Bioclimatic indices, mathematical modeling and statistical indices for the evaluation of models used to estimate animal thermal comfort

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i3.13328

Keywords:

Animal heat stress; BGHI; BGT.

Abstract

In judging the comfort or discomfort of animals, bioclimatic indices are commonly used. The most used indexes in this type of evaluation are: black globe temperature and humidity index (BGHI), temperature and humidity index (THI), and radiant heat load (RHL), because they are related to physiological and behavioral indicators of the animals. The THI does not absorb the effects of the radiation heat load. For this reason, BGHI and RHL are more suitable for extensive or even confined rearing systems, with high heat load, since they depend on the black globe temperature (BGT), a measure capable of inferring on the homeothermia of the animals. However, most Brazilian weather stations do not have the BGT, which makes it difficult to estimate the amount of heat load to which the animals are exposed. Therefore, the use of meteorological variables to develop equations for estimating the BGT is of great importance in planning actions in different animal production systems. Likewise, the statistical indexes used to evaluate the performance of these estimation equations are essential for their validation. Therefore, this study aimed to perform a review to elucidate bioclimatic indexes, mathematical modeling and statistical indexes for the evaluation of models used to estimate animal thermal comfort.

Author Biography

Ana Maria Duarte Cabral, Universidade Federal Rural de Pernambuco

 

 

 

 

 

 

 

References

Abreu, P. G. de., Abreu, V. M. N., Franciscon, L., Coldebella, A., & do Amaral, A. G. (2011). Estimativa da temperatura de globo negro a partir da temperatura de bulbo seco. Revista Engenharia Na Agricultura, 19(6), 557-563.

Almeida, J. V. N. de., Marques, L. R., Marques, T. C., Guimarães, K. C., & Leão, K. M. (2020). Influência do estresse térmico sobre os aspectos produtivos e reprodutivos de bovinos – Revisão. Research, Society and Development, 9(7), e230973837. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i7.3837

Avila, A. D., Jácome, I. M. T. D., Faccenda, A., Panazzolo, D. M., & Müller, E. R. (2013). Avaliação e correlação de parâmetros fisiológicos e índices bioclimáticos de vacas holandês em diferentes estações. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, 14(14), 2878-2884.

Baeta, F. D. C., & Souza, C. F. (2010). Ambiência em Edificações Rurais: conforto animal. (2a ed.). Viçosa: UFV.

Barbosa, O. R., & Silva, R. G. da. (1995). Índice de conforto térmico para ovinos. Boletim de Indústria Animal, 52(1), 29-35.

Barros Junior, C. P., Sousa Junior, S. C. de., Campelo, J., Azevedo, D., Carvalho, G., & Sousa, P. H. A. A. de. (2017). Avaliação de parâmetros fisiológicos em diferentes raças de caprinos na Região Nordeste brasileira. Revista electrónica de Veterinária, 19(1), 1–11.

Borges Júnior, J. C., Anjos, R. J., Silva, T. J., Lima, J. R., & Andrade, C. L. (2012). Métodos de estimativa da evapotranspiração de referência diária para a microrregião de Garanhuns, PE. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 16(4), 380-390.

Borges, L. S. da., & Rocha, F. S. B. (2017). Variáveis fisiológicas de caprinos sem padrão racial definido criados em sistema extensivo. Revista Electrónica de Veterinaria, 18(11), 1-14.

Borges, L. S., Evangelista, A. F., Barros Junior, C. P., Silva, A. L., & Andrade, T. V. (2016). O ambiente semiárido brasileiro influencia as respostas fisiológicas de caprinos. Journal of Animal Behaviour and Biometeorology. Mossoró, 4, 17-21.

Braga, D. C., Bortolini, S. M., Ferreira, R. L., Almeida, R. de., Schlegel, C., Casara, M. E. M. (2015). Consumo alimentar associado ao câncer colorretal – um estudo ecológico. GED gastroenterol. endosc. dig.,34(2), 60–65.

Broom, D. M. (2011). Animal welfare: concepts, study methods and indicators. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias, 24(3), 306-321.

Buffington, D. E., Collazo-Arocho, A., Canton, G. H., Pitt, D., Thatcher, W. W., & Collier, R. J. (1981). Black globe-humidity index (BGHI) as comfort equation for dairy cows. Transactions of the ASAE, 24(3), 711-0714.

