Gestione dell’impatto ambientale nella Frisona Italiana

Ultimamente si parla molto di inquinamento atmosferico dovuto alle emissioni di gas ad effetto serra. Dobbiamo però ricordarci che si tratta di un problema molto complesso la cui causa, per oltre il 90%, dipende da molte altre fonti oltre all’agricoltura, ovvero da emissioni derivate dall’industria, i trasporti, i rifiuti e la deforestazione che modificano le caratteristiche naturali dell’atmosfera terrestre. La tabella 1 mostra quanto incidono le emissioni di gas serra dovute all’agricoltura in diversi Paesi e quanto queste siano dovute al settore zootecnico. L’Italia contribuisce per il 6,6% come agricoltura, e di questo la metà è dovuta al comparto zootecnico. Questo 3% in Italia è dovuto principalmente al gas metano (CH₄), come si vede dalla figura 1, prodotto principalmente dall’allevamento della vacca da latte, risultando pari al 54% (ISPRA, 2010) delle totali emissioni di gas ad effetto serra (GHG) attribuibili alle produzioni animali.

Tabella 1 – Contributo emissioni gas serra in diversi paesi.

Recenti dati della FAO stimano un’incidenza delle emissioni, riferite a tutta la zootecnia (carne, latte e uova), pari al 14,5% su scala globale mentre l’ISPRA la stima al 5,2% per l’Italia. Ciò dimostra che la zootecnia del nostro paese è più efficiente e quindi meno impattante di quella presente a livello mondiale.

In Figura 1 riportiamo le emissioni di gas ad effetto serra in Italia nel settore agricolo (ISPRA, 2010). Come si può notare l’emissione di metano (CH₄) risulta essere la maggiore componente dei GHG. Il gas metano è uno dei GHG che hanno un maggiore effetto sul riscaldamento globale (Cassandro et al., 2013) che risulta pari a circa 25 volte quello dell’anidride carbonica (CO₂).

Figura 1 – Contributo dell’emissione totale di GHG in agricoltura dalle singole fonti di GHG in ITALIA (ISPRA 2010).

Il settore zootecnico contribuisce al cambiamento climatico emettendo GHG sia direttamente (es. fermentazioni enteriche e deiezioni) sia indirettamente (eg.deforestazione, concimazioni, etc.).

I GHG e la Vacca da latte

Come si evidenzia nella Figura 2, si può dedurre che l’emissione di CH₄ deriva soprattutto dall’allevamento della vacca da latte e risulta pari al 54% (ISPRA, 2010) delle totali emissioni di GHG attribuibili alle produzioni animali, mentre i soli ruminanti incidono per oltre l’80%. Si dovrà così ottimizzare l’efficienza dei rumini dei nostri animali in produzione zootecnica per poter rispondere ad una richiesta pressante di mitigazione dell’impatto ambientale, spiegando però nel contempo al consumatore che quello agro-zootecnico è un sistema che tende al bilanciamento di carbonio emesso e catturato grazie al sequestro dello stesso nel terreno, e alla produzione di biomassa vegetale per effetto della fotosintesi clorofilliana nella produzione di alimenti vegetali destinati agli animali in produzione.

Figura 2 – Contributo della totale emissione di GHG nel settore delle produzioni animali per singola specie e categoria in Italia (ISPRA, 2010).

Infatti, in Figura 3 si riporta a titolo esemplificativo la differenza tra il sistema agro-zootecnico e quello dei trasporti in termini di ciclo dei GHG. Si può notare come nel sistema zootecnico il flusso dei gas segua un ciclo naturale di emissione e stoccaggio, e il metano rimane in atmosfera per circa 10 anni. Nel sistema dei trasporti, invece, il flusso è unidirezionale e va dalle energie fossili all’atmosfera senza alcun sequestro; anzi, si stima un accumulo in atmosfera che sfiora i 1000 anni.

Figura 3 – Differenza tra sistema agro-zootecnico e sistema dei trasporti.

Come ridurre i GHG

Esistono diverse vie per potere mitigare i gas ad effetto serra, e nel caso particolare l’emissione di CH₄ enterico. In questa sede si riporta con attenzione come l’effetto della selezione possa agire sulla riduzione del gas metano, e in particolar modo del metano enterico (CH₄) prodotto dalle fermentazioni ruminali. Diversi studi hanno messo in evidenza che l’emissione di gas metano presenta una variabilità a livello individuale, ed è noto che, se esiste variabilità individuale, risulta quindi possibile selezionare degli animali più efficienti e, in questo caso, meno impattanti per l’ambiente. Selezionare per ridurre l’emissione di gas metano non è certamente semplice, anche perché la produzione del gas metano di origine enterica è una necessità fisiologica che non può essere eliminata, ma che certamente può essere ottimizzata.

