A világítással kapcsolatos fejlesztési lehetőségek az állattartásban
A földi élet elsődleges energiaforrása a (nap)fény. A növények a fotoszintézis révén szerves vegyületeket szintetizálnak, és ezáltal építik fel saját szervezetüket; életfolyamataikra hatással van a fény. Az állatok a szerves vegyületeket vagy „anyagukban”, vagy a kémiai úton megkötött energiát biológiai oxidáció révén energiaként hasznosítják. Az állatok élettani folyamataira is hatással van a fény.
Állati színlátás
A magasabb rendű állatok látását a szem biztosítja. Gazdasági állatfajaink színlátása fajonként eltérően alakul. Az emberi látás trikromatikus, mivel a retinán háromféle csappigment található (a kék színérzetet: 400 nm körüli; a zöld színérzetet: 550 nm körüli; a sárga és vörös színérzetet: 600 nm körüli hullámhossz eredményezi). A madarak tetrakromatikus látásúak, négy színtartomány: a kék, zöld, sárga-vörös színtartományon kívül az ultraibolya tartomány érzékelésére is képesek. (A madarak látása nem egységes; jellemzően a nappali és éjszakai fajok között a színlátásban eltérés van.)
A szarvasmarhák és a sertések látása dikromatikus: a vörös színt meg tudják különböztetni a kéktől és a zöldtől, de a kék és zöld színek elkülönítése már nehézséget okoz számukra. A szarvasmarha esetében a teljes fényérzékelési tartomány 400 és 620 nm között van (Philips és Lomas, 2011), a 455 és 554 nm-re a legérzékenyebbek (Neitz és Jacobs, 1999; Wilson és mtsai., 2022). A szarvasmarha, a juh és a baromfifajok retináján fényvisszaverő réteg (tapetum lucidum) található, így sötétben az embernél jobban látnak. Sertéseknél a tapetum lucidum nem található meg.
A tenyésztett állatfajok mindegyike esetében a fény a látáson kívül hatással van számos egyéb biológiai folyamatra is. A fény szabályozza a cirkadián (napi), illetve a cirkannuális (éves) ritmus által befolyásolt élettani és viselkedési (szaporodásbiológiai, táplálkozási stb.) folyamatokat, ezáltal haszonállatok esetében a termelési tulajdonságok alakulására is hatással van. A képlátásért felelős csapok és pálcikák mellett a retinában fényérzékeny ganglionsejtek is találhatók. Ezek melanopszint termelnek, amelynek mennyisége szinkronizálja a haszonállatok belső biológiai óráját. A madarak rendelkeznek agyi fotoreceptorokkal is (Herbert és Michael, 1970).
Fény és sötétség
A fény által befolyásolt biológiai folyamatok közös jellemzője, hogy a ciklusok hossza és lefutása az adott élőlény veleszületett (gének által szabályozott) tulajdonsága, de külső hatások (pl. világosság-sötétség) befolyásolják. Ennek a meglehetősen bonyolult rendszernek a kialakításáért és fenntartásáért az agy alsó felületén található hipotalamusz egyik idegsejtcsoportja, a szuprakiazmatikus mag felelős. Ez az idegsejtcsoport rendezi össze (szinkronizálja) az egyes sejtek-szervek belső ritmusát a külső behatások ritmusával, többek között azáltal, hogy szabályozza a tobozmirigy melatonintermelését. A melatonin sötétség hatására fokozódó felszabadulása jelzi a szervezetnek, hogy éjszaka van, és beindít, illetve szinkronizál egyes biológiai folyamatokat. Például az éjszaka aktív állatok esetében (denevér) növeli az aktivitást, a nappal aktívaknál pedig felkészít a pihenésre, regenerációra, növekedésre. A melatoninszinten kívül a maghőmérséklet és a vér kortizolszintje is utal a napi (cirkadián) ritmus változására. A fény mindezek alapján az állatok napi és éves ritmusára is hatással van. A vándorló madarak vonulásánál az indulás időzítésében játszik fontos szerepet a fény (Péczely, 2013).
