Warum der Klimawandel die Gesundheit und Sicherheit von kalifornischen Kühen bedroht

Kalifornien ist der landesweit größte Milchproduktionsstaat und beheimatet fast 1,8 Millionen Milchkühe. Kalifornien ist auch heiß, besonders für Kühe, die Schwierigkeiten haben, sich bei warmem Wetter abzukühlen. Und wenn Kühe zu heiß werden, nimmt ihre Milchproduktion ab. Starke Überhitzung kann die Gesundheit der Kühe und ihre Fähigkeit, schwanger zu werden und Kälber zu tragen, gefährden.

Milchviehhalter verwenden Lüfter und Sprühgeräte, um Kühe in ihren Ställen zu kühlen. Es besteht jedoch ein erheblicher Bedarf an besseren Optionen. Bestehende Systeme verbrauchen viel Energie und Wasser, was für Landwirte teuer ist. Und der Klimawandel erhöht die Temperaturen und belastet die Wasservorräte in Kalifornien.

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Mit der Finanzierung der California Energy Commission gehören wir zu den Tierforschern und Ingenieuren, die bei UC Davis zusammenarbeiten, um neue Innovationen zu testen und zu messen, wie sich diese auf den Strom- und Wasserverbrauch sowie die Gesundheit und das Verhalten von Kühen auswirken. Wir bewerten auch die Kosten dieser Technologien und ihr Potenzial für eine großflächige Einführung in kommerziellen Molkereien in Kalifornien.

Die Bedrohung durch Hitze

Im kalifornischen Central Valley, der Hauptmilchregion des Bundesstaates, liegen die Tagestemperaturen für mehr als fünf Monate im Jahr regelmäßig über 72 Grad Fahrenheit. Oberhalb dieser Schwelle fühlen Kühe die Hitze. Kühe reagieren besonders empfindlich auf heißes Wetter: Ihre Körpertemperatur beträgt 101,5 Grad Fahrenheit, drei Grad höher als der Mensch, und sie erzeugen viel Wärme, wenn sie Futter im Magen abbauen und Milch produzieren.

Wenn die Außentemperaturen ansteigen, wird es für Kühe zunehmend schwieriger, Körperwärme an die Umgebung im Freien abzuleiten. Während sie versuchen, ihre Körpertemperatur zu regulieren, steigen ihre Atmungsraten an. Dann fangen sie an zu sabbern und atmen mit offenem Mund, wie hechelnde Hunde. Wenn sie sich nicht abkühlen können, steigt ihre Körpertemperatur an. Dies sind alles Anzeichen von Hitzestress. Sobald es eingesetzt wird, produzieren Kühe weniger Milch. Sie haben möglicherweise Schwierigkeiten, schwanger zu werden und zu bleiben, und können in schweren Fällen sterben.

Wenn die Hitze im Sommer in die Höhe schießt, können Menschen in ein Schwimmbad springen oder sich unter der Klimaanlage in den Innenbereich zurückziehen und Erleichterung verspüren, zumindest bis wir unsere Stromrechnung sehen. Milchkühe haben diesen Luxus nicht. Um die Kühe zu kühlen, verwenden Milchviehhalter eine Kombination aus Schatten, Ventilatoren und Wasser, normalerweise wenn Kühe in ihren Ställen sind. Die Kühe werden während des Fressens vorsichtig besprüht, normalerweise vier bis fünf Stunden pro Tag, und während sie darauf warten, gemolken zu werden.

Diese Strategien helfen den Kühen, ihre Körpertemperatur zu regulieren, verwenden jedoch große Mengen an Wasser und Strom. Der durchschnittliche kalifornische Milchviehbetrieb gibt jährlich 140.000 USD für Versorgungsunternehmen aus.

