Se viene allungato il fotoperiodo invernale

La produzione di latte negli animali da reddito è il risultato dell'interazione di un gran numero di fattori intrinseci ed estrinseci dell'animale. Di fatto il potenziale produttivo dell'animale allevato è determinato principalmente da caratteristiche genetiche e fisiologiche, ma affinché tale potenziale sia espresso appieno è necessario che si realizzino ottimali condizioni ambientali, nutrizionali e gestionali.

Molte di queste condizioni sono state studiate nel tempo ed è ben noto il loro effetto positivo sulle performance: disponibilità di uno spazio di riposo adeguato e confortevole, facilità di accesso agli alimenti che soddisfino i fabbisogni nutrizionali ed etologici, creazione di gruppi di animali che contrastino l'esclusione dei soggetti più deboli o subordinati, condizionamento ambientale atto a mantenere temperatura e umidità relativa dello stabulario entro i range di termoneutralità ed eliminare i gas nocivi. Altri fattori invece sono stati meno investigati, anche per la complessità della loro regolazione in certi ambienti di allevamento, per cui la ricerca si è focalizzata su determinate specie allevate, come nel caso dell'intensità luminosa e del fotoperiodo.

Importanza delle ore di luce nelle prestazioni

La ripartizione delle ore di luce e buio nel corso della giornata (o ciclo circadiano) e di come questa vari durante l'anno influenza i ritmi biologici di tutti gli esseri viventi. Negli animali, lo stimolo luminoso è captato dalla retina e trasmesso al sistema nervoso centrale, da cui partono varie risposte che a cascata culminano con il rilascio di melatonina da parte dell'epifisi. Questa molecola regola il ritmo circadiano e stagionale dell'organismo. La produzione di melatonina, infatti, è influenzata dalla luce, e in particolare è inibita con uno stimolo luminoso intenso. La concentrazione di melatonina regola il funzionamento di altri recettori nel cervello, modulando la secrezione endocrina dell’organismo.

L'importanza del fotoperiodo è stata dimostrata nel secolo scorso come fattore fondamentale nell'industria avicola. Infatti, la messa a punto di specifici cicli di illuminazione artificiale consente di massimizzare l'accrescimento dei broiler, oltre a regolare la deposizione e le caratteristiche meccaniche dell'uovo nelle galline ovaiole. Il fotoperiodo è anche uno dei fattori preponderanti sull'ovulazione dei ruminanti, con conseguente stagionalità dell'attività riproduttiva e, quindi, produttiva. Ciò condiziona i sistemi produttivi utilizzati per l'allevamento dei piccoli ruminanti e delle specie che hanno mantenuto questo tipo di adattamento. Nei bovini da latte questa condizione è stata in gran parte persa durante la domesticazione, per cui a livello riproduttivo il fotoperiodo non rappresenta più un fattore limitante. Anche nella bufala questa caratteristica è stata nel tempo acquisita, almeno nei sistemi più intensivi.

Il fotoperiodo è in grado di influenzare altre risposte fisiologiche dei ruminanti. Diversi studi hanno dimostrato come le manze esposte a fotoperiodo lungo (16 h di luce e 8 di buio) abbiano anticipato la pubertà, a seguito della maggiore ingestione di alimenti che ha comportato un miglioramento in termini di efficienza alimentare e dell'incremento ponderale giornaliero. L'aumento dell'ingestione di alimento e dell'incremento ponderale giornaliero si manifesta già nei primi due mesi di vita del vitello, se esposto a fotoperiodo lungo.
All'opposto, il lungo fotoperiodo durante il periodo di asciutta ha effetti negativi sull'ingestione di alimento, che invece è maggiormente stimolata da giorni con fotoperiodo corto (8 h di luce e 16 di buio).

