional, talla del
animal y exposición previa, las razas e individuos de altos rendimientos
productivos, son más susceptibles (Godde et al., 2021).
Adaptabilidad, zona termoneutral del
búfalo de agua y valores del índice de temperatura y humedad
Los búfalos de agua, animales
homeotermos, son tolerantes al calor (Costa et al., 2020) y se adaptan
bien a los climas cálidos y húmedos en los que pueden soportar temperaturas
superiores a los 46°C (Marai y Haeeb, 2010), no obstante, dadas sus
particularidades anatómicas y fisiológicas son más susceptibles al estrés
calórico (Purohit et al., 2020).
La temperatura ambiental en el que el
cuerpo de un animal está en equilibrio, es decir, ni gana ni pierde calor, se
denomina “Zona Termoneutral” (ZTN). Para alcanzar la máxima productividad, los
animales necesitan estar dentro de esta (Rai et al., 2022), cuando la TA
la excede, se expone al ganado a condiciones de EC (Mishra, 2021).
Para los búfalos de agua, la ZTN se
ubicó entre 13,0 y 24°C, con HR entre 55 y 65%, la temperatura corporal de los
bubalinos es de 37,8ºC a 38,0ºC (Marai y Haeeb, 2010). No obstante, cuando
excede los 37,5°C a 39°C, se desencadenan respuestas fisiológicas y
conductuales para restaurar la termoneutralidad y prevenir las consecuencias
del EC (Zhang et al., 2020).
Para ello, utilizan algunos ajustes
fisiológicos y de comportamiento que ayudan a conservar la temperatura
corporal, especialmente cuando se encuentran fuera de su ZTN (Pereira et al.,
2020). En Trinidad y Tobago, la temperatura media de la piel del costado y del
dorso de hembras Buffalypso, que dieron origen al rebaño cubano, fue de
34,50±0,23ºC y 34,64±0,19ºC, respectivamente (Dunn et al., 2013).
En el contexto pecuario, se
desarrollaron algunos índices para determinar las influencias resultantes de
los sistemas de producción, como el Índice de Temperatura-Humedad (ITH), que
representa la intensidad de la carga de calor (Kalyan et al., 2022).
Dadas las particularidades anatómicas
de los búfalos, Umar et al. (2021) sugirieron que el ITH fuese
recalibrado para medir el EC, por lo que propusieron que según los parámetros
fisiológicos, hematológicos y bioquímicos que registraron, serían: ITH 68-72
estrés por calor leve, ITH 73-76 estrés moderado e ITH≥77 para estrés por
calor severo, con alteración extrema de la homeostasis, al respecto Sharmam et
al., (2024), consideraron que el ITH óptimo para el bienestar bubalino
estaría en 74,37.
No todas las razas de búfalos
manifiestan igual potencial adaptativo, los animales autóctonos son los más
resistentes debido a su capacidad para afrontar y mantener la productividad en
entornos hostiles. Saravanakumar y Thiagarajan (1992), encontraron que búfalos
Murrah presentaron menor índice de tolerancia al calor (74,52) en comparación
con los Surti (76,90) y un grupo no racial (82,47), quienes resultaron ser los
más tolerantes.
En Filipinas, Maylem et al. (2023), al analizar la
adaptabilidad de los búfalos nativos en comparación con las razas importadas de
Italia, Brasil y Bulgaria, observaron que durante la época de temperaturas
ambientales extremas, los animales autóctonos presentaron menos variabilidad
fisiológica con una diferencia significativa (p<0,001) en la frecuencia del
pulso, no así en la temperatura rectal (p>0,001), en cuanto a la expresión
del gen HSP70 fue significativamente mayor (p<0,05) en las razas importadas,
por lo que los autores defendieron la participación de los búfalos nativos,
como una prioridad, para el mejoramiento genético del rebaño nacional, con el
objetivo de incrementar la producción, aun cuando otras razas importadas se
habían adaptado al clima tropical filipino en menor medida.
Particularidades morfológicas de la
piel de los búfalos
Capa de piel y pelos
A diferencia del ganado Bos taurus
o Bos indicus, la piel de los búfalos tiene características que pueden
representar ventajas/desventajas en ciertos climas. En esta especie se produce
una intensa respuesta fisiológica a la radiación solar directa y su estructura
tiene un papel clave en su termorregulación, debido al sistema nervioso
simpático (incluidos los termorreceptores), que percibe y transmite estímulos
al área preóptica (Mota-Rojas et al., 2021a).
Los rasgos anatómicos de la piel que
provocan esas respuestas fisiológicas son: color negro, espesor de la
epidermis, densidad del pelo y menor número de glándulas sudoríparas y sebáceas
(Bhakat, 2020), en la Figura 2 se representan las principales diferencias de la
piel de búfalos y vacunos.
