Hayvanların iklim değişikliğine uyum stratejileri

Hayvancılıkta iklim değişikliğine uyum, hayvanların kendisinden kaynaklanan önlemlerin yanı sıra insanların teşvik ettiği önlemleri de kapsıyor. Hayvancılık, iklim koşullarıyla başa çıkmak için çeşitli mekanizmalar yoluyla doğal olarak uyum sağlarken, insan adaptasyonu, hayvanların iklim değişikliğine uyum sağlamasına ve hayvancılık performansının arttırılmasına yardımcı olacak uygulamaların uygulanmasını içerir. Hayvancılık bağlamında uyum eylemleri iki ana gruba ayrılabilir: hayvan ve insan uyum tepkileri/stratejileri [1]

İklim değişikliğinin hayvancılık üretimi üzerindeki etkileri çok çeşitlidir ve termal stres, çiftlik hayvanları için en büyük zorluk olarak kabul edilmektedir [2] . Hayvanların nadiren tek bir stres etkenine maruz kaldıklarını unutmamak önemlidir. Isı stresinin yanı sıra yetersiz beslenme ve su kıtlığı gibi eş zamanlı sorunlar da yaşayabilirler. Çoklu stres etkenlerinin birleşik etkisi, bireysel etkilerinin toplamından daha fazlası olabilir [3].

THR=tiroid hormonu reseptörü; SOD=süper oksit dismutaz; NOS=nitröz oksit sentaz; PRLR=prolaktin reseptörü; CRH= kortikotropin salgılayan hormon; ACTH= adrenokotikotropik hormon; ADH=antidiüretik hormon; NEFA=esterleşmemiş yağ asitleri; TSH=tiroid uyarıcı hormon; T3 =triiyodotironin _; T4 ₌ tiroksin; ACP=asit fosfataz; ALP=alkalen fosfataz.

Hayvanlar, uyum süreçleri yoluyla iklimle ilgili risklere dayanabilecek doğal yeteneklere sahiptir. Hayvanın çevresel stres etkenlerine verdiği tepkide iki aşama ayırt edilir: çevresel değişime verilen ilk tepki ve daha sonra endokrin sistem tarafından tetiklenen süreç. Ortaya çıkan değişiklikler, stresin hayvan üzerindeki etkisini azaltarak zorlu bir ortamda daha verimli çalışmasına olanak sağlamayı amaçlıyor. Stresli koşullar nesiller boyunca devam ederse, bu değişiklikler genetik olarak sabit adaptasyonlara dönüşür [4].

Bu bölümün amacı, çiftlik hayvanlarının adaptasyon yollarının önemi ve olumsuz çevre koşullarıyla başa çıkmalarına yardımcı olacak farklı stratejiler hakkında bilgi toplamak ve sentezlemektir. İklim değişikliği karşısında, çiftlik hayvanlarının dayanıklılığı ve uyum yeteneği, evrim ve hayatta kalmanın karmaşıklıklarının bir kanıtı olarak durmaktadır. Homeostazlarını yeniden kazanmak için hayvanların mevcut iklim koşullarına uyum sağlamaları gerekir. Buna göre, belirli stres faktörlerine verdikleri tepkiler davranışsal, fizyolojik, biyokimyasal, immünolojik, anatomik veya bu faktörlerin bir kombinasyonu şeklinde olabilir (Şekil 1). Bu tepkiler, daha önce stres faktörlerine maruz kalmalarına, stresin süresine ve şiddetine, fizyolojik durumlarına ve çevresel kısıtlamalara bağlı olarak değişebilir [5;6]. Türler arasında ısı toleransında önemli farklılıklar olmasına karşın bir tür içindeki ırklar arasında da çeşitlilik vardır. Poligastrik hayvanlar genellikle monogastriklere kıyasla daha yüksek düzeyde bir termal tolerans gösterirler, ancak türler ve ırklar için çevresel aralıklarda örtüşme vardır. Vücut sıcaklığını düzenleme yeteneği, anatomik ve fizyolojik faktörler arasındaki karmaşık etkileşimlere bağlıdır. Cilt ve tüy özellikleri, terleme ve solunum kapasitesi, doku izolasyonu, vücut ağırlığına göre yüzey alanı veya göreceli akciğer boyutu, endokrin profilleri ve metabolik ısı üretimi gibi özelliklerin ısı yükünü etkilediği bilinmektedir, ancak uygun fizyolojik, davranışsal veya genetik mekanizmalar henüz açıklanmamıştır [7;8].

Fizyolojik Stratejiler

Fizyolojik stratejiler, çiftlik hayvanlarının iklim değişikliğine karşı değişen çevre koşullarıyla başa çıkmalarını sağlayan içsel tepkileridir. Fizyolojik stratejiler, homeostazı korumak ve değişen iklimde hayatta kalmalarını sağlamak için hayvanın vücut fonksiyonları, metabolik ve endokrin değişiklikleri de dahil olmak üzere fizyolojik tepkilerini kapsar [9] . Hayvanlar iklim değişikliğiyle başa çıkmak için çeşitli fizyolojik stratejiler geliştirmişlerdir [10]. Örneğin nefes alma ve terleme gibi vücut ısısını düzenleyen mekanizmalar vardır.

