| dc.date.accessioned | 2024-02-20T09:32:15Z | |
| dc.date.available | 2024-02-20T09:32:15Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-202402169607 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/15473 | |
| dc.description | Deutscher Titel: Neue Ansätze für die Quantifizierung metabolischer und wirtschaftlicher Zielkonflike mit Bezug zur Gesundheit und Langlebigkeit von Milchkühen | ger |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights | Urheberrechtlich geschützt | |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ | |
| dc.subject.ddc | 630 | |
| dc.title | New Approaches for the Quantification of Metabolic and Economic Trade-Offs Related to the Health and Longevity of Individual Dairy Cows | eng |
| dc.type | Dissertation | |
| dcterms.abstract | Background: In dairy cows, negative associations between the genetic merit for milk yield and fitness traits as well as a lack of success in lowering the prevalence of production diseases have been noticed over the past 30 years across different production methods, herd sizes and countries. On the other hand, individual farms and individual cows within a farm succeed in simultaneously achieving high performance, low prevalence and high profitability, while others cannot cope with these challenges. Differences in milk yield (MY), dry matter intake (DMI), and the degree of exposure to stressors determine the metabolic status and thus the susceptibility to disease. However, the same inter- and intraindividual differences also determine the profit-ability of a dairy cow’s service life. Therefore, new approaches to quantify metabolic and eco-nomic trade-offs at the individual animal level were investigated in this thesis.
Material and Methods: Firstly, a comprehensive review addressing the current knowledge and open research questions related to the distribution of glucose in the metabolism of high-yielding dairy cows and the main influencing factors (stage of lactation, genetics, performance level) was prepared. Secondly, a mechanistic, conceptually driven whole-body model to deter-mine the residual glucose available for non-quantifiable processes (immunoactivation) of indi-vidual cows was developed. Thirdly, this approach was used to calculate individual glucose balances (GB) of 417 lactations (298 cows) and to evaluate the effect of diagnosis on MY, DMI, GB and energy balance in the weeks before, at, and after diagnoses of inflammatory diseases in different stages of early lactation. Additionally, a methodology for the calculation of the income over service life cost (IOLC) of individual culled cows based on routine herd management data and farm-specific business sheets was established. The effect of different service life characteristics on IOLC was evaluated for 32 German dairy farms (4,962 culled cows).
Results: If high milk yields and immunoactivation occur simultaneously, whole-body glucose requirements exceed glucose supply. Because decades of selection for milk production af-fected the patterns of glucose partitioning to the favor of milk synthesis, it can be assumed that glucose shortage for immune cells contributes to peripartal immune dysfunction and the high incidence of production disease, particularly during early lactation. By merging individual cow performance and feeding data, individual GB can be estimated from digestive and endogenous fluxes of glucogenic carbon on the one hand, and the demand for glucogenic carbon imposed by major glucose-consuming organs on the other. When unaffected by disease, GB was close to zero in the first weeks of lactation. During disease, the decrease in DMI was proportionally higher than the decrease in MY, resulting in a decrease of GB in the week of diagnosis. Anal-ysis of IOLC showed that the ability of cows to cope with disease is inherently linked to the economic viability of the dairy business, as three quarters of the cows were culled due to disease while the duration of the productive life had the greatest effect on cow profitability for most farms.
Conclusions: Low glucose reserves and a limited ability to increase glucose availability for immune cells during disease indicate that high performance and avoidance of production dis-ease (and thus, a long productive lifespan) are difficult to achieve for individual cows. Since low productive lifespan is the main barrier to cow profitability, maximizing the reduction of feed-ing imbalances and environmental stressors is of key importance. Management measures to increase glucose availability for immune functions in diseased cows need to be investigated. | eng |
| dcterms.abstract | Hintergrund: Bei Milchkühen besteht ein negativer Zusammenhang zwischen dem genetischen Poten-tial für Milchleistung auf der einen und Fitnessmerkmalen auf der anderen Seite. Zudem verharren die Prävalenzen von Produktionskrankheiten in der intensiven Milchviehhaltung seit Jahrzehnten auf einem hohen Niveau, unabhängig von Produktionsmethoden, Herdengrößen und Ländern. Andererseits ge-lingt es einzelnen Betrieben und einzelnen Kühen innerhalb eines Betriebes, gleichzeitig hohe Leistun-gen, niedrige Erkrankungsraten und eine hohe Rentabilität zu erzielen, während andere an diesen Her-ausforderungen scheitern. Die Unterschiede in Milchleistung (ML), Trockenmasseaufnahme (TMA) und im Grad der Belastung durch Stressoren entscheiden dabei über den Grad der metabolischen Heraus-forderung, und damit auch über die Anfälligkeit für Erkrankungen. Die gleichen inter- und intraindividu-ellen Unterschiede entscheiden auch über die Rentabilität einer Milchkuh. In der vorliegenden Arbeit wurden neue Ansätze zur Quantifizierung von metabolischen und ökonomischen Zielkonflikten auf Ein-zeltierebene untersucht.