Cabral, A. M. D., Carvalho, F. F. R., Santos, G. C. de L., Ferreira, J. C., Silva, M. J. M. S., Santos, G. R. A., & Melo, N. D. (2020). Use of sugar cane to feed lactating dairy goats. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, 72(6), 2297-2307.

Camargo, A. D., & Sentelhas, P. C. (1997). Avaliação do desempenho de diferentes métodos de estimativa da evapotranspiração potencial no Estado de São Paulo, Brasil. Revista Brasileira de agrometeorologia, 5(1), 89-97.

Costa, A. N. L. da., Costa, A. A. da., Araújo, É. P de. (2016). Efeitos do estresse térmico na reprodução de fêmeas bovinas. Revista Brasileira de Reprodução Animal, 40(4),123–125.

Dohler, R. E., Zanetti, S. S., Cecílio, R. A., Pezzopane, J. E. M., & Xavier, A. C. (2020). Aplicação de diferentes métodos de calibração do modelo de Hargreaves-Samani no Sudeste do Brasil. Research, Society and Development, 9(8), e368984811. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i8.4811

Eloy, A. M., & Pereira, E. P. (2013). Estresse na reprodução de caprinos machos. Revista Brasileira de Reprodução Animal, 37(2), 156-163.

Eustáquio Filho, A., Teodoro, S. M., Chaves, M. A., Santos, P. E. F. D., Silva, M. W. R. D., Murta, R. M., & Souza, L. E. B. D. (2011). Zona de conforto térmico de ovinos da raça Santa Inês com base nas respostas fisiológicas. Revista Brasileira de Zootecnia, 40(8), 1807-1814.

Façanha, D. A., Vasconcelos, A. M. de., Lima, F. R., Eloy, A. M. X., Oliveira, A. L. de., Guilhermino, M. M., & Landim, A. V. (2012). Características termorreguladoras e desempenho de cabras leiteiras no terço inicial da lactação em clima tropical. Revista Portuguesa de Ciências Veterinarias, 111(583–584), 151–156.

Fernandes, M. G. (1999). Estatística aplicada. Braga: Universidade do Minho.

Figueiredo Filho, D. B., & Silva Júnior, J. A. da. (2009). Desvendando os Mistérios do Coeficiente de Correlação de Pearson: o Retorno. Revista Política Hoje, 8(1), p. 66.

Figueiró, R. (2014). Manual prático de Bioestatística Computacional. Volta Redonda, RJ: Centro Universitário de Volta Redonda - UniFOA Campus Três Poços.

Filipini, B., Dantas, A., & Montanha, A. A. (2016). Bem-estar e comportamento de ovinos em sistema intensivo. Enciclopédia Biosfera, 13(24).

Garcia, P. H. D. M. (2020). Valor nutricional da silagem de genótipos de milho e sorgo cultivados em duas densidades de semeadura. In: Nutrição e Produção Animal, (1a ed.), Org. Carlos Alexandre Oelke. Guarujá, SP: Científica Digital. p. 335- 359. ISBN:978-65-87196-42-8

Hallak, R., & Pereira Filho, A. J. (2011). Metodologia para análise de desempenho de simulações de sistemas convectivos na região metropolitana de São Paulo com o modelo ARPS: sensibilidade a variações com os esquemas de advecção e assimilação de dados. Revista Brasileira de Meteorologia, 26(4), 591-608.

Haveroth, R., Pitz, J. W., Eli, K., Neves, L. D. O., & Fernandes, E. (2012). Modelagem para a estimativa da umidade relativa do ar para a cidade de Ituporanga/SC. Enciclopédia Biosfera, 8(15), 2474–2482.

Leitão, M. M., Oliveira, G. M. D., Almeida, A. C. D., & Sousa, P. H. de. (2013). Conforto e estresse térmico em ovinos no Norte da Bahia. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 17(12), 1355-1360.

Lima, L. R. de., & Barbosa Filho, J. A. D. (2020). Impact of pre-slaughter management on the welfare of goats and sheep. Journal of Animal Behaviour and Biometeorology, 1(2), 52-60.

Lopes, M. L. M., Chavarette, F. R., & Cossi, A. M. (2017). Avaliação do modelo de regressão linear múltipla e redes neurais artificiais na previsão do ganho de massa em animais. Revista Brasileira de Engenharia de Biossistemas, 11(1), 01-17.