Color negro de la piel: Tienen una alta concentración
de melanina en las células basales de la piel y el pelo. En búfalos de agua de
Taiwán los promedios fueron de 0,407±0,306 μg/mg y 2,734±2,409 μg/mg,
respectivamente, que absorbe el calor lo que provoca el incremento de la
temperatura corporal (Pi-Hua et al., 2009). Ibrahim y Hussin (2018)
expresaron que los melanocitos son de mayor diámetro (10-10,5 μm±0,2), que
en los vacunos (8-8,5 μm±0,1).
,%202024.%20Estrés%20calórico%20en%20búfalos%20de%20agua_archivos/image006.gif)
Figura 2. Diferencias en la
estructura de la piel de bubalinos y bovinos (Mota-Rojas et al., 2023).
En las regiones tropicales, si bien
el color negro de la piel los protege, al atrapar los rayos ultravioletas
impidiendo que penetren a través de la dermis hasta capas de tejidos más
internos, también los hace más susceptibles al EC, porque la piel y el pelaje
de color oscuro absorben concentraciones más altas de radiación ultravioleta
(Marai y Habeeb, 2010; Bertoni et al., 2019ab).
Grosor de la piel: En los búfalos, los
promedios del grosor de la piel, la epidermis principal, la epidermis
papilomatosa y el estrato córneo fue 6,5 mm, 50, 115 y 11 μ
respectivamente, mientras que, en los vacunos, las medidas de estas variables
fueron 4,3 mm, 51 y 5 μ en el mismo orden (Hafez et al., 1955).
El-Shafey et al. (2017), manifestaron que el grosor de la epidermis, la
epidermis papilomatosa y las capas reticulares de búfalos egipcios, fueron
178,06 μm, 831,86 μm y 3304,9 μm respectivamente. En hembras
Murrah, el grosor de la piel fue de 6,03±1,16 mm (Vilela et
al., 2022).
El espesor de la piel no es igual en
todas las razas bubalinas, Saravanakumar y Thiagarajan (1992), en animales
Murrah, Surti y búfalos no raciales, expresaron que fue de 8.0740, 8.9185 y
8.6650 mm, mientras que las epidermis midieron 144.06, 117.74 y 144.11 µm,
respectivamente. Según Muralidharan, y Ramesh (2005), en animales de la raza
Murrah, las capas de la dermis, papilar y reticular fueron mayores que en
búfalos mestizos de esta raza, con medidas de 1,18±0,06 mm y 4,91±0,06 mm, en
comparación con 1,15±0,03 mm y 3,74±0,06 mm para los animales cruzados.
Cantidad de folículos pilosos, pelaje
escaso: Según
la de edad, se observaron diferencias en el número de folículos pilosos por cm2/de
piel, en un embrión de cinco meses (10560), una cría al nacer (1248) y un
búfalo adulto (400), cada folículo piloso se acompañó de dos grandes glándulas
sebáceas lobuladas en los bubalinos (Hafez et al., 1955).
A diferencia del género Bos
que tiene aproximadamente 1000 pelos/cm2, los búfalos de agua
presentan entre 100 y 200 pelos/cm2 (Upadhyay y Chaiyabutr, 2017),
la densidad de pelo, en hembras Murrah fue de 2,0±0,26 mm2 (Vilela et
al., 2022). La cantidad promedio de folículos pilosos en los búfalos, fue
de 135-145 folículos/cm2, menor que en los animales Cebú en los que
se observaron 3000 folículos/cm2, esta característica facilita la
disipación del calor, pero reduce la capa de pelaje reflectante en la epidermis
y los hacen más susceptibles a las radiaciones visibles e infrarrojas, que se
absorben y transmiten más, debido al color negro de la epidermis (Mota-Rojas et
al., 2021a).
Shafie y Omran (2018) informaron que
bucerros en dos condiciones térmicas artificiales diferentes (A: 40°C) y (B:
25°C), tuvieron una cantidad total de pelos/por cm2 de 449,50 y
915,00, respectivamente, esta disminución del número de pelos bajo EC de
457,5/cm² se produjo para distribuir fácilmente el calor y disminuir la carga
de temperatura más alta.
Glándulas anexas
Glándulas sudoríparas: Marai y Haeeb (2010)
mencionaron que los búfalos tienen un mecanismo de evaporación menos eficiente
para disipar el calor debido a su reducida capacidad de sudoración, por lo que
son susceptibles a sufrir estrés térmico, para lograr disipar el calor recibido
y regular su temperatura, inician diferentes respuestas conductuales, como la
búsqueda de sombra o la inmersión en el agua o en charcos.
El número de glándulas sudoríparas
por cm2 de piel fue de 394 en los búfalos y 2633 en los bovinos,
esto se debe a que están altamente correlacionadas con el número de folículos
pilosos (García et al., 2022), por esta razón, la pérdida de calor a
través de la piel es mayor en las vacas y por respiración en los búfalos
(Aggarwal y Upadhyay, 2013).