A megvilágítás időtartamának jelentősége az állattenyésztésben rendkívül sokrétű, összetett. Magyarországon a nappalok hossza az év folyamán 8 és 18 óra között változik évszaktól függően. Kiegészítő megvilágítás alkalmazásával azonban az év rövidnappalos szakaszában is biztosítható a termelés szempontjából optimális hosszúságú világos időszak a gazdasági haszonállatok tartástechnológiájában. Az állattenyésztésben leginkább a nappalhosszúság termelésre gyakorolt hatásait használják ki. A nappalok hosszúsága stimuláló hatással bír a szaporodásbiológiai folyamatokra (ivarérés, tenyészérés, ivarzás), a takarmányfelvételre, a növekedésre és a termelésre. A madarak esetében a neuroendokrin-szabályozó rendszer megfelelő időben beindítja és leállítja a szaporodásbiológiai és más anyagcsere-folyamatokat.
Ebben szerepet játszó tényező a fénytartam és intenzitás.
A fotoszenzivitás összefüggésben van a madarak „belső órájával”, ami megfelelő időben beindítja a hipotalamuszból a GnRH és ennek hatására a gonadotrophormonok elválasztását a hipofízisben. Hatásukra különböző élettani folyamatok időszakosan megindulnak, így a gonádok (petefészek, herék) növekedése, működése, megváltozik a madarak anyagcseréje, takarmányfelvétele és a viselkedése (megjelenik a vonulási nyugtalanság – elsősorban az esti órákban fokozott aktivitás és vonulási irányba való mozgás stb.) (Péczely, 2013). A rövidülő nappalok (megvilágítás) hatására elindul a tollváltás, vedlés, zsírdeponálás (Albert és Donald, 1964). A nappalok hossza stimuláló hatással van az ivarrendszerre, így a szaporodásra (Bogenfürst, 2017).
Világítási programmal (megvilágítás hosszával) befolyásolni lehet a tojástermelés megkezdését és a tojástermelés intenzitását (Wilson és mtsai., 1956). Tojótyúkok esetében, a tojástermelés maximális értéken tartásához napi 13-14 óra megvilágítás szükséges (Böő, 1999). A brojler-előállításnál az első héten 23 órás megvilágítás és mindössze egy órányi sötét periódus szükséges, ezáltal az állatok az ismeretlen környezetben megtalálják a táplálékot és a vizet (Bogenfürst és mtsai., 2011).
Hetedik naptól vágásig azonban naponta 18 óra megvilágítás és összesen 6 óra sötét biztosítása szükséges, amiből legalább 4 órányi sötétet összefüggően kell biztosítani (FVM-rendelet). Ez optimalizálja, lassítja az állatok genetikai potenciáljából adódó maximális növekedését, és a takarmányértékesítés szempontjából is kedvező, feltehetően a lassabb takarmányfelvétel miatt (Olanrewaju, 2006). A napi 4 × 4 óra (1 óra világos 3 óra sötét), valamint ezt követően az 1 × 8 óra (2 óra világos 6 óra sötét) megvilágítási programmal minimalizálható a beteg pecsenyecsirkék száma (Rodrigues, 2018). A természetes fényhez hasonló beltéri megvilágítás szarvasmarhák esetében szintén kedvezően hat az élettani funkciókra, a termelésre, az állatjóllétre és az egészségi állapotra (Wickström, 2016). Tejelő tehenek esetén a hosszú nappalok (16 óra világos, 8 óra sötét) kedvezően hatnak a tehenek tejtermelésére (Marcek és Swanson, 1984; Reksen és mtsai., 1999; Dahl és mtsai., 2000; Lindkvist és mtsai., 2023).
A 12 órás fényperiódus már növeli a tejmennyiséget (Reksen és mtsai., 1999; Park és mtsai., 2018), a 24 órás pedig már gátolja (Marcek és Swanson, 1984). Az vitatott, hogy a hosszú nappal az egész laktáció alatt kedvező hatású a tejtermelésre (Dahl és mtsai., 2000), vagy csak a laktáció 75. napjától bizonyul szignifikánsnak (Bilodeau és mtsai., 1989).