Lourençoni, D., Pena, M. R. D. S., Yanag Junior, T., Moraes, K. C. R., & Costa, L. P. da. (2016). Modelagem neuro-fuzzy para estimar a temperatura de globo negro. In: CONGRESSO TÉCNICO CIENTÍFICO DA ENGENHARIA E DA AGRONOMIA, 2016, Foz do Iguaçu. Anais...Foz do Iguaçu, 2016.

Lucena, L. F. D. A., Furtado, D. A., Nascimento, J. W. do., Medeiros, A. N. D., & Souza, B. B. D. (2013). Respostas fisiológicas de caprinos nativos mantidos em temperatura termoneutra e em estresse térmico. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 17(6), 672-679.

Manteca, X., Silva, C. A. da., Bridi, A. M., & Dias, C. P. (2013). Bem-estar animal: conceitos e formas práticas de avaliação dos sistemas de produção de suínos. Semina: Ciências Agrárias, 34(2), 4213-4229.

Marins, T. N., Almeida, I. G. B. de., Lôbo, B. V., Pessoa, C. M. B., Teixeira, R. C., Alves, B. G., & Gambarini, M. L. (2020). Índices de estresse e conforto térmico associados aos parâmetros fisiológicos e perfil energético em vacas Girolando criadas a pasto na savana tropical. Research, Society and Development, 9(7), e111973672. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i7.3672

Matarazzo, S. V. (2004). 143 f. Eficiência do sistema de resfriamento adiabático evaporativo em confinamento do tipo Freestall para vacas em lactação. 143 f. Universidade de São Tese (Doutorado em Agronomia) – Universidade de São Paulo, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba.

Medeiros, L. F. D., Rodrigues, V. C., Vieira, D. H., Souza, S. L. G. de., Cabral Neto, O., Figueiredo, N. de., & Violento, C. B. (2015). Reações fisiológicas de cabras em diferentes ambientes e coeficiente de tolerância ao calor em cabritos. Brazilian Journal of Veterinary Medicine, 37(4), 286-296.

Mendes, A. M. D. P., Azevedo, M. D., Lopes, P. M. O., & Moura, G. B. D. A. (2014). Zoneamento bioclimático para a raça ovina Dorper no Estado de Pernambuco. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 49(12), 986-993.

Nascimento, H. V. C., Oliveira, F. A. de., Turco, S. H. N., Cordeiro, M. F., Lopes Júnior, E. D. (2014). Fatores meteorológicos sobre a atividade reprodutiva de cabras leiteiras na época seca do semiárido pernambucano. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 18(5), 539–544.

National Environment Science. (2012). 3(1), 42–50.

Neves, M. L. M. W., Azevedo, M. de., Costa, L. A. B. da., Guim, A., Leite, A. M., & Chagas, J. C. (2009). Níveis críticos do índice de conforto térmico para ovinos da raça Santa Inês criados a pasto no agreste do Estado de Pernambuco. Acta scientiarum. Animal sciences, 31(2), 169-175.

Normando, D., Tjäderhane, L., & Quintão, C. C. A. (2010). A escolha do teste estatístico-um tutorial em forma de apresentação em PowerPoint. Dental Press Journal of Orthodontics, 15(1), 101-106.

Oliveira, F. de S., Fernandes Neto, V. de P., Nascimento, M. N. do., Cardoso, F. S., & Costa, A. P. R. (2012). Efeito do estresse térmico sobre os parâmetros fisiológicos e bioquímicos de ovinos criados em clima tropical. PUBVET, 6(16), 1–24, Art-1357.

Oliveira, T. C. de. (2021). A cultura do sorgo sacarino: revisão. Research, Society and Development, 10(2), e28610212755. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i2.12755

Paulo, J. L. D. A. Índices de conforto térmico para caprinos das raças moxotó e canindé em confinamento no semi-árido paraibano. 82 f. Dissertação (Mestrado em Zootecnia) – Universidade Federal da Paraíba. Programa de Pós-graduação em Zootecnia, Areia.

Penereiro, J. C., & Ferreira, D. H. L. (2012). A modelagem matemática aplicada às questões ambientais: uma abordagem didática. Millenium, 42(1), 27–47.

Pereira, A. S. et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. UFSM.

Pereira, G. M., Souza, B. B. de., Silva, A. M. de A., Roberto, J. V. B., & Silva, C. M. B. A. de. (2011). Avaliação do comportamento fisiológico de caprinos da raça Saanen no semiárido paraibano. Revista verde de agroecologia e desenvolvimento sustentável, 6(1), 21.

