Vorhersage der Hitzestressreaktion bei Milchkühen anhand von Milch-Mittel-Infrarot-Spektren

Warum Sommerhitze für Milchkühe wichtig ist

Mit der Zunahme von Hitzewellen durch den Klimawandel haben Milchkühe zunehmend Probleme, sich abzukühlen. Hohe Temperaturen führen zu Unwohlsein, verringern die Milchproduktion und beeinträchtigen die Existenz der Landwirtinnen und Landwirte. Gleichzeitig ist es überraschend schwierig, einzelne Tiere zu identifizieren, die besonders unter Hitze leiden — das erfordert meist zusätzliche Sensoren oder Umweltmessungen. Diese Studie untersucht eine clevere Abkürzung: die Chemie der Milch selbst, die bei routinemäßigen Tests gemessen wird, zu nutzen, um sichtbar zu machen, wie stark jede Kuh auf Hitze reagiert.

Die Geschichte der Hitze aus einem Glas Milch lesen

In vielen Milchregionen wird die Milch jeder Kuh bereits mehrmals im Jahr mit mittel-infrarotem Licht untersucht — ein Verfahren, das die detaillierte chemische Zusammensetzung offenlegt. Die Autorinnen und Autoren vermuteten, dass, wenn Hitzestress die Milchzusammensetzung verändert, diese Veränderungen in den Mittel-Infrarotspektren eine erkennbare Signatur hinterlassen. Anstatt neue Sensoren im Stall zu installieren oder Rektaltemperaturen zu messen, könnten bestehende Milchaufzeichnungen genutzt werden, um einzuschätzen, wie stark jede Kuh von Hitze betroffen ist. Das würde die Überwachung von Hitzestress günstiger, leichter skalierbar und unabhängig von Wetterstationsdaten machen, die oft nicht widerspiegeln, wie heiß es tatsächlich in den Ställen wird.

Warme Euter und Milchveränderungen in Verbindung bringen

Die Forschenden sammelten Daten von 399 Holsteinkühen auf fünf belgischen Betrieben während sommerlicher Hitzewellen und in ruhigeren Herbstperioden. Beim Melken maßen sie mit einer Infrarotkamera die Oberflächentemperatur jedes Euters — ein nicht-invasiver Ersatz für die Körpertemperatur. Gleichzeitig analysierten sie Milchmenge und -zusammensetzung, darunter Fett, Protein und Magnesiumgehalt. Durch den Vergleich der Hitzewellenaufzeichnungen mit Tausenden historischen Milchtests derselben Betriebe berechneten sie, wie stark die Milchmerkmale jeder Kuh von dem abwichen, was unter normalen, komfortablen Bedingungen zu erwarten wäre.

Komplexe Daten in einen Hitzestress-Score verwandeln

Aus diesen Messungen entwickelten die Forschenden zwei Arten von Vorhersagemodellen, die ausschließlich auf den Milchspektren basieren. Das erste Modell schätzte die Euteroberflächentemperatur und fragte im Grunde: „Wie heiß ist diese Kuh wahrscheinlich?“ Es sagte die gemessenen Temperaturen mit einem typischen Fehler von etwa zwei Dritteln eines Grad Celsius vorher. Das zweite Modell ordnete Milchproben in drei Gruppen ein: deutlich von Hitze betroffen, eindeutig nicht betroffen oder in einer Zwischenzone „unsicher“. Zwar nicht perfekt, klassifizierte es Kühe in etwa sechs von zehn Fällen korrekt und verwechselte stark betroffene Tiere nur selten mit eindeutig unbetroffenen. Die Forschenden kombinierten beide Ansätze zu einem dreistufigen Hitzestress-Reaktionsscore und wendeten ihn auf mehr als eine Million routinemäßiger Milchproben aus den Jahren 2020 bis 2022 an.

Was großflächige Muster zeigen

Als der kombinierte Score gegen einen standardisierten Hitzeindex, der Temperatur und Luftfeuchte kombiniert, aufgetragen wurde, zeigte sich ein klares Muster. Bei niedrigen Indexwerten traten praktisch nie Anzeichen von Hitzestress auf, die Reaktionen stiegen jedoch, sobald die Durchschnittsbedingungen Niveaus erreichten, die typischerweise mit Unbehagen verbunden sind. Das Modell hob bekannte Risikofaktoren hervor: Kühe in früher Laktation, solche mit hoher Milchleistung und ältere Tiere wiesen tendenziell höhere vorhergesagte Hitzestress-Scores auf. Außerdem offenbarte es große Unterschiede zwischen Betrieben bei ähnlichen Wetterbedingungen, was darauf hindeutet, dass lokale Stallbedingungen, Schattenverhältnisse, Managementpraktiken — ebenso wie die Genetik — stark beeinflussen, wie Kühe mit Hitzewellen umgehen.

Was das für Landwirte und Zucht bedeutet

Die Studie zeigt, dass ein einzelner Milchtest genug Informationen enthalten kann, um Kühe zu markieren, die unter Hitze leiden, ohne zusätzliche Ausrüstung oder Mehrkosten. Obwohl die Vorhersage noch formell validiert und verfeinert werden muss, verhält sie sich bereits im Einklang mit biologischen Erwartungen und früheren Studien. Praktisch könnte dieser Ansatz Landwirtinnen und Landwirten helfen, besonders gefährdete Tiere zu identifizieren, Kühlstrategien im Stall gezielter einzusetzen und Zuchtprogramme zu unterstützen, die hitzetolerantere Kühe begünstigen — alles durch intelligentere Nutzung der Daten, die ohnehin bereits gesammelt werden.

Zitation: Lemal, P., Grelet, C., Dehareng, F. et al. Prediction of heat stress response in dairy cows using milk mid-infrared spectra. Sci Rep 16, 14258 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39287-9

Schlüsselwörter: Hitzestress, Milchkühe, Milch-Infrarotanalyse, Tierwohl von Kühen, Klimawandel und Nutztierhaltung