Tale condizione ha consentito anche di aumentare l'espressione del fattore di crescita insulino-simile (Igf), diminuire la concentrazione di prolattina, ma di aumentare la concentrazione dei ricettori della prolattina a livello dei linfociti e della mammella. Queste modificazioni nel complesso, hanno comportano notevoli effetti benefici a livello mammario, come la migliore rigenerazione del tessuto ghiandolare mammario e la maggiore produzione di latte nella successiva lattazione, sia in termini di produzione giornaliera sia in termini di mantenimento della curva di lattazione.

Durante la lattazione invece, il lungo fotoperiodo induce un aumento della produzione di prolattina. Si può quindi desumere che esponendo le vacche in lattazione a un allungamento del fotoperiodo nella stagione in cui questo è breve, dovrebbe essere associato a un aumento della produzione di latte. Alcuni studi svolti diversi anni fa hanno confermato questo aumento delle sintesi di latte.

Come detto, la curva di lattazione può essere influenzata anche da trattamenti eseguiti nei periodi precedenti all'inizio della lattazione, riducendo o annullando l'effetto del trattamento luminoso durante la lattazione. Questo dato è confermato da uno studio di qualche anno fa, che ha mostrato come l'effetto di un fotoperiodo più lungo durante la lattazione ha avuto effetti benefici solo sulle vacche pluripare precedentemente esposte al fotoperiodo naturale caratterizzato da un elevato numero di ore di buio, mentre non ha sortito alcun effetto sulle vacche primipare e sulle pluripare già esposte nel preparto a un fotoperiodo più lungo.

Obiettivo della nuova sperimentazione

Una delle principali difficoltà nel modulare la lunghezza del fotoperiodo nelle stalle commerciali è costituita dalla disponibilità di impianti di illuminazione in grado di emettere una luce dalla adeguata intensità luminosa e a costi accettabili da rendere conveniente questa strategia gestionale. Per questa ragione è stata allestita una sperimentazione finalizzata a verificare gli effetti dell'allungamento del fotoperiodo - realizzato con un sofisticato impianto di illuminazione capace di assicurare la stessa qualità della luce solare - entro i ricoveri di un allevamento commerciale situato nella provincia di Brescia nel periodo autunnale e invernale, nel corso del quale si ha una ingente riduzione della luminosità alle nostre latitudini. Gli effetti di tale modificazione sono stati valutati a livello delle performance (ingestione alimentare, stato di salute, qualità e quantità del latte, fertilità) sino al ritorno a una lunghezza del fotoperiodo di circa 12 ore di luce.

Modalità operative

La sperimentazione si è svolta presso la Società Agricola Sei Ore srl di Gambara (Bs), con sede operativa a Remedello (Bs), che munge circa 450 vacche.
La sperimentazione ha coinvolto i capi presenti nei due gruppi di maggiori dimensioni e dislocati in due strutture simili, ma distinte e adiacenti tra loro (180 capi nella stalla di recente costruzione e 160 capi nell'edificio realizzato qualche anno prima).

In quest'ultimo edificio, l'illuminazione artificiale era quella tipica di una stalla padana, con lampade notturne a bassa intensità necessarie per la sicurezza, la cui accensione era regolata da un temporizzatore. Le bovine, quindi, erano soggette al fotoperiodo naturale. L'altro edificio è stato invece attrezzato con il dispositivo di illuminazione artificiale sperimentale, che consente di garantire una luminosità all'altezza degli occhi delle bovine pari a circa 200 lux, in modo da restituire una luce simile a quella solare.

La luminosità è stata regolata in modo da garantire alle bovine in prova un fotoperiodo costante di 17 ore al giorno di luce, con una intensità luminosa media di 167 lux*ora in più rispetto alle bovine di controllo, a partire dal 23/11/2022 (giorno di inizio dei controlli, caratterizzato da 9 ore e 16 minuti di luce).

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L'intensità di illuminazione naturale era integrata per raggiungere l'intensità desiderata, che pertanto è stata fornita in modo costante durante l'intero periodo di luce.
II 17 marzo 2023 tutte le bovine sono tornate al fotoperiodo naturale, ovvero con circa 12 ore di luce al giorno e in questo giorno è terminata la prova.