Material/Methoden: Der aktuelle Wissensstand und offene Forschungsfragen zur Verteilung von Glu-kose im Stoffwechsel hochleistender Milchkühe und zu den wichtigsten Einflussfaktoren (Laktationssta-dium, Genetik, Leistungsniveau) wurde in einem Review-Artikel zusammengefasst. Anschließend wurde ein mechanistisches Berechnungsmodell zur Bestimmung der für nicht quantifizierbare Prozesse (Immunaktivierung) verfügbaren Restglukose einzelner Kühe entwickelt. Dieses Modell wurde dann ver-wendet, um einzeltierliche Glukosesalden (GS) von 417 Laktationen (298 Kühe) zu berechnen. Ferner wurden die Dynamiken von ML, TMA, GS und Energiesaldo in den Wochen vor, während und nach der Diagnose von inflammatorischen Erkrankungen in verschiedenen Stadien der frühen Laktation unter-sucht. Für die ökonomische Bewertung von gemerzten Kühen wurde eine Methode zur Berechnung des einzeltierlichen Gewinns (IOLC) auf der Grundlage von Leistungs- und Fütterungsdaten der Kühe und den ökonomischen Daten aus Betriebszweigabrechnungen entwickelt. Der Einfluss verschiedener Leis-tungsmerkmale auf den IOLC wurde für 32 deutsche Milchviehbetriebe (4.962 Kühe) errechnet.
Ergebnisse: Durch die Selektion auf Milchleistung ist die Glukoseverteilung im Intermediärstoffwechsel zu Gunsten der Milchsynthese beeinflusst. Es kann davon ausgegangen werden, dass Glukose für Im-munzellen bei gleichzeitig hohen Milchleistungen nur begrenzt verfügbar ist. Durch die Zusammenfüh-rung von Leistungs- und Fütterungsdaten auf Einzeltierebene kann der individuelle GS aus den digesti-ven und endogenen Flüssen von glukogenem Kohlenstoff auf der einen, und aus dem Bedarf an gluko-genem Kohlenstoff der wichtigsten glukoseverbrauchenden Organe auf der anderen Seite geschätzt werden. Auch bei klinisch gesunden Kühen lag der GS in den ersten Wochen der Laktation nahe bei Null. Während einer Erkrankung war die Reduktion der TMA proportional höher als die Reduktion der ML, was zu einer Reduktion des GS in der Woche der Diagnose führte. Die Analyse des IOLC zeigte, dass das Überleben der Kuh eng mit dem wirtschaftlichen Überleben des Milchviehbetriebs verbunden ist, da drei Viertel der Kühe aufgrund von Krankheiten gemerzt wurden, während die Nutzungsdauer bei den meisten Betrieben den größten Effekt auf die Rentabilität hatte.
Schlussfolgerungen: Geringe Glukosereserven und die begrenzte Fähigkeit, die Glukoseverfügbarkeit für Immunzellen während einer Krankheit zu erhöhen, deuten darauf hin, dass gleichzeitig hohe Leistungen und die Vermeidung von Produktionskrankheiten (und damit langer Nutzungsdauer) für ein-zelne Kühe nur schwer zu erreichen sind. Da eine niedrige Nutzungsdauer das Haupthindernis für die Rentabilität der Kühe ist, ist eine maximale Reduzierung von Fütterungsimbalancen und Umweltstres-soren von zentraler Bedeutung. Es besteht Forschungsbedarf zu Managementmaßnahmen, die die Glu-koseverfügbarkeit für Immunfunktionen von erkrankten Kühen erhöhen. | ger |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Habel, Jonas | |
| dcterms.dateAccepted | 2024-01-15 | |
| dcterms.extent | 184 Seiten | |
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Ökologische Agrarwissenschaften | |
| dc.contributor.referee | Sundrum, Albert (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Südekum, Karl-Heinz (Prof. Dr.) | |
| dc.subject.swd | Milchkuh | ger |
| dc.subject.swd | Tiergesundheit | ger |
| dc.subject.swd | Milchleistung | ger |
| dc.subject.swd | Glucose | ger |
| dc.subject.swd | Stoffwechsel | ger |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true | |
| ubks.kumDiss | true | |
