Predictions and Measurements of Heat Production and Food and Water Requirements of Holstein Calves in Different Environments

Gebremedhin, K. G.; Cramer, C. O.; Porter, Warren P.

doi:10.13031/2013.34326

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“…In addition, knowledge about latent heat loss mechanisms can be used to develop mathematical and physical models as those proposed by Stevens (1981), McLean (1963), Gebremedhin et al (1981), Turnpenny et al (2000) and McGovern & Bruce (2000) to explain thermal interaction between livestock and their environment.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Latent heat loss of Holstein cows in a tropical environment: a prediction model

2008

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-Nine lactating Holstein cows with average 526 ± 5 kg of BW, five predominantly black and four predominantly white, bred in a tropical region and managed in open pasture were observed to measure cutaneous and respiratory evaporation rates under different environmental conditions. Cows were separated in three weight class: 1 (≤450 kg), 2 (450-500 kg) and 3 (>500 kg). Latent heat loss from cutaneous surface was measured using a ventilated capsule; evaporation in the respiratory system was measured using a facial mask. The results showed that heaviest cows (2 and 3 classes) presented the least evaporation rates. When air temperature increased from 10 to 36ºC the relative humidity decreased from 90 to 30%. In these conditions the heat loss by respiratory evaporation increased from 5 to 57 Wm -2 , while the heat loss by cutaneous evaporation increased from 30 to 350 Wm -2 . The results confirm that latent heat loss was the main way of thermal energy elimination under high air temperatures (>30ºC); cutaneous evaporation was the main mechanism of heat loss, responding for about 85% of the heat loss. A model was presented for the prediction of the latent heat loss that was based on physiological and environmental variables and could be used to estimate the contribution of evaporation to thermoregulation; a second, based on air temperature only, should be used to make a simple characterization of the evaporation process.Key Words: evaporation rate, Holstein cows, tropical environment Perda de calor latente em vacas Holandesas em ambiente tropical: um modelo de predição RESUMO -Nove vacas Holandesas lactantes com 526 ± 5 kg de peso corporal (cinco predominantemente pretas e quatro predominantemente brancas), criadas em região tropical e manejadas em pastagens, foram observadas com os objetivos de determinar simultaneamente as taxas de evaporação cutânea e respiratória em ambiente tropical e desenvolver modelos de predição. Para a medição da perda de calor latente pela superfície corporal, utilizou-se uma cápsula ventilada e, para a perda por respiração, utilizou-se uma máscara facial. Os resultados mostraram que as vacas que tinham maior peso corporal (classe 2 e 3) apresentaram maiores taxas evaporativas. Quando a temperatura do ar aumentou de 10 para 36 o C e a umidade relativa do ar caiu de 90 para 30%, a eliminação de calor por evaporação respiratória aumentou de aproximadamente 5 para 57 W m -2 e a evaporação na superfície corporal passou de 30 para 350 W m -2 . Esses resultados confirmam que a eliminação de calor latente é o principal mecanismo de perda de energia térmica sob altas temperaturas (>30 o C); a evaporação cutânea é a maior via e corresponde a aproximadamente 85% da perda total de calor, enquanto o restante é eliminado pelo sistema respiratório. O modelo para predizer o fluxo de perda de calor latente baseado em variáveis fisiológicas e ambientais pode ser utilizado para estimar a contribuição da evaporação na termorregulação, enquanto o modelo baseado somente na temperatura do ar deve ser usado...

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Latent heat loss of Holstein cows in a tropical environment: a prediction model

2008

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“…Conseqüentemente, a perda de calor é significativamente afetada na ocorrência de movimentação do ar (convecção forçada) dentro da camada de pêlos, situação que se torna o principal mecanismo de transferência de calor (Gebremedhin et al, 1983;Cena & Monteith, 1975a), além de diminuir a resistência à transferência de calor por convecção livre, a qual é induzida por um gradiente térmico causado por uma diferença de densidade do ar no interior da capa e, por último, favorece a difusão do vapor através da capa, evaporada na superfície da epiderme para a vizinhança (Cena & Monteith, 1975b).…”

Section: Resultsunclassified

“…Em elevados níveis de temperatura ambiente, a evaporação torna-se a principal via para a dissipação de energia térmica dos animais (Finch, 1985;Gebremedhin et al, 1981), a qual ocorre na superfície da epiderme, pela sudação (McLean, 1963b;Taneja, 1958Taneja, , 1959daSilva & Staling, 2003;Maia et al, no prelo), e no trato respiratório (Stevens, 1981;daSilva et al, 2002;Maia et al, 2005). Por outro lado, sob essas condições, a condução, a convecção e a radiação podem eventualmente tornar-se mecanismos de ganho de energia térmica, pois dependem diretamente da temperatura ambiente (McLean, 1963b;Gebremedhin et al, 2001;daSilva, 2000;Maia et al, no prelo).…”