Nefes alıp verme yoluyla solunum hızının arttırılması, ısı stresine maruz kalan hayvanların çevreye daha fazla nem buharlaştırarak ekstra ısıyı dağıtmasını sağlayan önemli bir fizyolojik mekanizmadır [11]. Artan nabız hızı, ısı stresi altındaki hayvanların dolaşımını artırmasına ve cilde kan akışını yeniden dağıtmasına olanak tanır, bu da ısının dış ortama daha başarılı bir şekilde salınmasını sağlar [12]. Ek olarak, ısı stresi altındaki hayvanlarda artan rektal sıcaklık, homeostazı korumak için fazla ısının daha fazla dağıtılmasına katkıda bulunur [13]. Yüksek sıcaklıklarda uygun hidrasyon seviyelerini (fazla su) korumak için böbrek fonksiyonunun spesifik düzenlenmesinin sağlanması da önemli fizyolojik tepkilerden biri olarak kabul edilir.

Domuzların ter bezleri yoktur ve ayrıca vücut boyutlarına göre nispeten küçük akciğerleri vardır, bu da nefes alıp verme yoluyla soğumalarını azaltır. Bu onları özellikle ısı stresinin etkisine karşı hassas hale getirir, dolayısıyla ısının deri yoluyla salınma mekanizması onlar için büyük önem taşır.

Keçiler, metabolizma hızlarını azaltma ve aşırı sıcak veya soğuk dönemlerde uyuşukluk durumuna girme konusundaki olağanüstü yetenekleriyle bilinir; bu da onların enerji tasarrufu yapmasına ve zorlu koşullarda hayatta kalmasına yardımcı olur [14].

Isı stresine verilen fizyolojik tepkiler içerisinde endokrin tepkisini vurgulamak çok önemlidir. Spesifik olarak, endokrin sistemin bir parçası olan adrenal ve tiroid bezleri, hayvanların ısı stresine uyum sağlamasına yardımcı olmada çok önemlidir [15].

Yüksek ortam sıcaklığının bir stres uyaranı olarak etkisi, hipotalamik-hipofiz-adrenokortikal ekseni (HPA) ve sempato-adrenal medüller ekseni (SAM) aktive eder [15]. Bu, hayvanların ısı stresine adaptasyonundan sorumlu hormonların salınmasına neden olur: glukokortikoidler, katekolaminler , antidiüretik hormon (ADH), tiroid hormonları, mineralokortikoidler, büyüme hormonu (GH) ve prolaktin (PRL) [16]. Bu hormonların termal homeostazın sağlanmasındaki rolü farklıdır. Örneğin artan kortizol üretimi, hayvanların karaciğerdeki glukoneogenez yolunu kullanarak adaptif süreçleri için ek enerji ihtiyaçlarını karşılamalarına yardımcı olur [17]. Emziren ineklerin plazmasında ve sütünde triiyodotironin (T3) ve tiroksin (T4) konsantrasyonunda önemli bir azalma gözlenmiştir; bu durum artan metabolik aktivitenin neden olduğu ek ısı yükünü azaltmak için başka bir adaptif mekanizma olarak kabul edilir [18]. Ayrıca düvelerde hipofiz-tiroid ekseni aktivitesinin bozulduğu gözlemlendi ve ısı stresi sırasında TSH, T4 ve T3 seviyelerinde sırasıyla %40, %45,4 ve %25,9 oranında azalmalar görüldü; bu durum ısı stresine maruz kalmaya uyum sağlama çabasıyla daha az metabolik ısı üretme yeteneklerini göstermektedir [19].

Biyokimyasal Stratejiler

Çiftlik hayvanları iklim değişikliğine uyum sağlamak için belirli biyokimyasal stratejiler geliştirmiştir. Bu stratejiler, hayvanların değişen iklimlerin yarattığı zorluklarla başa çıkmasına yardımcı olan spesifik biyokimyasal bileşiklerin üretimini ve düzenlenmesini içerir. Biyokimyasal olarak iki ana adaptif strateji ayırt edilebilir: kan biyokimyasal tepkisi (1) ve hücresel ve moleküler tepki (2):

Kan biyokimyasal tepkisi

Hayvanlar ısı stresine maruz kaldıklarında adaptasyona ve homeostazinin korunmasına yardımcı olacak spesifik biyokimyasal değişiklikler meydana gelir. Çalışmalar, paketlenmiş hücre hacmi (PCV), hemoglobin (Hb), glikoz, albümin, toplam protein, toplam kolesterol ve esterleşmemiş yağ asitleri (NEFA) dahil olmak üzere çeşitli kan biyokimyasal parametrelerinde önemli değişiklikler tespit etmiştir.

- Isı stresine uzun süre maruz kalmak eritrosit ve hemoglobin seviyelerinde azalmaya yol açar [20]. Bunun nedeni, yüksek ortam sıcaklıklarına maruz kalmanın oksijen tüketiminde artışa yol açması ve bunun sonucunda kan oksijen kısmi basıncının yükselmesi ve bunun da eritropoiezi azaltmasıdır.

- PCV'deki düşüş, hemodilüsyon yoluyla ısının dağıtılması için gerekli olan dolaşım sistemindeki fazla suya bağlanabilir [21].