A hosszú nappalok hatására történő tejtermelés-növekedés hormonális háttere még napjainkban sem tisztázott teljes egészében. A tejtermelés növekedésével párhuzamosan a hosszú nappalok hatására a szárazanyag-felvétel is növekszik (Peters és mtsai., 1981; Bilodeau és mtsai., 1989; Miller és mtsai., 1999). Amennyiben a hajnalt követő 14–16 órában világos van a szarvasmarhák számára, akkor azt hosszúnappalként érzékelik, hasonlóan a juhokhoz. A télen ellett tehenek első újraivarzása később történt, mint a nyáron elletteké (Hansen, 1985).
A szárazonállás alatt rövidnappalos körülmények között tartott tehenek átlagosan 5 nappal korábban ellettek a hosszúnappalos körülmények között tartott társaikhoz képest (Velasco és mtsai., 2008). A borjak születési súlya nagyobb a nappalok hosszának növekedésével. A hosszúnappalok kedvezően hatnak (Peters és mtsai., 1980; Hansen és mtsai., 1983; Rius és mtsai., 2005; Small és mtsai., 2003) az üszőcsoportok növekedésére. A hosszúnappalos körülmények között nevelkedett üszők korábban lesznek ivarérettek (átlagosan 312 nap), mint a rövidnappalos körülmények között neveltek (átlagosan 367 nap), és az elsőre termékenyült üszők aránya is kedvezőbb (az előbbi csoportban 91%, az utóbbiban 64%) (Hansen és mtsai., 1982).
A fény tulajdonságainak hatása az állattenyésztésben
A fényintenzitás is fajonként eltérő módon hat a haszonállatokra. Baromfik esetében, a napos állatok fogadásakor és a nevelés első néhány napjában viszonylag nagy (30–40 lux) fényintenzitás szükséges, mert gyámoltalanok (főként a pulykapipék), és így könnyebben megtalálják a táplálékot és az ivóvizet. Ezt később csökkenteni szükséges, hogy pihenni tudjanak (Linhoss és mtsai., 2023). Már 3 lux fényerősségnél megtalálják a táplálékot, de 5 lux szükséges az ellátásukhoz (Wilson és mtsai., 1984.) A 10 lux alatti fényintenzitás (napi 4–6 órás sötét periódus alkalmazásával) kedvező a takarmányértékesítés szempontjából (Edgar, 2019).
Baromfifajok esetében, a 2007/43/EC Bizottsági Rendelet az EU-ban minimálisan 20 lux megvilágítást ír elő. A túl erős fény kedvezőtlenül hat a termelésre és a madarak viselkedésére (pl. kannibalizmus).
A szarvasmarha már 5 lux fényerősséget is érzékel, de 55 lux alatt még sötét van számára, és 110 luxtól érzékelik jól környezetüket. A melatonintermelés mesterséges fénnyel is blokkolható (Tiilikainen, 2015). A melatonintermelődés gátlásához legalább 160, de inkább 200 lux körüli fényerősség szükséges. A túl erős fényintenzitás (pl. szarvasmarha > 1000 lux) az állatok számára zavaró; kedvezőtlenül hat a termelésre és a viselkedési jellemzőkre is (Buyserie és mtsai., 2001; Rao és mtsai., 2017).
A fény színe (hullámhossza) befolyásolja a barom‑fajok egyes értékmérő tulajdonságait.
A vörös, narancssárga és sárga szín serkenti a szexuális érettségüket. A vörös és narancs szín növeli a tojástermelést, míg a sárga csökkenti, ugyanakkor ellentétesen befolyásolják a tojástömeget. A zöld és kék fény a kakasok termékenységét serkenti, míg a vörös csökkenti azt (Rodenboog, 2001). A kék fény a tyúkfajban (brojlercsirkék esetében) stresszcsökkentő és növekedést serkentő, ugyanakkor kacsák esetében a kék fény (425 nm hullámhosszú) magasabb aktivitást és kortikoszteron hormonszintet eredményezett, így a kacsákra stressztényezőként hat (Campbell és mtsai., 2015). Evolúciós különbség a fajok között: kacsák esetében a kék tollazat jelzi a párzási képesség erősségét a tenyészidőszakban, míg a tyúk- és pulykafajban a vörös szín mutatja a szociális hierarchiát (Campbell és mtsai., 2015). A kék fénnyel történő megvilágítás szigni‑kánsan csökkenti brojlercsirkék esetében a PSE-mellhúsok arányát (Barbosa és mtsai., 2013).