Section: Introductionunclassified

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Perda de calor por evaporação cutânea associada às características morfológicas do pelame de cabras leiteiras criadas em ambiente tropical

et al. 2006

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RESUMO -A perda de calor por evaporação cutânea e as características morfológicas do pelame (espessura da capa, comprimento médio dos pêlos, número de pêlos por unidade de área e diâmetro médio dos pêlos) foram avaliadas em 254 cabras das raças Saanen, Alpina e mestiças ½ Boer ½ Saanen. Utilizou-se uma cápsula ventilada para medir a evaporação cutânea, determinada em três regiões do corpo (próximo ao pescoço, meio do flanco e quarto traseiro), enquanto as características morfológicas do pelame foram avaliadas a partir de amostras de pêlos, tomadas 18 cm abaixo da coluna vertebral, exceto a espessura da capa, que foi medida in situ. Os resultados indicaram que os animais apresentam pelame pouco denso, formado por pêlos finos e compridos. Animais mestiços (½ Bôer ½ Saanen) apresentaram taxas de evaporação cutânea mais elevadas que os puros das raças Saanen e Alpina. Palavras-chave: caprinos leiteiros, evaporação cutânea Heat loss by cutaneous evaporation and its association with hair coat characteristics in dairy goats managed in a tropical environmentABSTRACT -Heat loss by cutaneous evaporation and hair coat characteristics (coat thickness, hair length, number of hairs per unit area, and hair diameter) were measured in 254 Saanen, Alpine, and crossbred (½ Boer ½ Saanen) goats. The hair coat thickness was measured just below the dorsal line of thorax followed by collection of hair samples using adapted pliers. Cutaneous evaporation was measured by a ventilated capsule technique in three regions (neck, thorax center, and hind leg) that were assumed to be representative of the average rate of cutaneous evaporation from the whole skin surface. Goats showed low density hair coats constituted by thin and long hair. Heat loss measured by cutaneous evaporation was lower than that reported in cattle; crossbred animals (½ Boer ½ Saanen) had greater rates of cutaneous evaporation than the purebred Saanen and Alpine goats.

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“…However, in tropical regions, this difference is small and often negative because elimination of latent heat depends on the vapour pressure differential instead of the temperature differential. Therefore, thermal comfort of an animal in those regions depends largely on its ability to dissipate excess of body heat by evaporative cooling either from cutaneous and respiratory surfaces (McLean, 1963b;Gatenby, 1980;Gebremedhin et al, 1981;Gebremedhin & Wu, 2001, 2002Maia et al, 2005). Respiratory evaporation rate is rather smaller than the cutaneous one.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Evaporative cooling and cutaneous surface temperature of Holstein cows in tropical conditions

Silva

Maia

2011

R. Bras. Zootec.

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-The effects of skin temperature (T S ) on the rate of heat loss by cutaneous evaporation (E S ) in Holstein cows chronically exposed to sun, considering hair coat colour were studied. Sixteen purebred cows were measured for E S and T S at 01:00 p.m. after 6 hours of exposure to sun, on three body regions (flank, neck and gluteus) and considering dark and white spots separately.Sweating rate (S) and E S were measured by means of a ventilated capsule. Black skin areas presented mean S (138.9 ± 8.5 gm -2 h -1 ), E S (93.3 ± 5.7 Wm -2 ), and T S (33.1 ± 0.2°C) higher than those in the white areas (109.5 ± 9.7 gm -2 h -1 ), 73.6 ± 6.5 Wm -2 and 32.6 ± 0.2°C, respectively). There is an exponential relationship among cutaneous temperature and cutaneous evaporation, which can be represented by the equation: E S = 31.5 + exp{(T S − 27.9)/2.19115}, with coefficient of determination r 2 = 0.68. Cutaneous evaporative heat loss remains almost constant around 48 Wm -2 until T S reaches nearly 31°C.Key Words: cutaneous evaporation, cutaneous temperature, Holstein cowsResfriamento evaporativo e temperatura cutânea de vacas Holandesas em ambiente tropical RESUMO -Foram estudados os efeitos da temperatura cutânea (T s ) sobre a taxa de termólise por evaporação cutânea (E s ) de vacas Holandesas cronicamente expostas ao sol, considerando a pigmentação do pelame. Dezesseis vacas puras de origem foram medidas quanto à evaporação e à temperatura cutâneas às 13 h, após 6 horas de exposição ao sol, no mesmo local (flanco, pescoço e glúteo) e considerando separadamente as malhas negras e as brancas. A evaporação cutânea foi medida por meio de cápsula ventilada. Nas áreas negras a taxa de sudação (138,9 ± 8,5 g.m -2 .h -1 ), a taxa de termólise por evaporação cutânea (93,3 ± 5,7 W.m -2 ) e a temperatura da superfície cutânea (33,1 ± 0,2°C) foram maiores que nas áreas brancas (109,5 ± 9,7 g.m -2 .h -1 , 73,6 ± 6,5 W.m -2 e 32,6 ± 0,2°C, respectivamente). Há uma relação exponencial entre evaporação e temperatura cutâneas, que pode ser representada pela equação E s = 31,5+3,67 exp{(T s -27,9)/2,19115}, com coeficiente de determinação r 2 =0,68. A taxa de termólise por evaporação cutânea permanece quase constante (cerca de 48 W.m -2 ) até que a temperatura cutânea atinge aproximadamente 31°C.Palavras-chave: evaporação cutânea, temperatura cutânea, vacas Holandesas Revista Brasileira de Zootecnia

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Predictions and Measurements of Heat Production and Food and Water Requirements of Holstein Calves in Different Environments

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Latent heat loss of Holstein cows in a tropical environment: a prediction model

Latent heat loss of Holstein cows in a tropical environment: a prediction model

Perda de calor por evaporação cutânea associada às características morfológicas do pelame de cabras leiteiras criadas em ambiente tropical

Evaporative cooling and cutaneous surface temperature of Holstein cows in tropical conditions

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