- Isı stresinin etkisi altında, plazmadaki albümin seviyesi, muhtemelen ısı stresi sırasında artan serbest radikaller üzerindeki antioksidan etkisinden dolayı artar [22]. Hayvancılıkta, özellikle sığırlarda biyokimyasal adaptasyona bir örnek, yüksek sıcaklıklarda hidrasyon seviyelerini korumak için böbrek fonksiyonunun düzenlenmesidir. Bu adaptasyonlar, antioksidan kapasiteyi iyileştirmek ve ısı stresinin neden olduğu oksidatif hasara karşı korumak için plazma albümin seviyelerinde artış gibi kan bileşimindeki değişiklikleri içerir.

- Ayrıca, glikoz seviyesi tipik olarak glukoneogenez azalmasının bir sonucu olarak azalır [23], plazmadaki NEFA seviyelerindeki azalma ise karaciğer ve periferik dokularda bir enerji kaynağı olarak yüksek tüketimiyle bağlantılıdır [24]. Baumgard ve Rhoads'a göre [25], NEFA seviyelerindeki azalma, ısı stresi sırasında metabolik ısıyı azaltmak için glikozun kullanımıyla ilişkilendirilebilir.

Hücresel ve moleküler yanıt

Isı stresine verilen hücresel tepki, hayvanların yüksek sıcaklıklara dayanma yeteneğinin hayati bir parçasıdır. Yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında hücrelerin içindeki ve arasındaki gen ağları, hücresel adaptasyona yol açan mekanizmaları etkinleştirir. Bu adaptasyonun önemli bir yönü, hücreleri ısının neden olduğu hasardan koruyan ve hücresel stabiliteyi koruyan ısı şoku proteinlerinin (HSP'ler) üretilmesidir [26]. HSP'ler, ısı stresi koşulları sırasında protein denatürasyonunu ve toplanmasını önlemek için gereklidir.

Isı stresine yanıt olarak hücreler DNA sentezini, transkripsiyonu ve translasyon süreçlerini azaltır, protein aktivitesini değiştirir ve HSP üretimini artırır [27]. Ayrıca glikoz ve amino asitlerin oksidasyonunda artış, yağ asidi metabolizmasında azalma, strese tepki olarak endokrin sistemin aktivasyonu ve bağışıklık sisteminin uyarılması söz konusudur [4]. HSP sentezine bağlı genler, ısı toleransıyla ilgili diğer genlerle birlikte, sığırların ve diğer çiftlik hayvanlarının iklim değişikliği stres faktörlerine adaptasyonu için potansiyel göstergeler olarak hizmet edebilir [28]. Hücresel ısı toleransına katkıda bulunan bu genlerin belirlenmesi, belirteçlerin kullanımı yoluyla ıslah programlarında veya yeni ısıya dayanıklı hayvan ırklarının oluşturulmasında kullanılabilir.

İmmünolojik Stratejiler

İklim değişikliği, vektör kaynaklı hastalıkların çoğalması ve hayvanların bağışıklık sistemi üzerindeki zararlı etkisi yoluyla hayvan refahı ve sağlığında bir düşüşe yol açmakta, bağışıklık sisteminin baskılanmasına ve enfeksiyonlara karşı duyarlılığın artmasına neden olmaktadır [10].

Isı stresi, bağışıklık hücrelerinin dengesini bozabilir, antikor üretimini azaltabilir ve timus ve dalak gibi bağışıklık organlarının işlevini bozarak enfeksiyonlara karşı duyarlılığın artmasına neden olabilir.

Farklı türdeki çiftlik hayvanları, bağışıklık fonksiyonları ve patojenlerle savaşma yetenekleri açısından ısı stresine farklı tepkiler gösterir. Ancak bunda öncelikle genetik ve üreme ortamının özelliklerine bağlı bazı fizyolojik sınırlamalar vardır.

Ilıman iklimlerde yetişen ve ara sıra sıcaklık şokları yaşayan evcil hayvanların aksine, bunların yabani türleri ve sıcak ve kuru bölgelerde yetişen ırkları, zamanla belirli bağışıklık sistemi özellikleri geliştirerek onları sıcaklık stresi koşullarına karşı daha dirençli hale getirirler. Örneğin ısı stresinden en olumsuz etkilenen türlerden biri sığırlar, özellikle de süt inekleridir [30]. Sığırların aksine, tek hörgüçlü deve, ısı stresine karşı farklı bağışıklık reaktivitesine sahip bir model olarak düşünülebilir, böylece sıcak iklimlere adapte olmuş çiftlik hayvanlarında geliştirilen termotolerans mekanizmalarının daha iyi anlaşılmasına yardımcı olur. Hussen'in çalışması [31], ısıya maruz kalan deve nötrofillerinin ve monositlerinin S. aureus'a karşı artan fagositoz ve reaktif oksijen türleri (ROS) üretim aktivitelerini göstermiştir; bu durum ısı stresinin sığır nötrofillerinin antimikrobiyal fonksiyonları üzerinde rapor edilen inhibitör etkisinin tersi bir etkidir. Sığır ırkları arasında Bos indicus (Zebu) sığırları, ısıya toleransları ve yüksek sıcaklıklarda bağışıklık fonksiyonunu sürdürme yetenekleri nedeniyle ısı stresine daha iyi uyum göstermiştir [32].

Toll benzeri reseptör (TLR) TLR2/4 ve interlökinler (IL) IL2/6 gibi bağışıklık tepkisi genlerinin daha yüksek ifadesinin, ısı stresi altındaki Tharparkar sığırlarında da olduğu rapor edilmiş olup bu durum, ırklarda ısı stresinin etkilerine karşı aktif bağışıklık fonksiyonlarının bulunduğunu düşündürmektedir [33].

