טכניקות תזונתיות להקלה בעומס החום של הפרה

אחד האתגרים המרכזיים בגידול פרות בישראל הוא שמירה על בריאות הפרה ועל תנובת החלב שלה בתקופות של עומס חום. תחום המזון מספק שפע של אמצעים לסייע לפרות החולבות להתמודד מול הקיץ והחמסינים המקומיים

סטודנט: ירון נחום, רפת עלי ורד – כפר יחזקאל

מנחה: אמיר בלוך

*תמונה ראשית: ירון נחום בעת הצגת עבודת הגמר

אחד האתגרים המרכזיים בגידול בקר לחלב הוא שמירה על בריאות הפרה, תנובת חלב גבוהה ועל פוריות הפרה גם בתקופות של עומס חום. המניפולציות התזונתיות הן כלי חשוב להתמודדות עם מצב זה.

למניפולציות התזונתיות יש כמה מטרות: ראשית, הפחתת חום המופק בגוף: העיכול של מזון, במיוחד סיבים, מייצר חום בגוף הפרה. הפחתה של תהליך זה תקל על התמודדות עם הטמפרטורה החיצונית הגבוהה. שנית, השלמה של חסרים תזונתיים: עומס חום מוביל לירידה בצריכת המזון ולירידה בנעכלות, מה שגורם לחסרים תזונתיים. מניפולציות תזונתיות נועדו לפצות על חסרים אלו. מטרה שלישית היא תמיכה בתהליכים פיזיולוגיים: עומס חום גורם לשינויים פיזיולוגיים ומטבוליים. תוספי מזון מסוימים יכולים לתמוך בתהליכים אלו ולשמור על בריאות הפרה.

המניפולציות התזונתיות העיקריות הן:

• בתכנון המנה: הפחתת סיבים גסים; העלאת ריכוז האנרגיה על ידי שומן וירידה בעמילן; הורדת החלבון הכללי תוך כדי ירידה בחלבון הפריק והעלאת החלבון העוקף כרס; ועלייה בבופרים ובכמות הנתרן והאשלגן
• בתוספות למנה: שימוש בתוספים תזונתיים; משפרי פעילות כרס – שמרים; נוגדי חמצון (אנטיאוקסידנטים); מרחיבי כלי דם; משפרי צריכת חומר יבש; וחומרים משמרים
• בממשק: האבסה בשעות קרירות; יותר חלוקות ביום; יותר קירובי מזון

התאמת המנה התזונתית, שימוש בתוספים רלוונטיים ושינוי הרגלי ההאבסה הם כלים חיוניים להתמודדות עם עומס חום בפרות חלב. יישום נכון של מניפולציות אלו יכול לסייע בשמירה על רווחת הפרה ועל תנובת החלב, גם בתקופות חמות.

מבוא

כאשר פרה חולבת נתונה לעומס חום, היא מפעילה מנגנונים פיזיולוגיים והתנהגותיים כדי להתמודד עם הטמפרטורה הגבוהה, מה שמוביל לשינויים מטבוליים משמעותיים ולבעיות תזונתיות. הבעיות העיקריות כוללות ירידה בצריכת מזון (חומר יבש); שינויים מטאבוליים ואנרגטיים; פגיעה בבריאות הכרס ובעיכול; חוסר בוויטמינים ובמינרלים; וירידה באיכות והרכב החלב. בעבודה זו אסקור את המניפולציות התזונתיות והממשקיות אשר מסייעות לפרה להתמודד עם עומס החום ומסייעות לחקלאי לשמור על רווחיות גם בקיץ.

מזון גס במנה בעומס חום

בעומס חום אנו משתדלים להשתמש במזונות הגסים האיכותיים ביותר ובעלי נעכלות דופן תא הטובה ביותר. מורידים את כמות המזון הגס כיוון שתסיסת סיבים בכרס מייצרת כמות משמעותית של חום. החלפת חלק מהסיבים במזון בעל נעכלות גבוהה שמרוכז באנרגיה מפחית את עומס החום הפנימי הזה. מחליפים בדופן תא נעכלת יותר כגון זה של קליפות סויה מפצים על אובדן המזון הגס בבופרים. לדוגמה, בניסוי של ד"ר גבי עדין וחובריו משנת 2008 קיבלו יותר חלב כאשר החליפו חלק מהמזון הגס בקליפות סויה.