Las dimensiones de las glándulas
sudoríparas en los búfalos son el doble de tamaño que, en el ganado vacuno,
(0,247 cm2 y 0,124 cm2 respectivamente) posiblemente
compensando la falta de glándulas funcionales (Upadhyay, y Chaiyabutr, 2017).
La longitud, circunferencia y superficie de estas glándulas en los bubalinos
fue de 0,58; 0,47 y 0,276 mm2, y en bovinos de 0,47; 0,26 y 0,124 mm2.
La superficie glandular en los búfalos fue de 1,07cm2/de piel y 3,08
cm2/de piel en ganado vacuno.
La tasa de sudoración se puede
modificar según la temperatura ambiental, como demostró un estudio en el que
búfalos Mediterráneos que estaban expuestos al EC, la incrementaron (grupo
control: 320,18 g/m2/h; grupo estrés por calor: 493,13 g/m2/h)
(Pereira et al., 2020).
La comparación de los números medios
de glándulas sudoríparas entre Murrah, Surti y búfalos no raciales, brindó
cifras de 254,3; 163,9 y 224,5/cm2 de área de la piel y difirieron
significativamente. Raghav et al. (2022) informaron que fueron
significativamente mayor (p<0,05) en búfalos (123±3,15 μm) y más
pequeñas en los caprinos (50,33±2,85 μm). Según Vilela et al., (2022) el tejido activo de las
glándulas sudoríparas de búfalas Murrah adultas, fue de 1,57±0,38 %.
Glándulas sebáceas: El búfalo de agua, presenta
glándulas sebáceas bien desarrolladas, con mayor actividad que en el ganado
vacuno (Shafie y El-Khair, 1970). El sebo secretado, es una sustancia grasa que
emerge en la superficie de la piel y la cubre como un lubricante, haciéndola
resbaladiza para el agua y el barro.
A su vez, al licuarse durante el
calor, se vuelve más brillante e irradia muchos de los rayos solares lo que
provoca la eliminación del exceso de calor en los búfalos. Igualmente, el
producto de las glándulas sebáceas junto con la capa superior gruesa y cornea
de la piel, previenen la absorción del agua y los solutos, lo que proporciona
protección a los animales de los posibles efectos dañinos de compuestos
químicos que puedan estar presente en el agua (Marai y Habeeb, 2010).
El número de glándulas sebáceas/mm2
fue menor en los búfalos (2,47/mm2) que en los bovinos (5,13/mm2)
(Ibrahim y Hussin, 2018), pero con un suministro más rico de vasos sanguíneos y
capilares (Shafie, y El-Khair, 1970).
Raghav et al. (2022), expresaron que el diámetro
de las glándulas sebáceas fue significativamente mayor (p<0,05), en los
búfalos (109,83±6,14 μm) que en los caprinos (61,16±2,42 μm) y que el número de estas
glándulas/mm2 fue menor en bubalinos (0,76 ±0,05) que en los en equinos
(3,10±0,24), mientras que Vilela et al., (2022) informaron que el tejido
activo de las glándulas sebáceas en hembras Murrah fue de 1,08±0,39%.
El calentamiento global es un desafío
actual para los sistemas ganaderos en Cuba y el resto del mundo, en el que se
incluye la cría del búfalo, por lo que es necesario mantener en las unidades de
producción y según las características de cada especie, los indicadores
climáticos, como la TA, HR, iluminación y ventilación, ya que se estima que
entre 10-30% de la productividad animal está determinada por el microclima
(Kiktev et al., 2021).
El conocimiento de la anatomía
animal, es una habilidad crucial que implica comprender la estructura
fisiológica y la función de los animales que se utilizan en la industria de
producción de alimentos. Los rasgos de la piel explican por qué los búfalos
necesitan sombra, zonas de inundación, charcos y humedales como mecanismos
preferenciales adicionales de termorregulación. (Mota-Rojas et al., 2021b).
El conocimiento consensuado en la
literatura, acerca del impacto del EC en esta especie, a partir de sus
características anatómicas, posibilitará comprender el impacto del cambio
climático en sus procesos de termorregulación, como base para la optimización
de su producción en el territorio cubano.
CONCLUSIONES
En Cuba el impacto del calentamiento
global, el comportamiento de los factores climáticos, la vulnerabilidad al
estrés calórico por las particularidades morfofisiológicas de la especie y los
sistemas de producción que se utilizan, extensivo sin control y semi-intensivo,
constituyen un desafío para la cría del búfalo de agua.
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Contribución
de los autores
Concepción y diseño de la investigación: AMV, ALV, HPE;
análisis e interpretación de los datos: A AMV, ALV, HPE; Redacción del artículo: AMV, ALV, HPE.
Conflicto
de intereses
Los
autores declaran que no existen conflicto de intereses.
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, Adela Labrada
Velázquez **