Per selezionare sarebbe necessario effettuare delle analisi a livello individuale, ma purtroppo le rilevazioni dell’emissione di metano enterico sull’intera popolazione bovina allevata non risultano fattibili a livello routinario. La rilevazione diretta individuale prevede la presenza di strumenti molto sofisticati e costosi, come le camere respiratorie (Place et al., 2011); è chiaro quindi che questa metodica non è di semplice applicazione, richiederebbe infatti un grosso impegno non solo economico ma anche di tempo e di organizzazione. Anche in questo caso, come per l’efficienza alimentare e per tanti altri nuovi fenotipi, il problema potrebbe essere risolto utilizzando quale strumento selettivo l’approccio genomico. Infatti, la genomica consente di potersi concentrare nella rilevazione dei caratteri su pochi allevamenti sperimentali, dove possono essere rilevate tutte le informazioni fenotipiche, e successivamente “diffondere” il risultato sul resto della popolazione commerciale. Approcci di questo tipo richiedono tuttavia uno sforzo non solo nazionale bensì internazionale perché, come si è già visto per le valutazioni genomiche dei caratteri produttivi, è necessario disporre di database molto ampi e rappresentativi per la popolazione di riferimento, fondamentale per la stima accurata degli effetti dei singoli marcatori (SNPs).

Contemporaneamente si può procedere in maniera indiretta, cioè sfruttare tutti i dati a disposizione del sistema di raccolta nazionale combinando i dati relativi ai caratteri produttivi (latte, grasso e proteina) con le rilevazioni morfologiche ma anche con altre informazioni, come quelle fornite dagli acidi grassi. E’ stato ad esempio dimostrato che alcuni acidi grassi sono dei buoni predittori per l’emissione di metano enterico individuale (Cassandro et al., 2013).

I GHG e il PFT

Uno studio interessante effettuato da Cassandro et al. (2010) e presentato al Congresso Mondiale di Genetica degli Animali Domestici (WCGALP), svoltosi a Lipsia in Germania, ha dimostrato che l’obiettivo di selezione della Frisona Italiana è sulla giusta direzione e conferma che l’indice di selezione ufficiale PFT sta migliorando la popolazione verso individui funzionalmente migliori, con ottime produzioni e che limitano le emissioni di metano enterico. In questo studio sono stati utilizzati diversi predittori per l’emissione di metano enterico prevedendo l’uso di un’equazione di predizione proposta da Ellis et al., (2010).

Una volta stimata l’emissione di metano per ogni toro è stato possibile rappresentare graficamente l’emissione di metano enterico per kg di latte prodotto in relazione all’indice di selezione PFT. Come si può notare dalla figura 4, una buona parte di tori che si trovano nella parte finale del grafico con valore di PFT tra i 1500 e i 3500 kg sono soggetti con valori minori, in media, di emissioni di gas metano rispetto a tutti gli altri. Questi sono tori top sia provati con figlie (PR) che genomici senza figlie (PG), con una produzione media giornaliera pari a 0,81 CH₄ con una variabilità 0,72 – 0,94 nell’emissione metano (CH₄) enterico: questo evidenzia un margine di miglioramento senza compromettere i livelli genetici di produzione, morfologia e funzionalità dei riproduttori. Quello che risulta interessante da notare è che gli animali più produttivi emettono meno gas metano al giorno.

Figura 4 – Distribuzione degli indici PFT in tori di razza Frisona, provati con figlie (PR) e genomici senza figlie (PG) in base alla predizione di gas metano (CH₄) giornaliero per kg di latte prodotto.

Questi risultati preliminari suggeriscono che la predizione dell’emissione di metano enterico per unità prodotta può essere effettuata e, se ritenuta interessante, può essere anche inserita in un programma di selezione per la riduzione dell’impatto ambientale della razza Frisona italiana. Si possono così selezionare tori con la miglior efficienza ruminale ed il minor impatto ambientale.

Cosa fare per una FRISONA più sostenibile?