In seguito, il numero di ore di luce è progressivamente aumentato con l'arrivo della primavera, raggiungendo le 14 ore e 08 minuti il 28/04/2023, giorno in cui sono terminati i controlli in entrambi i gruppi. Nel corso della prova il fotoperiodo naturale è pertanto così mutato nel gruppo a luce naturale, come visibile in figura 1.

Le bovine reclutate (54 soggetti) erano tutte secondipare con almeno 20 giorni di lattazione e sono state alimentate con la stessa dieta in termini di composizione chimico-nutrizionale. Anche l'orario e l'ordine di mungitura dei due gruppi allocati nelle due stalle sono stati mantenuti inalterati nel corso dell'intera sperimentazione.

Le bovine pluripare qualche giorno prima dell'inizio della sperimentazione sono state divise in due gruppi omogenei per numero di lattazione, stato di ingrassamento (Bcs), livello produttivo della lattazione precedente, merito genetico (valutata come Evm) e stato di salute nella lattazione precedente (escludendo bovine con gravi problematiche a livello di mammella e affezioni podali), lunghezza lattazione (giorni di lattazione), produzione di latte e sua composizione al momento del reclutamento. I dati medi dei principali parametri usati a formare i gruppi sono riportati nella tabella 1.

Tali parametri sono poi stati rilevati durante la sperimentazione, in aggiunta a controlli sulla composizione granulometrica della miscelata (secondo il sistema proposto dalla Penn State University), performance della lattazione in corso e, nel caso delle bovine asciugate entro il termine della prova (28 aprile 2023), considerando anche la produzione lattea alla messa in asciutta.
L'analisi statistica è stata eseguita utilizzando il software Sas Institute (2023) e ha incluso nel modello i fattori trattamento, tempo e interazione tempo-trattamento. I parametri rilevati nel corso dell'intera sperimentazione sono stati raggruppati in periodi secondo la cadenza mensile schematizzata in figura 2.

Inoltre, con lo scopo di valutare l'eventuale diversa risposta delle vacche al trattamento luminoso per effetto della loro fase di lattazione, si è proceduto all'analisi di tutti gli animali reclutati nel loro complesso (Totali), e poi separandoli in gruppi in base ai giorni di lattazione al momento del reclutamento, ovvero in bovine Fresche (27 soggetti entro il centesimo giorno di lattazione) o in Media lattazione (27 soggetti oltre il centesimo giorno di lattazione). Va ricordato che al reclutamento si era tenuto conto che le bovine avrebbero dovuto completare la prova entro fine aprile 2023, per cui nessuna avrebbe dovuto essere messa in asciutta prima di tale data e di avere un numero analogo di bovine in base alla fase di lattazione in entrambi i gruppi.

Risultati salienti per effetto dell'allungato fotoperiodo

I controlli sulla distribuzione granulometrica delle razioni nei due gruppi sperimentali hanno permesso di evidenziare che non ci sono state differenze significative nel corso della giornata. I controlli eseguiti hanno rilevato una lieve riduzione della frazione più fine e un lieve aumento della frazione più grossolana con il progredire della permanenza della miscelata in mangiatoia, a indicare una certa azione selettiva degli animali. Tuttavia, la miscelata si è mantenuta ben strutturata nel corso di tutta la giornata, assicurando una corretta ingestione indipendentemente dal fotoperiodo. Tale risultato è certamente in parte attribuibile all'uso di un carro miscelatore nuovo che ha permesso di somministrare una miscelata ottimale.

Performance produttive. A livello della produzione di latte, considerando tutti gli animali nel loro complesso, non sono emerse differenze significative dovute al trattamento. I valori produttivi sono risultati molto elevati (oltre i 40 kg/d all'inizio della sperimentazione) e si sono fisiologicamente ridotti con il progredire della sperimentazione, con l'avanzare dello stadio di lattazione, come mostrato in figura 3.