Sıcaklık stresi, beslenme stresi ve sıcaklık ve beslenme stresinin kombine etkisi gibi çevresel stres faktörlerine maruz kalan yerli Osmanabadi keçilerinde artan TLR1, TLR4 ve TLR5 ekspresyonuna ilişkin benzer sonuçlar rapor edilmiştir [34]. Geliştirilmiş TLR ifadesi, bu türün ısı stresi koşullarında bile aktif bağışıklık sistemini açıkça gösterir ve uyum sağlama yeteneklerini sağlam bir şekilde ortaya koyar.

Koyunlarda sıcaklık stresi bağışıklık tepkilerini tehlikeye atabilir, bu da onları paraziter enfeksiyonlara ve solunum yolu hastalıklarına karşı daha duyarlı hale getirebilir. Bununla birlikte, Afrika Damara cinsi gibi bazı koyun ırkları sıcak iklimlerde gelişmiştir ve ısı stresine karşı daha iyi direnç göstererek bağışıklık fonksiyonlarını ve patojenlere karşı dirençlerini korumaktadırlar [35]. Astuti ve ark. [36], yerli bir cins olan Macar Cigaya'nın, tropikal bir cins olan Macar Merinosu ve Beyaz Dorper ile karşılaştırıldığında, ısı stresi altında üstün termo tolerans ve bağışıklık yetenekleri sergilediğini göstermiştir. Daramola ve Adeloye [37] tarafından yapılan inceleme, keçilerin dolaşımlarında genellikle nötrofillerden daha fazla sayıda lenfosit bulunduğunu ve bu türde iyi gelişmiş bir bağışıklık sisteminin bulunduğunu ve dolayısıyla termal strese adapte olmuş hayvanların fizyolojik adaptasyonları ve hücresel ve moleküler tepkileri nedeniyle genel sağlıklarının daha iyi olacağını göstermektedir.

FAO [38], ağırlıklı olarak gelişmekte olan ülkelerden, tripanosomiyazise, ​​kene istilasına, kene kaynaklı hastalıklara, iç parazitlere, dermatofilozise veya ayak çürümesine karşı dirençleri veya toleransları ile bilinen, 59 sığır ırkı, 33 koyun ırkı, 6 keçi ırkı, 5 at ırkı ve 4 manda ırkını kapsayan bir ırk kataloğu sunmaktadır.

Şu anda bilimsel kanıtlar yetersiz olsa da, evcil hayvanların tropikal ırklarının yalnızca ısı stresine karşı daha iyi tolerans göstermediği, aynı zamanda daha yüksek ortam sıcaklıklarına sahip bölgelere özgü patojenlere karşı daha adapte olmuş bir bağışıklık sistemine sahip olduğu varsayılmaktadır. Bu potansiyel avantaj, ısı toleransını artırmak için umut verici bir teknik olarak evcil hayvan yetiştirme programlarında değerlendirilebilir.

Anatomik ve Morfolojik stratejiler

Çiftlik hayvanlarının termal strese karşı önemli bir tepkisi, hayvanların değişen çevre koşullarıyla başa çıkmasına ve hayatta kalmasına olanak tanıyan anatomik değişikliklerdir [39]. Çoğunlukla gözden kaçırılan bu olgu, türlerin iklim değişikliği karşısında esnekliğine ve uyum sağlama yeteneğine ışık tutar.

Birincil anatomik değişiklikler vücut boyutunda, uzantılarda, kürk renginde ve tipinde ve solunum sisteminde değişiklikleri içerebilir [40]. Ayrıca hayvanlar, daha büyük tükürük bezleri, emici mukozanın genişlemiş yüzey alanı ve yüksek lifli yiyecekler tüketirken ön bağırsak hacmini önemli ölçüde artırma kapasitesi gibi spesifik morfolojik özellikler geliştirebilir [41].

Tüy Rengi, Türü ve Yoğunluğu

Tüy katmanının fiziksel yapısı, vücut ile çevre arasındaki birincil bariyer görevi görür. Çeşitli tüy özellikleri, çevreyle ısı alışverişini doğrudan etkiler. Tüy yapısı, doğrudan güneş radyasyonuna karşı koruma sağlar ve buharlaşma yoluyla konveksiyon ve ısı kaybını kolaylaştırır. Temel özellikler arasında tüy yansıması, tüy uzunluğu ve birim alan başına tüy yoğunluğu bulunur [8].

