Прогнозирование реакции на тепловой стресс у молочных коров с использованием среднеинфракрасных спектров молока

Почему летняя жара важна для молочных коров

По мере того как волны жары становятся всё более частыми из‑за изменения климата, молочным коровам всё труднее сохранять прохладу. Высокие температуры вызывают дискомфорт, снижают удои и влияют на доходы фермеров. При этом отслеживать, какие отдельные коровы страдают сильнее всего от жары, удивительно сложно — обычно для этого требуются дополнительные датчики или измерения окружающей среды. В этом исследовании рассматривается хитрый обходной путь: использование химического состава самого молока, измеряемого в ходе рутинных испытаний, чтобы выявить, насколько сильно каждая корова реагирует на тепло.

Чтение следов жары по стакану молока

Во многих молочных регионах молоко каждой коровы уже проверяют несколько раз в год с помощью среднеинфракрасного излучения — метода, позволяющего раскрыть его детальный химический состав. Авторы предположили, что если тепловой стресс меняет состав молока, эти изменения оставят отпечаток в среднеинфракрасных спектрах. Вместо установки новых датчиков в стойлах или измерения ректальной температуры можно использовать существующие записи анализов молока, чтобы оценить, насколько тяжело жара бьет по каждой корове. Это сделало бы мониторинг теплового стресса дешевле, проще масштабируемым и независимым от данных метеостанций, которые часто недооценивают реальную температуру внутри помещений.

Связь тёптых вымён и изменений в молоке

Исследователи собрали данные от 399 голштинских коров на пяти бельгийских фермах во время летних волн жары и в более прохладные осенние периоды. Во время доения они использовали инфракрасную камеру для измерения температуры поверхности каждого вымени — неинвазивный представитель показателей температуры тела. Одновременно анализировали удой и состав молока, включая содержание жира, белка и магния. Сравнивая записи из периодов жары с тысячами исторических анализов молока с тех же ферм, они вычислили, насколько отклонились молочные признаки каждой коровы от ожидаемых значений в нормальных, комфортных условиях.

Преобразование сложных данных в балл теплового стресса

На основе этих измерений команда построила два типа предсказательных моделей, опирающихся исключительно на спектры молока. Первая модель оценивала температуру поверхности вымени, по сути задаваясь вопросом: «Насколько горячей, вероятно, является эта корова?» Она воспроизводила измеренные температуры с типичной погрешностью около двух третей градуса Цельсия. Вторая модель разделяла образцы молока на три группы: явно пострадавшие от жары, явно не пострадавшие и промежуточную «неопределённую» зону. Хотя модель не идеальна, она правильно классифицировала коров примерно в шести случаях из десяти и редко путала сильно пострадавших животных с явно не пострадавшими. Затем исследователи объединили оба подхода в единый трёхуровневый показатель реакции на тепловой стресс и применили его к более чем миллиону рутинных образцов молока, собранных с 2020 по 2022 год.

Что показывают крупномасштабные закономерности

Когда объединённый показатель нанесли на график относительно стандартного индекса жары, сочетающего температуру и влажность, проявилась ясная закономерность. При низких значениях индекса коровы почти не показывали признаков теплового стресса, но по мере повышения средних условий до уровней, обычно связанных с дискомфортом, реакции усиливались. Модель выявила хорошо известные факторы риска: коровы на ранней лактации, те, кто дают больше всего молока, и более старые животные, как правило, имели более высокие предсказанные баллы теплового стресса. Также были отмечены большие различия между фермами при похожих погодных условиях, что указывает на то, что местные условия содержания, тень и управленческие практики — а также генетика — сильно влияют на то, как коровы переносят жару.

Что это значит для фермеров и селекции

Исследование показывает, что одного рутинного анализа молока может быть достаточно, чтобы выявить коров, испытывающих трудности при повышении температуры, без необходимости дополнительного оборудования или затрат. Хотя предсказание ещё требует формальной валидации и доработки, оно уже ведёт себя в соответствии с биологическими ожиданиями и предыдущими исследованиями. Практически это может помочь фермерам обнаруживать уязвимых животных, оптимизировать стратегии охлаждения в стойлах и поддерживать программы селекции в пользу более устойчивых к теплу коров — всё это за счёт более разумного использования данных, которые они уже собирают.

Цитирование: 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

Ключевые слова: тепловой стресс, молочные коровы, инфракрасный анализ молока, благополучие коров, изменение климата и животноводство