Rilievi clinici sulle bovine. Nel corso del periodo sperimentale il gruppo Ctr ha presentato una maggiore incidenza di eventi clinici gravi (9 casi vs 3), ovvero che hanno richiesto l'uso di terapia antibiotica, a livello podale e mammario. A livello ginecologico invece, i casi di affezioni sono risultati gli stessi (5 per gruppo), ma nel gruppo con fotoperiodo più lungo sono stati più numerosi quelli che hanno richiesto un trattamento farmacologico. In generale la frequenza di tali interventi non è risultata particolarmente elevata e la tempestività della loro rilevazione e cura non ha avuto particolari ripercussioni sulle performance riproduttive come si dirà più avanti.

Salute della ghiandola mammaria.  La condizione sanitaria della mammella è stata valutata mediante la misura della conducibilità elettrica del latte. Nel complesso i valori medi non hanno mai superato la soglia che indica la presenza di infiammazioni mammarie. Nel gruppo con fotoperiodo allungato la conducibilità elettrica del latte è risultata, tuttavia, più elevata nel periodo conclusivo della sperimentazione, pur in assenza di fenomeni clinici, che invece sono stati più numerosi nel gruppo di controllo come sopra già rilevato. Non sono emerse invece differenze nel contenuto di cellule somatiche nel latte tra i gruppi. Non è stata riscontrata, invece, alcuna differenza significativa dovuta al trattamento per quanto riguarda i tempi di mungitura (Atm).

Stato di ingrassamento. Al termine di ogni fase della sperimentazione è stata valutata la consistenza delle riserve corporee stimando il Body condition score (Bcs). L'evoluzione temporale del Bcs nel corso della sperimentazione ha mostrato il tipico andamento in bovine che avanzano nella fase della lattazione, ovvero un leggero progressivo incremento. Nel gruppo controllo tale incremento è risultato numericamente più elevato (passando da 2.50 a 2.75 punti tra inizio e fine periodo sperimentale) rispetto al gruppo trattato (passato da 2.58 a 2.68 punti). Considerando le sole bovine fresche, le differenze tra i gruppi sono risultate significative (+0.21 vs +0.04 punti rispettivamente per le bovine di controllo e con fotoperiodo allungato).

Non essendo stata osservata una variazione della produzione di latte nelle bovine oggetto della sperimentazione e nell'ingestione complessiva della foraggiata tra i gruppi (è utile richiamare che le bovine oggetto della prova erano 27 capi su 180 capi nel gruppo trattato e 27 capi su 160 nel gruppo controllo), si può assumere che il maggior consumo di energia nella dieta nel gruppo a fotoperiodo allungato sia stato in parte utilizzato per l'aumentata attività motoria (e forse per la crescita del feto, in quanto la gravidanza è risultata mediamente anticipata), fatto che ha ridotto il recupero delle riserve corporee.

Parametri qualitativi del latte. I parametri relativi alla qualità del latte non hanno mostrato sostanziali differenze tra i due gruppi considerando tutti gli animali nel complesso, né in termini di percentuale di grasso né in termini di contenuto proteico. Invece considerando la fase di lattazione, si sono notate differenze modeste tra le bovine in lattazione più avanzata, con tenori in grasso e proteine leggermente più elevati nel gruppo trattato rispetto al controllo e differenze più evidenti nelle bovine fresche, dove nel gruppo trattato i tenori proteici sono risultati inferiori al controllo nel primo periodo della sperimentazione (3.36% vs 3.52% del gruppo di controllo).

Performance riproduttive. Nella tabella 2 sono presentati gli indicatori di performance riproduttiva. Le valutazioni sono state possibili solo su 11 animali del gruppo Ctr e 9 animali del gruppo Trt, ovvero quelli non gravidi tra quelli reclutati al momento dell'avvio della sperimentazione. Certamente la numerosità del campione rappresenta un fattore limitante per dare una appropriata valutazione di questo aspetto e non permette di trarre conclusioni definitive, tuttavia, tali dati mostrano un netto miglioramento dei parametri riproduttivi nel gruppo trattato. La differenza del numero di interventi per gravidanza è significativa (P<0,04) e a favore del gruppo con un esteso periodo di illuminazione, che ha dimezzato il numero di interventi per gravidanza rispetto al gruppo controllo (1.4 vs 2.8 interventi per gravidanza). Senza raggiungere la significatività statistica il miglioramento delle performance riproduttive si conferma pure in termini di intervallo parto concepimento.