אנרגיה במנה בעומס חום

כאשר פרה נתונה בעקת חום (Heat Stress), צריכת החומר היבש (DMI) שלה יורדת משמעותית, בעוד שדרישות האנרגיה לקיום (Maintenance) עלולות לעלות ב-20%–25% עקב הלחתה והזעה. כדי למנוע "מאזן אנרגטי שלילי" חמור, יש צורך לשנות את האופן שבו האנרגיה מסופקת לה. המטרה היא לספק מנה "קרירה" יותר – כזו שעשירה באנרגיה אך מייצרת פחות חום פנימי במהלך העיכול.

הגדלת ריכוז האנרגיה( לעשות יותר עם פחות): מכיוון שהפרה אוכלת נפח קטן יותר, כל נגיסה חייבת להכיל יותר אנרגיה. יש להעלות אנרגיה, רצוי דרך שומן מוגן כרס (הדלק הקריר) ולא דרך עמילן שעשוי לגרום לחמצת.

היתרון בשומן: בניגוד לסיבים, עמילן או חלבון, השומן אינו עובר תסיסה בכרס, ולכן הוא כמעט לא מייצר חום תסיסה. בנוסף, הוא מומר לאנרגיה נטו לייצור חלב ביעילות גבוהה יותר מרכיבי תזונה אחרים.

רמות השומן: יש לשאוף לרמת שומן כללית בתזונה של כ-5%–7% מהחומר היבש, ולהימנע מכמויות מופרזות של שמנים צמחיים "לא מוגנים", שכן הם עלולים לצפות את חלקיקי הסיבים ולפגוע בעיכול.

חלבון במנה בעומס חום

כאשר פרה חווה עקת חום (Heat Stress), חילוף החומרים שלה משתנה משמעותית. אחת ההתאמות הקריטיות ביותר שניתן לבצע היא הפחתת סך החלבון הכללי, תוך שיפור האיכות והכמות עוקפת הכרס (bypass) של אותו חלבון.

האכלת יתר בחלבון במהלך גל חום היא פעולה שמשיגה תוצאה הפוכה, מכיוון שתהליך הפירוק של עודפי אמוניה והפרשתם כשתנן (אוריאה) מייצר חום פנימי נוסף ("חום תסיסה"), המכביד על העומס התרמי של הפרה.

אופטימיזציה של סוג החלבון: המטרה היא לספק מספיק חומצות אמינו לייצור חלב מבלי לאלץ את הכרס לעבוד שעות נוספות. לכן נוקטים בכמה פעולות: הפחתת חלבון פריק בכרס (RDP); העלאת חלבון בלתי פריק בכרס (RUP); ושאיפה לטווח של 16%-16.5%. חלבון כללי: מחקרים מצביעים על כך שבקרב עדרים רבים, הורדת החלבון הכללי לטווח זה שומרת על תנובת החלב טוב יותר מאשר דיאטות עתירות חלבון (17%–17.5%), שעלולות לגרום לתשישות מטאבולית.

איזון עבור חומצות אמינו ספציפיות: מכיוון שהפרה אוכלת פחות (ירידה בצריכת חומר יבש), כל גרם של חלבון חייב להיות בעל ערך. בעצם הפרה צריכה את חומצות האמינו ולא את החלבון הכללי.

התמקדות בליזין ומתיונין: אלו הן בדרך כלל חומצות האמינו ה"מגבילות", כי הפרה לא מייצרת אותן ואין אותן מספיק במזונות הרגילים.

להלן טבלה מהניסוי של אריאלי וחובריו מ-2004 המראה שחלבון נמוך במנה בקיץ לא הפריע לייצור החלב והעלה את יעילות ניצול החלבון מהמנה.