Tropikal bölgelerde, açık renkli hayvanlar koyu renkli hayvanların aksine doğrudan gelen güneş radyasyonunun yarısından fazlasını yansıtır [8]. Bu bölgelerdeki adaptasyonlar, güneş radyasyonunu yansıtmaya ve ısı emilimini en aza indirmeye yardımcı olan beyaz, açık kırmızı veya kırmızı gibi açık renkli tüylere sahip olmayı içerir. Sıcak ve kurak ortamlardaki sığırlar, güneş radyasyonuna karşı koruyucu bir mekanizma olarak açık renkli tüylerinden yararlanır ve radyasyonu emmek yerine yansıtır. Da Silva ve diğerleri [42], kürk renginin süt ineklerinin ısı düzenleyici davranışını etkilediğini belirlemiştir. Açık renk tüye sahip inekler, koyu renkli olanlara kıyasla ısı stresine karşı daha fazla direnç göstermiş olup; bu da gölge arama ve ısıdan kaçınma davranışlarını etkilemektedir. Dahası, sıcak ortamlardaki sığırlar genellikle pürüzsüz, açık renkli, kısa ve ince kürklere ve birim alan başına daha az kürk folikülüne sahip olma eğilimindedir ve bu da stresli koşullarda maksimum ısı dağılımını kolaylaştırır. Bu nedenle, açık renkli kürk ve belirli kürk özelliklerinin birleşimi, sıcak ve kurak ortamlardaki sığırların yüksek sıcaklıklarla daha iyi başa çıkmasını sağlar [2]. Koyunlar, soğuk havalarda yalıtım görevi gören ve aşırı sıcaklarda vücut sıcaklığını düzenlemeye yardımcı olan kalın yün katlar geliştirmiştir [43]. Koyunlarda koyu ve uzun tüyler veya yoğun tüyler gibi istenmeyen kürk kat özellikleri aşırı ısınmaya neden olabilir. Tersine, kısa ve kalın tüylere sahip daha düşük kürk kalınlığı ve daha az yoğun kürkler aşırı vücut ısısının dağılmasını kolaylaştırır ve homeostaza ve daha iyi performansa katkıda bulunur. Bu, yün koyunlarına göre tüylü koyunların bir avantaja sahip olduğunu gösterir. Kurak ve yarı kurak bölgelerdeki yerli koyun ırkları, doğrudan radyasyona karşı daha iyi koruma sağlayan halı tipi yün gibi morfolojik özelliklere sahiptir. Bu yün türü ayrıca buharlaşma sırasında verimli ısı dağılımına izin verir [44]. Bazı koyun ırkları, daha iyi ısı dağılımına izin veren morfolojik bir adaptasyon olarak kabul edilen yağlı bir kuyruğa sahiptir [45].

Vücut ölçüsü

Vücut büyüklüğü, bakım, büyüme ve üretim için gerekli enerjiyi doğrudan etkiler, bu nedenle vücut büyüklüğü gibi işlevsel özelliklerde meydana gelen değişikliklerin hayvanların termal biyolojisi ve enerjetiği üzerinde önemli etkileri vardır. Bu nedenle, iklim değişikliği koşulları altında, adaptif tepkilerden biri vücut büyüklüğünü azaltmak olabilir. Örneğin, daha sıcak iklimlerde, daha küçük vücutlar hacim oranına göre daha yüksek bir yüzey alanına sahip olduğundan, hayvanlar boyut olarak küçülebilir ve bu da daha iyi ısı dağılımına olanak tanır [46]. Elayadeth-Meethal ve diğerleri [47], cüce sığır ırklarında (DCB, Bos taurus indicus) ısı stresine karşı adaptif toleransı incelediler ve bunların ısı düzenleyici tepkilerini standart büyüklükteki sığır ırklarının (SCB, melez, Bos taurus indicus × ​​Bos taurus taurus) tepkileriyle karşılaştırdılar. SCB'nin kısa vadede daha yüksek sıcaklıklara uyum sağlayabildiği, ancak hakim olan tropikal koşullar altında tolerans sınırlarına ulaştığı, DCB'nin ise daha sıcak iklime iyi adapte olduğu bulundu. Ayrıca hemoglobin konsantrasyonunun artması ve DCB'nin hücresel boyutunun küçülmesi termal toleransın artmasına katkıda bulunur.

Ekler

Bir hayvanın kuyruk, gaga ve bacak gibi ekstremitelerinin boyutu ve özellikleri, ısı değişimi yoluyla vücut sıcaklığını düzenlemek için çok önemlidir. Terleme veya soluma için daha geniş yüzey alanları, çevresel dokulara artan kan akışıyla birlikte, çiftlik hayvanlarının vücut sıcaklıklarını etkili bir şekilde düzenlemek ve aşırı ısınma riskini en aza indirmek için anatomik evrimine örnektir. Bu, farklı coğrafi alanlarda hayvan morfolojisinde farklılıklara yol açar ve daha sıcak bölgelerdeki hayvanların genel vücut boyutuna göre daha büyük ekstremitelere sahip olmasıyla sonuçlanır. 'Allen kuralı' olarak bilinen bu olgu, iklimsel ısınmaya verdiği tepkiyle ilgili olarak yeterli ilgi görmemiştir [48]. Bu kurala göre, vücut boyutuna göre daha büyük ekstremiteler, vücut ısısının etkili bir şekilde dağıtılması için daha büyük bir yüzey alanı sağlar. Sonuç olarak, daha büyük ekstremiteler daha sıcak iklimlerde avantajlı olabilir ancak daha soğuk iklimlerde o kadar yararlı olmayabilir.

Kuşlarda, gagalar gibi vücut parçaları çok sayıda kan damarı içerir ve tüy örtüsünden yoksundur, bu da onları ısı salınımı için çok önemli hale getirir. Bu, vücut sıcaklığını düzenlemeye yardımcı olan kuşların ve memelilerin tüysüz veya kürksüz bacakları için de geçerlidir. Memelilerde kulaklar ve kuyruklar da ısıyı serbest bırakmada rol oynar. İyi örnekler Brahman sığırları ve Nubian keçileridir. Bu vücut parçalarının sıcaklık düzenlemesi için kullanılmasının, Allen kuralında gözlemlenen kalıpların altında yattığına inanılmaktadır, çünkü bu yüzeyler ısı dağılımını ayarlamanın etkili bir yolunu sunar.