Performance alla messa in asciutta. Alla messa in asciutta (tabella 3) è stata rilevata una differenza significativa nella produzione media di latte degli animali trattati. Infatti, nel giorno della messa in asciutta, le bovine sottoposte al fotoperiodo più lungo e costante producevano 3.8 kg in più al giorno. Nessuna differenza si è riscontrata in termini di durata della lattazione.

Considerazioni conclusive

L'ipotesi iniziale, supportata da precedenti dati della letteratura scientifica, era di verificare un effetto positivo sulla galattopoiesi delle bovine da latte sottoposte a condizioni di prolungato fotoperiodo nel periodo invernale, che alla nostra latitudine si caratterizza per un numero di ore di luce inferiore alle 10 ore al giorno.

La sperimentazione si è protratta per circa 4 mesi e in tale periodo il fotoperiodo naturale non è stato costante, ma il gruppo di controllo non ha mai ricevuto più di 14 ore di luce. Al contrario, il gruppo trattato ha ricevuto un fotoperiodo costante di 17 ore di luce e 7 di buio.

In queste condizioni non sono emerse, tuttavia, differenze significative tra i due gruppi considerando le bovine arruolate nel loro complesso, indipendentemente dallo stato di gravidanza al momento di avvio della sperimentazione, né in termini di produzione di latte né di composizione. Considerando la fase di lattazione, si è osservato invece un calo della percentuale di proteine del latte nelle bovine con lungo fotoperiodo e con meno di 100 giorni di lattazione a inizio sperimentazione, confermando i dati della letteratura. Tale calo è stato evidente e significativo solo in occasione del primo mese di sperimentazione, successivamente - probabilmente per un mutato assetto endocrino - il contenuto proteico del latte è tornato simile tra i due gruppi.

Assai interessante è invece il miglioramento dello stato sanitario nelle bovine con un prolungato fotoperiodo, in particolare per il calo delle patologie (lievi e gravi) a livello mammario e podale. Il dato richiederebbe conferme, ma potrebbe essere correlato a una maggiore attività motoria di queste bovine, che parrebbe confermata dalla minore tendenza alla deposizione di riserve corporee e quindi di tessuto adiposo.

Anche l'aspetto riproduttivo, valutato solo sulle bovine non gravide al momento dell'inizio della sperimentazione, ovvero quelle nella fase di lattazione più precoce e, quindi, fisiologicamente più influenzabili dal cambio del fotoperiodo, è parso positivamente influenzato. La riduzione del numero di interventi per gravidanza e conseguentemente la riduzione dell'intervallo parto-concepimento è stata piuttosto marcata e con un potenziale grande impatto sulla gestione della mandria. Di interesse, appare anche la più elevata produzione di latte alla messa in asciutta delle bovine con fotoperiodo prolungato e a parità di durata della gravidanza, a dimostrazione di una maggiore persistenza della lattazione.

Concludendo, il miglioramento dello stato sanitario e delle performance riproduttive a seguito di un prolungamento del fotoperiodo mostrano dati decisamente interessanti nella gestione delle bovine in lattazione, entrambe per le rilevanti ricadute di carattere economico, per l'aumento dell'efficienza della mandria, e sul livello di benessere animale. Tuttavia, la scarsa numerosità dei soggetti coinvolti nello studio, soprattutto della sottopopolazione relativa alle misure delle performance riproduttive, richiede una valutazione prudente dei risultati. Tali risultati peraltro sono assai incoraggianti e suggeriscono ulteriori approfondimenti di tipo fisiologico ed economico, per promuovere una differente gestione dell’illuminazione nel periodo invernale degli allevamenti di bovine da latte padani.