Darüber hinaus können diese Systeme bei extremen Hitzewellen unzureichend sein. Während eines Abschnitts im Jahr 2017 erreichten die Temperaturen im kalifornischen Central Valley 53 Tage lang Hochtemperaturen über 90 Grad Fahrenheit. Verlängerte Hitzeperioden wie diese erhöhen den Hitzestress bei Milchvieh.

Andere Möglichkeiten mit Wasser zu kühlen

Unsere Studie vergleicht vier verschiedene Systeme zur Kühlung von Kühen. Zwei von ihnen nutzen Verdampfungskühlungsprozesse, die die Tatsache ausnutzen, dass Wasser beim Übergang von einer Flüssigkeit zu einem Gas viel Wärme aufnimmt. Dieser Prozess erzeugt kühlere, feuchtere Luft, kann aber auch zur Kühlung von flüssigem Wasser verwendet werden.

Unsere erste Kühltechnologie verwendet Matten, die ungefähr 5 cm unter der Sandbettung vergraben sind, wo die Kühe liegen. Wasser fließt durch die Matten und absorbiert Wärme von den Kühen durch Wärmeleitung. Das erhitzte Wasser fließt dann zu einer Vorrichtung, die als Sub-Wet Bulb-Verdunstungskühler bezeichnet wird. Dort wird es mit einem hocheffizienten Verdampfungskühlungsprozess gekühlt und zu den Matten zurückgeführt, um mehr Wärme von den Kühen aufzunehmen. Da der Kühler durch Verdampfen kühles Wasser produziert, ist er ideal für heiße und trockene Klimazonen wie Kalifornien geeignet.

Die zweite Technologie nutzt eine gezielte direkte Verdunstungskühlung, die manchmal auch als "Sumpfkühler" bezeichnet wird, und Gewebekanäle, um die Kühe in den Bereichen, in denen Kühe fressen und sich ausruhen, mit kühler Luft zu blasen. Sumpfkühler sind einfache Systeme, bei denen heiße, trockene Luft über Wasser geleitet wird, um sie abzukühlen.

Zum Vergleich testen wir auch zwei Kühlsysteme, die herkömmliches Spritzwasser und Ventilatoren verwenden, ähnlich der aktuellen Technologie in den meisten kalifornischen Milchviehbetrieben. Mit einem System arbeiten wir jedoch daran, den Wasserverbrauch zu reduzieren und die Kühlung zu verbessern, indem wir den Ventilator näher an das Spritzwasser bringen, um die Verdampfung der Körper von Kühen zu fördern. Wenn Wasser von den Kühen verdunstet, nimmt es Wärme mit. Um Wasser zu sparen, testen wir auch das Wasser für einen kürzeren Zeitraum.

In unserer ersten Testphase haben wir alle vier Behandlungen an 32 Kühen bei UC Davis getestet und Daten zu Atemfrequenz, Körpertemperatur, Milchleistung und -verhalten sowie Wetter, Wasserverbrauch und Energieverbrauch gesammelt. Die Datenanalyse ist im Gange. Wir gehen davon aus, dass wir mindestens eine Option ausfindig machen werden, die Kühe genauso effektiv kühlt wie die derzeitigen Optionen, aber auch Wasser, Energie oder beides einspart. Im nächsten Sommer werden wir die effektivste und effizienteste Technologie in einem Milchviehbetrieb im Central Valley gegen den traditionellen Sprüh- und Ventilatoransatz testen.

Die Suche nach besseren Wegen, die Milchkühe kühl zu halten, hat für diese Branche sowie für das Wohlergehen der Kühe hohe Priorität. Wir hoffen, dass unsere Ergebnisse den Molkereien in Kalifornien dabei helfen können, ihre Produktivität zu steigern, die Kühe sicher und kühl zu halten, und gleichzeitig Kalifornien dabei helfen, seine Energie- und Klimaziele zu erreichen.

Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation von Alycia Drwencke veröffentlicht. Cassandra Tucker; und Theresa Pistochini. Lesen Sie hier den Originalartikel.