Solunum sistemi

Ek olarak, çiftlik hayvanlarının solunum sistemi iklim değişikliğine tepki olarak değişikliklere uğrayabilir [10]. Örneğin, hayvanlar vücut sıcaklıklarını düzenleme ve ısı stresiyle başa çıkma yeteneklerini artırmak için daha büyük akciğer kapasiteleri veya değiştirilmiş solunum kalıpları geliştirebilirler.

Çeşitli Çiftlik Hayvanlarında Morfolojik Adaptasyonlar

İklim değişikliği, özellikle de sıcaklık ve kuraklık söz konusu olduğunda, keçiler tüm evcil hayvanlar arasında en büyük uyum yeteneklerini gösterirler. Boynuzları aracılığıyla ısıyı dağıtabilirler ve minimum bitki örtüsüyle gelişebilirler. Boer ve Nubian cinsi gibi sarkık, uzun kulaklı ve gevşek derili keçiler, zorlu, kurak koşullarda daha iyi performans gösterme eğilimindedir.

Koyunlar, yüksek sıcaklıklara karşı bir miktar savunma sağlasa da, keçilere kıyasla sıcağa daha az dayanıklıdır. Yün yerine kıl kullanan koyunlar ısıyı daha da iyi idare eder. Örneğin, yağlı kuyruklu Kırmızı Maasai ve Sahel tipi gibi ırklar, kurak ve seyrek bitki örtüsü olan koşullarda gelişir. Orta Asya çöllerinin Güney Afrika Dorper ve Karakul koyunları kuraklık koşullarında mükemmeldir ve kuyruklarında yağ depolayarak ciddi su kıtlıklarına dayanırlar; bu da bir devenin hörgücüne benzer bir işlev görür.

Kıta sığır ırkları, özellikle de yüksek verimli süt ırkları, Asya ve Afrika'daki tropikal muadillerinin (Zebu, Brahman, Gir, vb.) aksine, yüksek sıcaklıkların etkisine karşı hassastır. Bu nedenle, değişen iklim koşullarında hayatta kalma yeteneklerini artırmak amacıyla kısa tüyler için kaygan gen, uzun vücut şekli ve tropikal sığırların genotipinden diğer genler gibi genlerin tanıtılması önerilir.

Kümes hayvanlarında, çıplak boyunlu tavukta boyunda tüylerin olmaması, ısı stresiyle başa çıkmada belirgin bir avantaj sağlar. Ayrıca, daha büyük gıdı ve taraklara sahip tavuklar da bu koşullarda daha iyi performans gösterir.

Deri altındaki kalın yağ, yalıtım sağlayan bir kürke sahip olmamaları, küçük akciğerler, terleme ve nefes alamama, domuzları ısı stresine karşı en hassas tür olarak tanımlar. Duroc, orta düzeyde ısı stresine dayanıklılık göstermesine karşın Güney Çin'in daha sıcak bölgelerinden gelen Luchuan domuzları, Diannan küçük kulaklı domuzları, Bamaxiang domuzları ve Wuzhishan domuzları gibi diğer bazı ırklar, genetik adaptasyon çözümlerine yardımcı olabilecek ısıya dayanıklılık özelliklerine sahip olmalarıyla ön plana çıkarlar.

Çiftlik hayvanlarının iklim değişikliğine tepki olarak anatomik adaptasyonlarını analiz etmek, küresel ısınma karşısında hayvancılık üretimini sürdürmek için etkili stratejiler geliştirmek açısından önemlidir. Araştırmacılar ve yöneticilerin, bu adaptasyonların incelenmesi ve anlaşılması yoluyla, değişen bir iklimde çiftlik hayvanlarının refahını ve üretkenliğini artıracak önlemlerin uygulanmasına yönelik çalışmaları yürütmesi büyük önem arz eder.

Davranışsal Stratejiler

Çiftlik hayvanları, fizyolojik, biyokimyasal, immünolojik ve anatomik adaptasyonların yanı sıra iklim değişikliğiyle başa çıkmak için davranışsal stratejiler de kullanırlar. Bu stratejiler, ısı stresinin etkisini azaltmak ve termal homeostaziyi korumak için günlük aktivitelerde ve hareketlerde değişiklikler yapılmasını içerir [43]:

- Doğrudan güneş ışığına maruz kalmayı azaltmak ve serinlemek için gölgeli ve serin alanlar aramak, suya girmek veya su sıçratmak [9, 10]. Örneğin, ağaç yapraklarının sağladığı yüksek buharlaşmalı soğutma nedeniyle sığırların genellikle insan yapımı gölgeli yapılar yerine ağaç gölgesini tercih ettiği gözlemlenmiştir [49]. Kümes hayvanları kanatlarını açarak serinlerken, en hassas tür olan domuzlar çamurda ve daha serin yüzeylerde yatarak serinler.

- Isı yükü arttıkça inekler dinlenme sürelerini azaltma ve ayakta geçirdikleri süreyi artırma eğilimindedir [50]. Bu şekilde vücut yüzey alanlarını arttırırlar, buharlaşmalı ısı kaybını kolaylaştırırlar ve potansiyel olarak yerden gelen radyasyon ve konvektif ısıyı önlerler [51]. Ancak çiftliklerde sprinkler ve fan kullanımının ısı yükünü etkili bir şekilde azalttığı ve böylece ineklerin dinlenme süresini arttırdığı gösterilmiştir.