Peternelli, L. A. (2017). Correlação Amostral, Regressão linear Simples e Regressão Linear Múltipla. Recuperado de http://www.dpi.ufv.br/~peternelli/inf162.www.16032004/materiais/CAPITULO9.pdf

Polli, V. A., Costa, P. T., Garcia, J. A. B., Restle, J., Dutra, M. M. M., & Vaz, R. Z. (2020). Estresse térmico e qualidade da carne ovina – uma revisão. Research, Society and Development, 9(9), e595997578. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i9.7578

Pinheiro, A. A., & Brito, I. F. de. (2009). Online Bem-estar e Produção Animal. Sobral, CE.

Roberto, J. V. B., Souza, B. B. de., Silva, A. L. N. da., Justiniano, S. V., & Freitas, M. M. S. (2010). Parâmetros hematológicos de caprinos de corte submetidos a diferentes níveis de suplementação no semi-árido paraibano. Revista Caatinga, 23(1), 127-132.

Roberto, J. V. B., & Souza, B. B. de. (2011). Fatores ambientais, nutricionais e de manejo e índices de conforto térmico na produção de ruminantes no semiárido. Revista verde de agroecologia e desenvolvimento sustentável, 6(2), 8–13.

Rosa Filho, C. de D., Parisia, S. A., & Soares, W. de A. (2018). Avaliação da distribuição estatística e elaboração de modelo de regressão múltipla linear da velocidade média do vento. Journal of Environmental Analysis and Progress, 3(1), 24–36.

Sá, M. K. N. de., Andrade, A. P. de., Magalhães, A. L. R., Valença, R. de L., Campos, F. S., Araújo, F. dos S., & Araújo, G. G. L. de. (2021). Silagem de palma forrageira com Gliricidia Sepium: alternativa alimentar para o Semiárido. Research, Society and Development, 10(2), e27210212473. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i2.12473

Salles, M. G. F., Souza, C. E. A., Rondina, D., Moura, A. A. A., & Araùjo, A. A. (2009). Respostas fisiológicas ao estresse térmico de bodes Saanen em clima tropical. Ciência Animal, 19(1), 19-28.

Santos, G. C. de L., Garcia, P. H. de M., Santos, D. G. dos., Gonzaga Neto, S., & Duarte, A. M. C. (2020). Modelagem na nutrição de não ruminantes: aspectos gerais, dinâmica de nutrientes, limitações e sistemas de serviços. Brazilian Journal of Animal and Environmental, 3(1), 114-132.

Santos, G. C. L., Garcia, P. H. de M., Viana, T. B. L., Borges, P. F., Araujo, L. S., & Gonzaga Neto, S. (2020). Growth and efficiency of sorghum water use under different continuous water regimes. Water stress in sorghum crop. Archivos de zootecnia, 69(265), 164-171.

Santos, G. C. de L., Gonzaga Neto, S., Bezerra, L. R., & Medeiros, A. N. de. (2020). Uso de tortas na alimentação de vacas leiteiras: uma revisão. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, 3(1), 89-113.

Santos, G. C. de L., Oliveira, J. S. de., Gonzaga Neto, S., & Duarte, A. M. C. (2020). Uma revisão de quitosana: polímero que melhora a eficiência do rebanho e a sustentabilidade do sistema de produção. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, 3(1), 73-88.

Silva, C. M. B. de A., Souza, B. B. de., Brandão, P. A., Marinho, P. V. T., & Benício, T. M. A. (2011). Efeito das condições climáticas do semiárido sobre o comportamento fisiológico de caprinos mestiços F1 Saanen x Boer. Revista Caatinga, 24(4), 195-199.

Silva, E. M. N., Souza, B. B., Silva, G. A., Alcântara, M. D. B., Cunha, M. G. G., & Marques, B. A. A. (2014). Avaliação da adaptabilidade de caprinos leiteiros no semiárido brasileiro com auxílio da termografia infravermelha. Journal Animal Behaviour Biometeorology, 2(3), 95-101.

Silva, P. T., Pádua, R., Reis, J., Amaral, A., Silva, A., & Carvalho, R. (2017). FE Avaliação da adaptação de bovinos da raça Senepol nas condições climáticas do cerrado goiano. Revista Espacios, 38(26), 1–12.

Silva, T. D., Zolnier, S., Moura, M. D., & Sediyama, G. C. (2007). Estimativa e espacialização da umidade relativa do ar para os estados de Alagoas, Bahia e Sergipe. Revista Brasileira de Agrometeorologia, 15(1), 14-28.