Annak ellenére, hogy egyes értékmérő tulajdonságokra hatással van a fény színe (pl. baromfi esetén ivarérés, növekedés, tojástermelés, viselkedés), a gyakorlatban leginkább a fehér fényt használják, mert a hullámhossz eloszlása ez esetben a legjobb (Zoltán, 1997; Bobadilla-Mendez és mtsai., 2016; Kim és mtsai., 2013).
Szarvasmarhával végzett vizsgálatok szerint (Lindkvist és mtsai., 2021) a tejtermelés szempontjából a fény spektrális összetétele másodlagos az intenzitással és az időtartammal szemben. A kék hullámhossztartományba eső fény erősebben gátolja a melatonintermelődést, mint a vörös. Mindezeken túl egyéb fényparaméter is hatással van az állatok jóllétére, termelésére. A dikromatikus látású emlősök (pl. szarvasmarha, sertés) esetében igazolt a különböző színhőmérsékletek felismerése (Behar-Cohen és mtsai., 2011). (A színhőmérséklet mértékegysége a kelvin (K), amely 1800 és 16 000 K közötti tartományban változik. Minél nagyobb a kelvinérték, annál fehérebb/hidegebb, és minél kisebb, annál sötétebb/melegebb a fény.)
A stroboszkóphatás a fény percenkénti villogását/vibrálását jelenti. A madarak az embernél jobban érzékelik a stroboszkóphatást, ami kihat az élettani folyamataikra, viselkedésükre, jóllétükre. Madaraknál alacsony frekvenciájú fény alkalmazása esetén alacsonyabb bazális kortikoszteronszintet tapasztaltak, ami krónikus stresszre utal (Jennifer és mtsai., 2011). Madarak (seregélyek) alacsony frekvenciájú (100 Hz) fényre másként reagáltak, mint a magas frekvenciájú (30 kHz feletti) fényre.
A fényátmenet hatását a haszonállatok viselkedésére, stresszállapotára, egészségére, termelésére érdemben még nem vizsgálták.
Mindezek alapján az állatjóllétre alapozott versenyképes állattenyésztés megvalósítása nélkülözhetetlenné, a tudomány és a technológiák fejlődése pedig szükségessé teszi az állattartási és takarmányozási technológiák folyamatos fejlesztését, így a megvilágítás adta lehetőségek kihasználását. A világítástechnológiák (pl. LED) fejlődése lehetővé teszi, hogy olyan innovatív világítási programok kidolgozására kerüljön sor, amelyekre korábban nem vagy csak részben volt lehetőség. Ezért különböző haszonállatfajok (barom‑, szarvasmarha stb.), ezen belül a fajták/hibridek kor, ivar, hasznosítás szerinti aktuális igényeit kielégíteni tudó innovatív világítási programok fejlesztését végezzük, amelyben így partnerek tudunk lenni. Fontos, hogy az állattenyésztési technológiák fejlesztésénél, a világítástechnológiák kiválasztásánál a beruházási, üzemeltetési, energetikai, megtérülési szempontokon kívül az állatok termelésére (mennyiségi, minőségi), jóllétére, egészségére gyakorolt potenciális lehetőségek is érvényesüljenek.
Dr. Póti Péter
egyetemi tanárkutatási intézetigazgató-helyettes, tanszékvezető
MATE, ÁTI, Állattenyésztés-technológiai és Állatjólléti Tanszék
Agrárágazat Tudástár: Megvilágítás – Megvilágításnak az állattartásban a természetes vagy mesterséges fény időtartamát, intenzitását és összetételét nevezzük, amely nemcsak a látást befolyásolja, hanem a haszonállatok napi ritmusára, takarmányfelvételére, szaporodásbiológiai folyamataira, növekedésére és jóllétére is hatással van; ezért a megfelelő világítási program ma már a korszerű állattenyésztési technológia egyik fontos eleme.