בופרים, הפרש קטיונים אניונים ומינרלים במנה בעומס חום

יש משמעות להפרש קטיונים אניונים במנה (dietary cation anion difference=DCAD), בעומס חום הפרה מאבדת נתרן ואשלגן כתוצאה מהזעה ולהלחתה, לכן מומלץ להוסיף בקיץ נתרן ואשלגן למנה מסודה לשתייה ופוטסיום קרבונט. ערך הDCAD- המומלץ בחורף נע בין 250-200 mEq/kg יחידות ובקיץ על יותר מ-300 יחידות. מכיוון שהפרה אוכלת פחות יש לשקול גם תוספת של מינרלים נוספים כגון כלור, מגנזיום, סידן וזרחן וגם מיקרו-מינרלים כגון אבץ ומנגן.

שמרים

שמרים הן פטריות מיקרוסקופיות חד-תאיות שבמשך שנים רבות האדם משתמש בהן למגוון שימושים, בין היתר משתמשים בשמרים לשיפור פעולת הכרס בפרות. בשוק קיימים שמרים חיים ותרבית שמרים ("מתים").

ההבדל בין ייצור שמרים חיים ל"תרבית שמרים" (מתים): בשמרים חיים הייבוש נעשה בטמפרטורה נמוכה יחסית כדי לשמור על התא חי, בעוד בתרבית שמרים, לאחר התסיסה, "הורגים" את השמרים בטמפרטורה גבוהה ומייבשים את כל "מרק" התסיסה יחד עם המצע. כך מקבלים את תוצרי הלוואי (המטבוליטים) ולא את היצור החי עצמו.

בשונה משמרים מתים או תוצרי תסיסה, השמרים החיים פועלים כ"מיקרו-אורגניזמים פעילים" בתוך הכרס.  מחקרים מראים שיפור ביצועים במקרה של מתן שמרים חיים.

כך עלה למשל בניסוי של אנה קבריתה וחובריה, שמצאו הגברה של ייצור חלב לאחר מתן שמרים חיים.

היתרון המרכזי של השמרים החיים הוא ייצוב ושיפור הסביבה המיקרוביאלית בכרס, שבא לידי ביטוי בכמה מישורים:

1. צריכת חמצן ושיפור התנאים האנאירוביים: הכרס היא סביבה שאמורה להיות נטולת חמצן כמעט לחלוטין (אנאירובית). חמצן שנכנס עם המזון והמים פוגע בחיידקים "הטובים" (מפרקי הסיבים).

הפעולה: שמרים חיים הם יצורים אירוביים-פקולטטיביים – הם "שואבים" וצורכים את שאריות החמצן בכרס.

התוצאה: יצירת סביבה אופטימלית לחיידקים מפרקי סיבים, מה שמשפר את יעילות העיכול.

2. מניעת חמצת (Acidosis) וייצוב ה pH: אחד האתגרים הגדולים בפרות חלב שמקבלות מנות עתירות עמילן הוא ירידת ה-pH בכרס.

הפעולה: השמרים החיים מעודדים צמיחה של חיידקים מסוג Megasphaera elsdenii, שתפקידם לנצל ולפרק חומצה לקטית (הגורם העיקרי לחמצת).

התוצאה: מניעת תנודות חריפות ברמת החומציות בכרס, שמירה על התיאבון של הפרה ומניעת נזקים לדופן הכרס.

3. שיפור נעכלות הסיבים (NDF Digestibility): השמרים מפרישים אנזימים, ויטמינים מקבוצת B וחומצות אמינו שמהווים "סטרטר" או מזון לחיידקים מפרקי התאית (חיידקים צלולוליטיים).

התוצאה: הפרה מצליחה להוציא יותר אנרגיה מכל קילוגרם של מספוא גס (קש, חציר, תחמיץ). שיפור בנעכלות הסיבים מתורגם ישירות לתוספת של חלב ושומן חלב.

4. הגדלת צריכת החומר היבש (DMI): כאשר הכרס פועלת ביעילות והמזון מתפנה ממנה מהר יותר (בגלל עיכול מהיר של סיבים), הפרה מרגישה פחות "מלאה" ויכולה לאכול יותר.

