Resumo
A aferição da temperatura core e a mensuração da emissão de metano entérico em bovinos leiteiros de forma automatizada e contínua, com baixo custo e em larga escala, ainda é um desafio a ser solucionado. Podem gerar variáveis de importância ambiental (pegada de carbono e de adaptação dos animais aos extremos climáticos), fisiológicas, metabólicas e de bem-estar animal. A crescente disponibilidade de sensores e tecnologias é uma oportunidade para a fenotipagem de alto desempenho para essas características. A tese foi estruturada em dois experimentos: i) Foi avaliado o melhor local de implante de microchip com sensor de temperatura com base na acurácia e precisão de modelos, considerando ou não variáveis climáticas para predizer a temperatura core em bezerros leiteiros lactentes. Foram utilizados 19 bezerros Holandês x Gir (32.2 ± 5.2kg de peso vivo ao nascimento) e o implante dos microchips foi realizado no quarto dia de vida na base da orelha, prega caudal e umbilical (implantes subcutâneos), tábua do pescoço (músculo cleido-ociptal) e parte interna da coxa (músculo gracilis), implantes intramusculares. A temperatura retal (TR) aferida com termômetro clínico digital foi utilizada como método referência de temperatura core. A temperatura do ar (TA), umidade relativa (UR) e o índice de temperatura e umidade (ITU) foram avaliados no mesmo momento da aferição da temperatura retal e da obtenção dos dados gerados pelo microchip, do dia do implante até os 60 dias de idade dos animais. A amplitude de variação da temperatura do ar foi de 7.6 a 34.4ºC, a de umidade relativa do ar foi de 17,5 a 99,0% e o ITU de 50.6 a 91.52. As médias de TR e as obtidas pelos sensores no pescoço, cauda, coxa e umbigo foram 38,7; 36,9; 38,0; 37,0 e 37,8ºC respectivamente. As temperaturas obtidas no pescoço e na coxa (intramusculares) foram as mais próximas da temperatura retal; já as correlações com a TR retal foram 0,56, 0,60, 0,60, 0,53 e 0,48 respectivamente. A tábua do pescoço e prega caudal foram os locais de implante do microchip que apresentaram melhor correlação. A predição da TR apresentou precisão moderada (rc = 0,49 a 0,60) e elevada acurácia (cb = 0,79 a 0,88), sem a utilização dos dados climáticos e ITU como variáveis preditivas. A inclusão dos dados climáticos e de ITU como variáveis preditivas aumentou a precisão em 21,3%, a acurácia em 10,2% e reduziu o erro médio absoluto em 23%. Os coeficientes de correlação e concordância e erro médio absoluto de predição para a base da cauda e pescoço foram 0,68 e 0,67 e 0,29 e 0,28ºC respectivamente. Os locais mais apropriados de implante dos microchips para o monitoramento da temperatura core de bezerros lactentes foram a tábua do pescoço e a prega caudal. Recomenda-se a utilização da temperatura do ar, da umidade relativa ou do ITU como variável preditiva nos modelos de predição de temperatura core em bezerros lactentes. ii) No segundo estudo, o objetivo foi: i) comparar as mensurações pela câmara respirométrica (CR) 20h., de avaliação com a máscara facial (MF) quatro horas após a alimentação; ii) avaliar o potencial de utilização das subamostragens na CR (240, 260, 640, 660 e 680min. após a alimentação) para encontrar o horário mais apropriado para avaliação com a MF. Dados de emissão de CH4 de 109 vacas leiteiras (551.3 ±150 kg) foram obtidos por câmara respirométrica (método referência) e máscara facial (método alternativo). Para comparar as duas técnicas, foram usados dados de CMS (consumo de matéria seca), produção diária de CH4, rendimento e intensidade de CH4. Os valores de emissão de CH4 obtidos por coleta spot foram extrapolados para 24 horas e em seguida comparados com a produção total diária obtida na câmara. As médias obtidas entre as duas técnicas para produção de CH4, rendimento e intensidade de CH4 foram semelhantes (P>0,05). Foram observadas diferenças para o CMS. Os modelos de predição apresentaram coeficiente de determinação (R2) e o coeficiente de correlação e concordância (CCC) de 0.20 e 0.45 respectivamente. Como a eficiência preditiva entre as técnicas da CR e a MF foi baixa, foi realizado estudo com as subamostragens na CR para encontrar um horário mais adequado para avaliação na MF. Correlações foram altas e positivas (> 0.82) entre os valores obtidos por extrapolação das subamostragens e a avaliação tradicional por CR. As subamostragens aos 240, 260, 640, 660 e 680min. após a alimentação apresentaram potencial para serem testadas. Não foram observadas diferenças entre a produção de CH4, rendimento e intensidade de CH4 entre a CR e os pontos da subamostragem da CR (P>0,05). Os valores de R2 variaram de 0.35 a 0.67. O CCC para as subamostragens da CR foram de 0.58, 0.59, 0.79, 0.80. A predição usando MF quatro horas após a alimentação apresentou baixa acurácia e precisão. Os horários mais promissores para avaliações de curta duração com máscara facial são 340 a 680 min. após a alimentação matinal. Novos estudos devem ser realizados adotando esses tempos de subamostragem para que seja avaliada a capacidade da técnica para fenotipagem de alto desempenho.