- Diyet ve yiyecek arama davranışındaki değişiklikler, organizmanın metabolik yükünü azaltmak için gıda alımının azaltılmasını içerir. Otlayan ineklerde gündüz sıcaklıklarının aşırı yüksek olması nedeniyle gece otlatmaya geçiş gözlenmektedir.

- Isı yükü arttıkça, öncelikle yem, su ve çevre sıcaklığının varlığına bağlı olarak dışkılama ve idrara çıkma sıklığı azalır [52]. Isı stresine maruz kalan ineklerin idrar sıklığında önemli bir azalma gösterdiği rapor edilmiştir.

- Ayrıca ağır ortam koşullarında suya olan ihtiyaç da artar. Isı stresi koşullarında su tüketimi artar ve inekler genellikle ne çok soğuk ne de çok sıcak olan orta sıcaklıktaki suyu tercih eder. Uzmanlar genellikle sıcak havalarda soğuk su veya vücut sıcaklığının korunmasına yardımcı olmak için vücut sıcaklığının altında su sağlanmasını öneriyor.

Çiftlik hayvanlarının ısı stresi sırasında belirli davranış biçimleri sergileme yeteneği, onların çevresel ipuçlarına ilişkin doğuştan ve içgüdüsel anlayışlarını ve hayatta kalmak için günlük rutinlerini uyarlama yeteneklerini yansıtır.

Kaynaklar

1. Cheng, M., McCarl, B., & Fei, C. (2022). Climate Change and Livestock Production: A Literature Review. Atmosphere, 13(1), Article 1.

2. Bernabucci, U.; Lacetera, N.; Baumgard, L.H.; Rhoads, R.P.; Ronchi, B.; Nardone, A. Metabolic and hormonal acclimation to heat stress in domesticated ruminants. Animal 2010, 4, 1167-1183.

3. Luo H, Li X, Hu L, Xu W, Chu Q, Liu A, et al. Genomic analyses and biological validation of candidate genes for rectal temperature as an indicator of heat stress in Holstein cattle. J Dairy Sci. (2021) 104:4441–51.

4. Luo H, Hu L, Brito LF, Dou J, Sammad A, Chang Y, et al. Weighted single-step GWAS and RNA sequencing reveals key candidate genes associated with physiological indicators of heat stress in Holstein cattle. J Animal Sci Biotechnol. (2022) 13:108.

5. Otto PI, Guimarães SEF, Verardo LL, Azevedo ALS, Vandenplas J, Sevillano CA, et al. Genome-wide association studies for heat stress response in Bos taurus×Bos indicus crossbred cattle. J Dairy Sci. (2019) 102:8148–58.

6. Dikmen S, Wang XZ, Ortega MS, Cole JB, Null DJ, Hansen PJ. (2015). Single nucleotide polymorphisms associated with thermoregulation in lactating dairy cows exposed to heat stress. J Anim Breed Genet. 132:409–19.

7. Hansen PJ. (2020). Prospects for gene introgression or gene editing as a strategy for reduction of the impact of heat stress on production and reproduction in cattle. Theriogenology. 154:190–202.

8. Worku, D., Hussen, J., Giovanna De Matteis, Schusser, B., & Mohanned Naif Alhussien. (2023). Candidate genes associated with heat stress and breeding strategies to relieve its effects in dairy cattle: a deeper insight into the genetic architecture and immune response to heat stress. Frontiers in Veterinary Science, 10.

9. Trail, J. C. M., Gregory, K. E., Marples, H. J. S., & Kakonge, J. (1985). Comparison of Bos taurus-Bos indicus breed crosses with straightbred Bos indicus breeds of cattle for maternal and individual traits. Journal of Animal Science, 60(5), 1181-1187.

10. Madalena, F. E. (2002). Dairy Animals| Bos Indicus Breeds and Bos Indicus× Bos Taurus Crosses.

11. Patra, A.K. (2017).Accounting methane and nitrous oxide emissions, and carbon footprints of livestock food products in different states of India. J. Clean. Prod. 162, 678–686.

12. Dikmen, S. E. R. D. A. L., Alava, E., Pontes, E., Fear, J. M., Dikmen, B. Y., Olson, T. A., & Hansen, P. J. (2008). Differences in thermoregulatory ability between slick-haired and wild-type lactating Holstein cows in response to acute heat stress. Journal of dairy science, 91(9), 3395-3402.

13. Dikmen, S. E. R. D. A. L., Khan, F. A., Huson, H. J., Sonstegard, T. S., Moss, J. I., Dahl, G. E., & Hansen, P. J. (2014). The SLICK hair locus derived from Senepol cattle confers thermotolerance to intensively managed lactating Holstein cows. Journal of dairy science, 97(9), 5508-5520.

14. FAO: Lıvestock dıversıty helps cope wıth clımate change. Retrıeved from https://www.fao.org/3/i6232e/i6232e.pdfhttps://www.fao.org/3/i6232e/i6232e.pdf

15. Hoffmann, I. (2010). Climate change and the characterization, breeding and conservation of animal genetic resources. Animal Genetics, 41(s1), 32–46.