E’ necessario dirigersi verso le rilevazioni individuali di emissioni di gas metano per ottenere una maggiore ed efficiente selezione nel miglioramento di una razza bovina a minor impatto ambientale. ANAFIJ già dal 2015 ha iniziato questo percorso. Dal settembre del 2015 fa parte del Gruppo di lavoro ICAR Feed&Gas che si è occupato di mettere a punto le linee guida per la raccolta di questi caratteri innovativi. Contemporaneamente ha iniziato a collaborare con gruppi nazionali ed internazionali per approfondire l’argomento e per mettere a punto delle prove sperimentali per la raccolta individuale delle osservazioni. Nel 2018 il Centro Genetico ANAFIJ, grazie al progetto Latteco, è stato dotato di attrezzature per la rilevazione individuale di fenotipi quali l’ingestione di sostanza secca e le emissioni di gas effetto serra (metano enterico e anidride carbonica). Nel maggio del 2018 sono iniziate le prime rilevazioni su tutti i torelli che entrano al centro genetico. Le prove sperimentali iniziano dopo il periodo di quarantena: i torelli vengono divisi in gruppi omogenei per età, peso e periodo di uscita. Per questi torelli rileviamo diversi fenotipi, come l’ingestione giornaliera individuale, il comportamento alimentare, ma anche le emissioni di GHG in termini di CO₂ e di CH₄. I torelli sono alimentati ad libitum per la durata di tutta la prova. In questo periodo è possibile valutare l’ingestione tal quale, l’ingestione in sostanza secca (kg/d) e il comportamento alimentare valutati tramite il sistema Roughage Intake Control (RIC, Hokofarm Group). Viene utilizzata una mangiatoia che permette il calcolo e il monitoraggio dell’ingestione giornaliera. Tutti i singoli box della stalla sperimentale ne sono dotati. Il Residual feed intake (RFI), indice utilizzato per calcolare l’efficienza alimentare, viene calcolato a partire dai valori di ingestione di sostanza secca precedentemente rilevati. Le emissioni di CO₂ e CH₄ (g/d), misurate tramite il sistema “GreenFeed” (C‐Lock Inc., Rapid City, SD, USA), vengono registrate tramite una mangiatoia ad ogni singolo accesso dell’animale. Solamente uno dei 3 box ha installato questo sistema. I singoli gruppi di torelli vengono spostati al successivo box ogni 15 giorni per permettere a tutti gli animali l’accesso al GreenFeed. Il trend delle emissioni giornaliere di CO₂ e CH₄ è stato calcolato come media giornaliera.

I primi risultati hanno evidenziato che gli animali più efficienti emettono meno GHG. Inoltre, all’aumentare del peso, della circonferenza toracica, dell’altezza al garrese e della capacità di ingestione dei singoli torelli, aumentano le emissioni di metano e anidride carbonica. Uno dei primi obiettivi proposti è quindi quello di selezionare animali più efficienti per ridurre le emissioni. Questo carattere, inoltre, risulta trasmissibile alle figlie per un possibile incremento anche delle produzioni. Come risulta comprensibile, integrare tutte queste informazioni non è un’operazione semplice, sia da un punto di vista economico sia per quanto riguarda le tempistiche necessarie. La rilevazione diretta dell’ingestione alimentare (DMI) è un’operazione che richiede tempistiche lunghe ed è molto dispendiosa. Si cercherà di continuare in questa direzione e in futuro si continuerà a raccogliere questi dati a livello individuale per fornire risposte sempre più dettagliate e complete agli allevatori. Queste prime indicazioni verranno verificate con la continuazione della suddetta prova sperimentale con altre misurazioni su torelli di razza Frisona; misurazioni che non si limiteranno all’ingestione ed emissione, ma prevederanno anche lo studio del microbiota e microbioma, ovvero del genoma del microbiota ruminale, che sono fattori molto importanti nello studio dell’interazione tra animale-dieta-rumine per mitigare le emissioni enteriche dei ruminanti in produzione (Figura 5).

Figura 5 – Interazione animale-dieta-rumine risulta strategica nello studio delle emissioni di metano enterico.

Come detto, sono necessarie nuove rilevazioni individuali, ed è quello che come ANAFIJ stiamo facendo da qualche anno ormai anche al centro genetico, sempre più luogo di innovazione e rilevazione di fenotipi costosi e difficili da rilevare in pieno campo, ma in attesa di acquisire i dati necessari per le analisi genomiche. Al tempo stesso abbiamo lavorato anche sulla messa a punto di strumenti indiretti, valorizzando così le informazioni dei controlli funzionali e morfologici oggi a disposizione su tutta la popolazione.

Autori

Raffaella Finocchiaro e Martino Cassandro – ANAFIJ

Bibliografia

Cassandro, M., Cecchinato, A., Battagin, M., Penasa, M. (2010): Genetic parameters of predicted methane production in Holstein Friesian cows. In: Proceedings of the 9th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production, 1-6 August, Leipzig, Germany, p. 181

Cassandro, M., Mele, M., Stefanon, B. (2013): Genetic aspects of enteric methane emission in livestock ruminants. Italian Journal of Animal Science, 12:e73.

Ellis, J.L., Bannink, A., France, J., Kebreabz, E.,Dijkstra, J., 2010. Evaluation of enteric methane prediction equations for dairy cows used in whole farm models. Global Change Biol. 16: 3246–3256

Hegarty, R.S., Goopy, J.P., Herd R.M., McCorkell, B. (2007): Cattle selected for lower residual feed intake have reduced daily methane production. Journal of Animal Science, 85:1479–1486.

ISPRA – Istituto superiore per la protezione e la ricerca ambientale (2010) . Inventario nazionale delle emissioni in atmosfera, anno 2010.

Place, S.E., Pan, Y., Zhao, Y., Mitloehner, F.M.,2011. Construction and operation of a ventilated hood system for measuring greenhouse gas and volatile organic compound emissions from cattle. Animal 1:433-446.

Wall, E., Simm, G., Moran, D., 2010. Developing breeding schemes to assist mitigation of greenhouse gas emissions. Animal 4:366-376