High-throughput phenotyping is defined as a method to determine the characterization of phenotypes quickly and automatically, generating significant volumes of data. It involves the use of methodologies for collecting information based on the data obtained on the property. Among the various techniques currently used in high-performance phenotyping, two of them help to optimize information. These techniques make it possible to monitor the growth and development of calves in terms of physiological status by controlling body temperature, as well as in adults animals, by monitoring the gases produced. This study aims evaluate the best microchip implant site with a temperature sensor and the accuracy and precision of this device for monitoring core temperature in lactating dairy calves. Nineteen Holstein x Gir calves (32.2 ± 5.2 kg live weight at birth) were used and the microchips were implanted on the fourth day of life at the base of the ear, caudal and umbilical fold (subcutaneous implants), neck (cleido-ociptal muscle) and thigh (gracilis muscle), intramuscular implants. The rectal temperature (RT) measured with a digital clinical thermometer was used as a core temperature reference method. Air temperature (AT), relative humidity (RH) and the temperature and humidity index (THI) were evaluated at the same time as the rectal temperature was measured and the data generated by the microchip of the implant day until 60 days old were obtained of the animals. The range of variation of the air temperature was 7.6 to 34.4ºC, the relative humidity of the air was 17.5 to 99.0% and the ITU 50.6 to 91.52. The RT means and those obtained by the sensors in the neck, tail, thigh and navel were 38.7; 36.9; 38.0; 37.0 and 37.8ºC respectively. The temperatures obtained in the neck and thigh (intramuscular) were the closest to the rectal temperature, whereas the correlations with the rectal TR were 0.56, 0.60, 0.60, 0.53 and 0.48, respectively. The neck board and caudal fold were the microchip implant sites that showed the best correlation. The prediction of RT showed moderate precision (rc = 0.49 to 0.60) and high accuracy (cb = 0.79 to 0.88) without the use of climatic data and UTI as predictive variables. The inclusion of climatic and THI data as predictive variables increased precision by 21.3%, accuracy by 10.2% and reduced mean absolute error by 23%. The correlation and agreement coefficients and mean absolute prediction error for the base of the tail and neck were 0.68 and 0.67 and 0.29 and 0.28ºC, respectively. The most appropriate locations for microchip implantation to monitor the core temperature of suckling calves were the neck board and the caudal fold. It is recommended to use air temperature, relative humidity or THI as a predictive variable in models of prediction of core temperature in suckling calves. In the second study of metrics the objective was: i) to compare the measurements by the CR 20h of evaluation with the MF four hours after feeding; ii) evaluate the potential for using subsamples in the CR (240, 260, 640, 660 and 680 minutes after feeding) to find the most appropriate time for the evaluation of the FM. CH4 emission data from 109 dairy cows (551.3 ± 150 kg) were obtained by respirometric chamber (reference method) and face mask (alternative method). To compare the two techniques, data from CMS (dry matter consumption), daily CH4 production, CH4 yield and intensity were used. The CH4 emission values obtained through the spot collection were extrapolated to 24 hours and then compared with the total daily production obtained in the chamber. The means obtained between the two techniques for CH4 production, CH4 yield and intensity were similar (P> 0.05). Differences were observed for CMS. Based on the study of accuracy and precision of the models, the determination coefficient (R2) and the correlation and agreement coefficient (CCC) between CR and FM values were 0.2 and 0.45 respectively. As the predictive efficiency between the CR techniques and the FM was low, a study was carried out with the subsamples in the CR to find a more suitable time for evaluation in the FM. Correlations were high and positive (> 0.82) between the subsampling points in the CR. The subsamples of the CR (240, 260, 640, 660 and 680min after feeding) had the potential to be tested. There were no differences between the production of CH4, yield and intensity of CH4 between the CR and the points of the subsampling of the CR. R2 values ranged from 0.35 to 0.67. The CCC for the CR subsamples were 0.58, 0.59, 0.79, 0.80. The prediction using FM four hours after feeding showed low accuracy and precision. The subsamples of the CR showed the potential for evaluating the production of CH4 at these times by the FM and should be tested in new studies that allow adjustments so that this technique can be applied safely for high-throughput phenotyping.