שמרים מתים: בניגוד לשמרים חיים שפועלים כמיקרו-אורגניזם פעיל, השמרים המתים/תרביות השמרים פועלים כפרוביוטיקה. הם מכילים את "חומרי התסיסה" (מטאבוליטים) שהשמרים ייצרו בתהליך הגדילה שלהם, יחד עם מרכיבי דופן התא (בטא-גלוקן ומנאן-אוליגוסכרידים). לשמרים המתים תועלות כמו לשמרים החיים בשיפור אוכלוסיית חיידקי הכרס, במניעת חמצת כרס, שיפור נעכלות הסיבים, הגדלת צריכת החומר היבש, אך ללא התכונה של צריכת חמצן.

נוגדי חמצון במנה בעומס חום

במצבי עקה יש עלייה ברדיקלים חופשיים מזיקים בגוף הפרה. רדיקל חופשי הוא מולקולה שאיבדה או הרוויחה אלקטרון, דבר שהופך אותה ללא יציבה. הרדיקל החופשי מנסה כל הזמן "לגנוב" אלקטרון ממולקולה שכנה וכך נוצרת תגובת שרשרת מזיקה. נוגדי החמצון מצמצמים את ההשפעות השליליות של הרדיקלים החופשיים בכך שהם תורמים לרדיקלים אלקטרונים מבלי להפוך בעצמם לרדיקלים. ישנם נוגדי חמצון כגון סלניום, ויטמין E וויטמין C שאפשר להפיקם באפון סינטטי וישנם תמציות צמחים שבין היתר מכילות נוגדי חימצון חזקים כגון תמצית תה ותמצית חילבה.

תה ירוק בעומס חום

תמצית תה ירוק (Camellia sinensis) משמשת יותר ויותר כתוסף מזון פיטוגני (ממקור צמחי) בעל ערך גבוה לפרות חלב, במיוחד באזורים המתמודדים עם עומס חום כבד.

הניסוי של דדאם וחובריו במכון וולקני מראה שיפור ביצועים בעקבות מתן תרמופלוס המכיל תמציות צמחים, כפי שניתן לראות בטבלה למטה.

מרחיבי כלי דם

אחת הדרכים להקל על הפרה בעומס חום היא לתת לה לאכול חומרים מרחיבי כלי דם היקפיים ובכך לסייע לה להיפטר מעודפי חום גוף. אחד התוספים שנחקרו עבור פרות הוא בעומס חום הוא ניאצין (ויטמין 3B) תפקידו ייחודי מכיוון שהוא פועל הן כבקר מטאבולי והן כגורם קירור פיזיולוגי. כך עוזר הניאצין לפרות להתמודד עם טמפרטורות גבוהות:

היתרון הבולט ביותר של הניאצין הוא יכולתו לגרום לוזודילציה (Vasodilation) – הרחבה של כלי הדם.  להלן מהניסוי של זימבלמן וחובריו, שמראה טמפרטורת גוף נמוכה יותר בעקבות מתן ניאצין:

טיפ מעשי: ניאצין מוגן כרס (RPN). ניאצין סטנדרטי עובר פירוק משמעותי על ידי חיידקי הכרס. כדי לקבל את מלוא יתרונות הקירור והמטאבוליזם, תזונאים רבים ממליצים להשתמש בניאצין מוגן כרס (RPN). דבר זה מבטיח שהוויטמין יגיע למעי הדק לספיגה יעילה במחזור הדם.

חילבה בעומס חום: בעוד שניאצין פועל דרך מסלול פרוסטגלנדינים ספציפי, החילבה מכילה קוקטייל של פיטוכימיקלים. אלה משפיעים על כלי הדם בכמה דרכים: ייצור תחמוצת חנקן; נוכחות של נוגדי חימצון; והשפעה פולינרגית (עירור קולטנים שתורמים להרחבת כלי דם). בתזונת פרות, ובמיוחד במוצרים כמו ThermoPlus, גרגרנית יוונית (חילבה – Trigonella foenum-graecum) משמשת ככלי רב-תכליתי לפרה כאשר הטמפרטורות עולות.

משפרי צריכת חומר יבש

ישנה חשיבות גדולה לשמירה על צריכת חומר יבש בעומס חום. חוץ מפעולות ממשקיות יש חומרים שידועים כמשפרי צריכת חומר יבש כגון מולסה, תמציות חילבה וצ'ילי.

צ'ילי ועומס חום: תוספת צ'ילי גורמת לפרות לתחושת חריפות ומעודדת אותן לצרוך ארוחות קטנות יותר אך בתדירות גבוהה יותר לאורך היום. דפוס זה מונע את "שיא החום" הנוצר בכרס לאחר ארוחה גדולה אחת, ובכך עוזר לפרה לשמור על צריכת מזון יבשה (DMI) יציבה יותר מבלי להעמיס על מערכת ויסות החום שלה.

חומרים משמרים במנה בעומס חום

בתנאים של חום ולחות גבוהים לבליל יש נטייה להתקלקל, אפילו תוך יממה. לכן מומלץ להוסיף חומר משמר לבליל. החומר המשמר הנפוץ מבוסס על חומצה פרופיונית אשר פועלת בעיקר נגד עובשים. קיימים תוספים המכילים גם חומצה אצטית וחומצה פורמית שמטרתן לעכב התפתחות חיידקים ושמרים. חומצות אורגניות אלו חודרות לתוך התאים של המיקרו אורגניזם המקלקל את הבליל ומשבשות לו את רמת ה-PH ולעתים גם אנזימים. מרכזי מזון בישראל נוהגים להשתמש בעיקר בחלוקה דו-יומית ובסופי שבוע, בקיץ או בחגים.

ממשקי הזנה ואבוס

אפשר לצמצם השפעות עומס חום על ידי ממשק יעיל:

1.            מניעת בליל רטוב מדי שעלול להתקלקל בחום

2.            תוספת חומר משמר לבליל כדי למנוע את קלקולו

3.            מספר חלוקות מזון רבות במשך היום

4.            הרבה קירובי מזון

סיכום

בעיית ייצור החלב בקיץ החריפה לאחרונה באזורים רבים בעולם עקב שינויי האקלים (התחממות הגלובלית) והעלייה בתנובת הפרות (כתוצאה משיפורים גנטיים תזונתיים וממשקיים). עומס החום גורם לירידה בצריכת המזון ובתנובת החלב, לירידה ביעילות ההזנה, לירידה בתכולות השומן והחלבון בחלב, לירידה במדדי הפוריות ולפגיעה ברמה החיסונית. קיים קשר בין עומס החום לפרה חולבת בשלושה תחומים: הכלכלי, הסביבתי ורווחת הפרה.

בעולם בכלל ובישראל בפרט משקיעים רבות בתחום "צינון הפרה". אני בחרתי להתמקד דווקא בתחום ההזנה לפרה בעומס החום, במטרה לסייע לה להתמודד עמו. נוכחתי לגלות טכניקות הזנה שונות ומגוונות שבאמת מסייעות לפרה בעומס חום. מסקנותיי מהמאמרים שסקרתי הן שיש טכניקות הזנה ותוספים שמונעים ביעילות את הירידה ביצרנות עקב עומס החום.

יש להפעיל שיקול דעת ולבחור את הטכנולוגיה המתאימה ביותר לכל רפת בהתאם לתנאים המאפיינים אותה, כמו כן, מומלץ לבחור בין החלופות שנבחנו במסגרת ניסויים קודמים והוכחו כמוצלחות. לבסוף, עלינו לבחון האם התועלת הכלכלית הצפויה מצדיקה את ההשקעה הנדרשת בטכנולוגיה אחת או בשילוב טכנולוגיות.

העבודה הוגשה במסגרת עבודת הגמר בקורס לניהול רפתות של האוניברסיטה העברית.
רשימת ספרות ניתן לקבל ממחברי העבודה.