16. FAO(2006). Breed Diversity in Dryland Ecosystems. Information Document 9, Fourth Session of the Intergovernmental Technical Working Group on Animal Genetic Resources for Food and Agriculture. FAO, Rome. Retrieved from http://www.fao.org/Ag/againfo/programmes/en/genetics/documents/ITWG-AnGr4/CGRFA-WGAnGr-4-06-inf9.pdf.

17. Passamonti, M. M., Somenzi, E., Barbato, M., Chillemi, G., Colli, L., Joost, S., Milanesi, M., Negrini, R., Santini, M., Vajana, E., Williams, J. L., & Ajmone-Marsan, P. (2021). The Quest for Genes Involved in Adaptation to Climate Change in Ruminant Livestock. Animals : an open access journal from MDPI, 11(10), 2833.

18. Renaudeau, D., Collin, A., Yahav, S., de Basilio, V., Gourdine, J.L., & Collier, R.J. (2012). Adaptation to hot climate and strategies to alleviate heat stress in livestock production. Animal, 6(5), 707-728.

19. Veissier, I., Palme, R., Moons, C. P., Ampe, B., Sonck, B., Andanson, S., & Tuyttens, F. A. (2018). Heat stress in cows at pasture and benefit of shade in a temperate climate region. International Journal of Biometeorology, 62, 585-595.

20. Sharpe, K.T., Heins, B.J., Buchanan, E.S., & Reese, M.H. (2021). Evaluation of solar photovoltaic systems to shade cows in a pasture-based dairy herd. Journal of Dairy Science, 104(3), 2794-2806. https://doi.org/10.3168/jds.2020-18821.

21. Stone, A. (2020). Relieving heat stress in dairy cattle. Research OUTREACH, 119. Available at: https://researchoutreach.org/articles/relieving-heat-stress-in-dairy-cattle/

22. Huynh, T.T.T. (2005). Heat Stress in Growing Pigs. Wageningen University and Research. Retrieved from https://www.proquest.com/docview/2449468017/abstract/BAD39E82C2B7419EPQ/

23. Hu, Z., Yang, Q., Tao, Y., Shi, L., Tu, J., & Wang, Y. (2023). A review of ventilation and cooling systems for large-scale pig farms. Sustainable Cities and Society, 89, 104372.

24. Schauberger, G., Mikovits, C., Zollitsch, W., Hortenhuber, S.J., Baumgartner, J., Niebuhr, K., Piringer, M., Knauder, W., Anders, I., Andre, K., et al. (2019). Global warming impact on confined livestock in buildings: Efficacy of adaptation measures to reduce heat stress for growing-fattening pigs. Clim. Change, 156, 567-587.

25. Jeon, J.H., Yeon, S.C., Choi, Y.H., Min, W., Kim, S., Kim, P.J., & Chang, H.H. (2006). Effects of chilled drinking water on the performance of lactating sows and their litters during high ambient temperatures under farm conditions. Livestock Science, 105, 86–93.

26. Pettigrew, J.E., Moser, R.L., Cornelius, S.G., & Miller, K.P. (1985). Feed consumption by lactating sows as affected by feeder design and corn particle size. Journal of Animal Science, 61(suppl.1), 107.

27. Myer, R.O., Brendemuhl, J.H., & Bucklin, R.A. (2008). Effect of season on growth performance of finishing pigs fed low-protein, amino acid supplemented diets. Journal of Applied Animal Research, 34, 1–8.

28. Renaudeau, D., Gourdine, J.L., Silva, B.A.N., & Noblet, J. (2008). Nutritional routes to attenuate heat stress in pigs. In Livestock and Global Climate Change (Eds. P. Rowginson, M. Steele, A. Nefzaoui), pp. 134–138. Hammamet, Tunisia: Cambridge University Press.

29. Holt, S.M., Gaughan, J.B., & Mader, T.L. (2004). Feeding strategies for grain-fed cattle in a hot environment. Australian Journal of Agricultural Research, 55, 719–725.

30. Mader, T.L., & Davis, M.S. (2004). Effect of management strategies on reducing heat stress of feedlot cattle: feed and water intake. Journal of Animal Science, 82, 3077–3087.

31. Martin, G., Barth, K., Benoit, M., Brock, C., Destruel, M., & Dumont, B. (2020). Potential of multi-species livestock farming to improve the sustainability of livestock farms: A review. Agricultural Systems, 181, 102821.

32. Seo S.N. & Mendelsohn R. (2008) Measuring impacts and adaptations to climate change: a structural Ricardian model of African livestock management. Agricultural Economics 38, 151–65.

33. Diaz-Solis, H., Grant, W.E., Kothmann, M.M., Teague, W.R., Diaz-Garcia, J.A. (2009). Adaptive management of stocking rates to reduce effects of drought on cow-calf production systems in semi-arid rangelands. Agricultural Systems, 100, 43-50.

34. Mu, J.E., McCarl, B.A., Wein, A.M. (2013). Adaptation to climate change: Changes in farmland use and stocking rate in the U.S. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 18, 713-730.

35. Ryschawy, J., Choisis, N., Choisis, J.P., Bonnain, A., & Gibon, A. (2012). Mixed crop-livestock systems: An economic and environmental-friendly way of farming? Animal, 6, 1722-1730.

36. Alves, B.J.R., Madari, B.E., & Boddey, R.M. (2017). Integrated crop-livestock-forestry systems: Prospects for a sustainable agricultural intensification. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 108, 1-4.