Silva, T. G. F. da., Moura, M. S. B. de., Sá, I. I. S.., Zolnier, S., Turco. S. H. N., & Souza, L. S. B. de. (2010). Cenários de mudanças climáticas e seus impactos na produção leiteira em estados nordestinos. Revista Brasileira de Engenharia Agricola e Ambiental, 14(8), 863–870.

Silva, T. G. F. da., Santos, G. C. de L., Duarte, A. M. C., Turco, S. H. N., Cruz Neto, J. F. da., Jardim, A. M. D. R. F., & Santos, T. S. dos. (2019). Black globe temperature from meteorological data and a bioclimatic analysis of the Brazilian Northeast for Saanen goats. Journal of thermal biology, 85, 102408.

Silva, T. G. F. da., Turco, S. H. N., Zolnier, S., Soelma, M., Moura, B. de., & Sá, I. I. S. (2008). Variação regional do declínio na produção de leite durante o verão no estado de pernambuco. Engenharia na Agricultura, 16(1), 109–123.

Sodré, U. (2007). Modelos matemáticos. Londrina: UEL.

Sousa Júnior, S. C. de., Morais, D. A. E. F., Vasconcelos, Â. M. de., Nery, K. M., Morais, J. H. G., & Guilhermino, M. M. (2008). Características termorreguladoras de caprinos, oivinos e bovinos em diferentes épocas do ano em Região Semi-Árida. In: Embrapa Caprinos e Ovinos-Artigo em anais de congresso (ALICE). Revista Científica de Produção Animal, 10(2), 127-137.

Souza, B. B. de., Assis, D. Y. C. de., Silva Neto, F. L. da., Roberto, J. V. B., & Marques, B. A. de A. (2011). Efeito do clima e da dieta sobre os parâmetros fisiológicos e hematológicos de cabras da raça Saanen em confinamento no sertão paraibano. Revista verde de agroecologia e desenvolvimento sustentável, 6(1), 77-82.

Souza, C. D. F., Tinôco, I. D. F., Baêta, F. D. C., Ferreira, W. P. M., & Silva, R. D. (2002). Avaliação de materiais alternativos para confecção do termômetro de globo. Ciência e Agrotecnologia, 26(1), 157-164.

Souza, R. B. de., Nascimento, M. R. B. de M., & Igarasi, M. S. (2013). Características termorreguladoras de caprinos em ambiente tropical: revisão. PUBVET, 7(6), 1–8.

Turco, S. H., Silva, T. G. F. da., Santos, L. F. dos., Ribeiro, P. H., Araújo, G. G. de., Holanda Junior, E. V., & Aguiar, M. A. (2006). Zoneamento bioclimático para vacas leiteiras no estado da Bahia. Engenharia Agrícola, 26(1), 20-27.

Turco, S. N., Silva, T. G. F. da., Oliveira, G. M. de., Leitão, M. R., Moura, M. B. de., Pinheiro, C., & Padilha, C. V. da S. (2009). Estimating black globe temperature based on meteorological data. In: INTERNATIONAL LIVESTOCK ENVIRONMENT SYMPOSIUM, 8., 2008, Foz do Iguaçu. Anais... Livestock Environments, Proceedings. American Society of Agricultural and Biological Engineers. Foz do Iguaçu, USA: ASABE, 2008. p. 122

Veloni, M. L., Prado, P. L., Arssuffi, B. M., Ballestero, M. C. M., Oliveira, M. G., Abreu, P. B., & Oliveira, L. G. (2013). Bem-estar animal aplicado nas criações de suínos e suas implicações na saúde dos rebanhos. Revista Científica Eletrônica de Medicina Veterinária, 21(1), 1-21.

Viana, M. P., Medeiros, A. da R., & Souza, B. B. de. (2013). Efeitos do estresse térmico sobre a fisiologia, produção e reprodução de caprinos. Agropecuária Científica no Semiárido, 9(4), 01-08.

Vieira, R. D. F. N., Oliveira, K. S., de Paula, S. M., & Martins, J. R. (2010). Índices de conforto na avaliação do bem estar animal. Nucleus Animalium, 2(1), 63-70.

Published

12/03/2021

How to Cite

SANTOS, G. C. de L.; CABRAL, A. M. D. . Bioclimatic indices, mathematical modeling and statistical indices for the evaluation of models used to estimate animal thermal comfort. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 3, p. e20910313328, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i3.13328. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/13328. Acesso em: 13 apr. 2021.

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences