L’importanza di fotoperiodo, illuminazione e colori per il benessere di bovini e ovicaprini

Introduzione

In passato, la progettazione degli spazi era mirata principalmente alla produzione; oggi, invece, l’attenzione si sta spostando verso un approccio più centrato sugli animali. La ricerca sull’influenza della luce sulla fisiologia e sul comportamento degli ungulati è tuttavia ancora limitata, soprattutto per bovini, pecore e capre.

In questo contesto, gli autori di uno studio pubblicato a gennaio 2025 su Frontiers in Animal Science hanno analizzato tre parametri legati alla luce: fotoperiodo, illuminazione e colore.

Il fotoperiodo influenza il ritmo circadiano degli animali, mentre l’illuminazione e il colore condizionano la loro percezione ambientale e le interazioni sociali.

Figura 1. Panoramica schematica di come i parametri di luce considerati,ovvero fotoperiodo, illuminazione e colore, possono influenzare le cinque specie di ungulati da produzione considerate: maiali, pecore, capre, bovini e cavalli. Il fotoperiodo si riferisce alla durata relativa dell’esposizione dell’animale alla luce e all’oscurità misurata per un periodo di 24 ore ed è collegato al ritmo circadiano dello stesso. L’illuminazione è una misura della luce incidente a cui è esposto un animale (o un oggetto). Il colore si riferisce ai colori nell’ambiente della specie considerata e dipende in larga misura dalle capacità di visione dei colori di ciascuna specie. Tutti e tre gli argomenti possono influenzare il comportamento, il benessere e la fisiologia della specie considerata.

Capacità visive degli ungulati domestici

Gli ungulati domestici, come pecore, capre, bovini e cavalli, sono ben adattati alla vita in ambienti aperti, come le praterie, grazie a caratteristiche specifiche dei loro occhi. Gli occhi sono posizionati lateralmente sulla testa, offrendo un ampio campo visivo monoculare che consente loro di esaminare ampie aree orizzontali per rilevare i predatori.

Sebbene abbiano una visione stereoscopica limitata, la loro capacità di rilevare il movimento è molto sviluppata. Inoltre, la visione degli ungulati è adattata a diverse condizioni di luce, grazie alla presenza di fotorecettori (coni e bastoncelli) che permettono loro di vedere sia in condizioni di luce intensa che in scarsa illuminazione.

La visione dei colori negli ungulati è dicromatica, con la capacità di percepire il blu e il giallo-verde, vantaggiosa per il rilevamento del movimento.

Queste caratteristiche del sistema visivo, che variano tra le specie, implicano che gli ungulati percepiscono il loro ambiente in modo diverso, il che richiede adattamenti specifici negli ambienti di allevamento per garantire il loro benessere. Ad esempio, la gestione dell’illuminazione, del fotoperiodo e di colore della luce sono parametri importanti da considerare per ottimizzare le condizioni di vita degli animali nelle stalle.

Fotoperiodo

Il fotoperiodo è legato al ritmo circadiano dell’animale ed è definito come la durata relativa dell’esposizione dell’animale alla luce e al buio misurata per un periodo di 24 ore. Questo rapporto luce-buio è importante per mantenere il benessere perché svolge un ruolo cruciale nelle funzioni biologiche, come le secrezioni ormonali e il mantenimento dell’omeostasi durante i cicli giornalieri di luce e buio.

Le variazioni stagionali nella lunghezza del fotoperiodo influenzano sostanzialmente la funzione riproduttiva e il comportamento nei mammiferi, anche in condizioni di stabulazione artificiale al chiuso. In questo studio si esamina la nota importanza della fotoperiodicità sulla produzione, riproduzione, comportamento e benessere di  pecore, capre e bovini.

Pecore e capre

Le pecore e le capre sono piccoli ruminanti poliestrali stagionali, sensibili alla variazione del fotoperiodo. Il loro ciclo riproduttivo, l’allattamento e il comportamento sono influenzati dall’intensità della luce e dal rapporto luce-buio. In allevamenti artificiali, la manipolazione della luce può influenzare il loro ciclo riproduttivo, ma non esistono regolamenti ufficiali al riguardo.

Studi hanno dimostrato che l’alterazione del fotoperiodo può interrompere l’anestro stagionale e migliorare la produzione di latte. Un fotoperiodo esteso fino a 16 ore può aumentare la produzione di latte fino al 20%, sebbene possa anche causare pseudo-gravidanze.

Inoltre, la luce sembra influenzare l’ingestione e il comportamento alimentare. Il fotoperiodo prolungato può ridurre il contenuto di grasso e proteine nel latte, aumentando invece la percentuale di lattosio. Tuttavia, gli effetti sul benessere di pecore e capre non sono ancora stati approfonditi.

L’attività motoria è generalmente più bassa nei mesi invernali, e la ruminazione tende ad aumentare durante la fase di luce. Non sono stati condotti studi approfonditi sugli effetti del fotoperiodo su altri aspetti comportamentali, come le interazioni sociali o l’aggressività, rendendo necessarie ulteriori ricerche prima di adottare cambiamenti nei sistemi di allevamento.

Bovini

I bovini sono animali diurni e rispondono al fotoperiodo. Studi suggeriscono che un fotoperiodo ottimale per le vacche da latte sia di 16-18 ore di luce al giorno. L’esposizione a luce artificiale prolungata può aumentare la produzione di latte fino al 7% e stimolare il consumo di alimenti e l’aumento di peso nei vitelli.

La manipolazione del rapporto luce-buio influisce anche sul comportamento: l’aggiunta di luce fino a 18 ore al giorno riduce i comportamenti agonistici nei vitelli e aumenta il tempo di riposo.

Tuttavia, altri studi hanno mostrato che la variazione del fotoperiodo può modificare i livelli di attività e il comportamento di sdraiarsi, senza effetti significativi sul riposo delle vacche da latte. Inoltre, la fornitura di luce notturna (a diverse intensità) non ha influenzato l’attività generale, ma ha aumentato la frequenza di mungitura con un’illuminazione di 33 lux.

Questi studi suggeriscono che la gestione della luce potrebbe essere una strategia utile per migliorare la produttività e il benessere dei bovini, anche se gli effetti a lungo termine sul loro benessere non sono ancora completamente compresi.

Implicazioni per la costruzione delle stalle e il benessere

I progetti delle stalle e le routine di gestione degli ungulati allevati dovrebbero considerare la fotoperiodicità per rispettare i loro ritmi naturali. La relazione tra fotoperiodo e intensità luminosa è rilevante per comportamento, benessere e produttività.

Per pecore e capre la gestione della luce dovrebbe garantire cicli riproduttivi stagionali naturali. Tuttavia, mancano studi sugli effetti del fotoperiodo su comportamenti sociali e di benessere.

Nei bovini, il fotoperiodo influisce meno sull’attività quotidiana, ma periodi lunghi di luce (fino a 16 ore) migliorano la produzione di latte e la crescita nei vitelli. Tuttavia, l’impatto di un aumento artificiale della produzione di latte sul benessere delle vacche resta poco chiaro e necessita di ulteriori ricerche.

L’illuminazione

L’illuminazione è una misura della luce incidente a cui è esposto un animale (o un oggetto). Studi recenti si sono concentrati sui livelli di illuminazione (chiamati anche illuminamenti o intensità luminose; indicati in lux) o sulle temperature di colore della luce (indicate in kelvin; Tabella 1 ).

Il livello di illuminamento (lux) di per sé potrebbe non riflettere accuratamente l’effettiva intensità luminosa percepita dall’occhio di un animale, poiché dipende dalle caratteristiche della superficie (come i pavimenti) da cui la luce viene riflessa prima di entrare nell’occhio di un individuo.

Come sottolineato da Werner et al. (2018), la misurazione della densità luminosa effettiva (candele per m²) sembra essere essenziale per la valutazione della visione del contrasto negli edifici agricoli, che è rilevante per il movimento indisturbato e per distinguere installazioni come mangiatoie e barriere.

In questa sezione, gli autori esaminano le raccomandazioni e le conoscenze sull’effetto dell’illuminazione sugli ungulati allevati al chiuso.

Tabella 1. Parametri rilevanti di illuminazione e visione, definizioni e unità.

Pecore e capre

Le raccomandazioni specifiche sull’illuminazione per la stabulazione di pecore e capre sono limitate. Berge (1997) suggerisce livelli tra 75 e 100 lux, mentre Casamassima et al. (1993) hanno osservato che 100 lux potrebbero aumentare il tempo trascorso in piedi, segno di minore rilassamento.

Illuminazioni molto basse (10 lux) riducono il tempo dedicato all’alimentazione e favoriscono comportamenti anomali, mentre livelli elevati (1000 lux) provocano iperattività negli agnelli. Inoltre, eliminare le ombre può facilitare il movimento.

Una rivista tedesca raccomanda finestre pari al 3% della superficie del pavimento per garantire luce naturale. In Germania, il minimo legale è 40 lux, ma per una produttività ottimale si suggeriscono 200 lux, in linea con i 220 lux proposti dal MidWest Plan Service (1994).

Mancano studi sulle preferenze di illuminazione per queste specie. Un esperimento ha mostrato che le pecore preferiscono la luce all’oscurità, attivando autonomamente un interruttore luminoso. Tuttavia, non esistono ricerche su percezione, comportamento e benessere in relazione alla temperatura di colore della luce.

Bovini

I bovini sono sensibili ai contrasti luce-buio e al movimento. I vitelli distinguono diverse intensità luminose, ma meno degli esseri umani. In Germania, il livello minimo richiesto è 80 lux (TierSchNutztV14, 2021). Tuttavia, la ricerca sull’illuminazione nelle stalle bovine è scarsa.

Phillips e Schofield (1989) hanno studiato l’effetto di 10 ore di luce supplementare con intensità variabili (0, 101, 191, 529 lux) oltre a 9 ore di luce naturale. 101 e 529 lux hanno ridotto il grasso nel latte, ma non hanno influenzato la produzione. Al contrario, Lim et al. (2021) hanno trovato un aumento del grasso con 100 lux per 16 ore, senza variazioni nella produzione.

L’illuminazione LED ha mostrato benefici rispetto alle lampade a vapori di sodio, aumentando il tempo di riposo giornaliero delle vacche. Un’illuminazione di 80 lux ha incrementato il riposo, mentre 150 lux hanno aumentato l’attività. Dannenmann et al. (1985) hanno osservato che intensità maggiori favoriscono l’alimentazione e le interazioni sociali, ma riducono il riposo.

Lindkvist et al. (2023) hanno scoperto che la luce rossa non uniforme influisce sulla locomozione delle vacche gravide. Tuttavia, nei sistemi a stabulazione libera, l’oscurità non sembra avere impatto sulla mobilità.

Lampadine LED con temperature di colore tra 5000-6000 Kelvin nelle sale di mungitura migliorano visibilità e motivazione. Gli autori raccomandano un’illuminazione minima di 150 lux di giorno e inferiore a 10 lux di notte, evitando bruschi cambiamenti di luce per ridurre reazioni di paura, poiché i bovini si adattano alla variazione luce-buio 4-5 volte più lentamente rispetto agli esseri umani.

Implicazioni per la costruzione delle stalle e il benessere

L’illuminazione è fondamentale per la salute, le funzioni biologiche e la capacità visiva degli ungulati da allevamento. Influisce sul riconoscimento tra conspecifici e sulla percezione delle strutture ambientali. Tuttavia, mancano dati sufficienti per stabilire raccomandazioni precise sulle intensità luminose ottimali.

Rispetto agli esseri umani, gli ungulati sono meglio adattati a condizioni di scarsa illuminazione (crepuscolari e notturne). Modificare l’illuminazione e la gestione può ridurre lo stress negli animali, migliorando il loro benessere. Per questo, oltre all’intensità luminosa, è importante considerare la temperatura di colore e la densità di luminanza per migliorare la visione dei contrasti.

Percezione del colore negli ungulati domestici

La percezione dei colori dipende dalla presenza di coni nella retina, che variano tra le specie. Per distinguere i colori, un animale deve possedere almeno due tipi di fotorecettori con sensibilità a diverse lunghezze d’onda della luce. I coni possono essere suddivisi in tre categorie: rossi (L, lunghezze d’onda lunghe), verdi (M/L, medie-lunghe) e blu (S, corte).

Negli ungulati domestici come cavalli, maiali, capre, vacche e pecore, mancano i coni rossi (L), il che li rende dicromatici. Questa condizione implica che esiste un punto neutro nello spettro in cui la luce appare grigia.

Studi dimostrano che gli ungulati rispondono diversamente a varie temperature di colore della luce e sono in grado di discriminare oggetti colorati.

Tuttavia, mentre nei soggetti umani i colori influenzano l’umore, si conosce ancora poco sull’effetto delle luci colorate sugli ungulati e sul loro possibile impatto su parametri fisiologici come la riduzione dello stress.

Pecore e capre

La visione dei colori nelle pecore e nelle capre è ancora oggetto di dibattito, ma gli studi suggeriscono che entrambe le specie abbiano una visione dicromatica simile a quella di altri mammiferi.

Le pecore sono in grado di distinguere alcuni colori, come il rosso, il verde, il blu e il grigio, e possono anche percepire diverse tonalità di verde. Tuttavia, non sembrano distinguere bene tra il verde e il giallo se hanno la stessa luminosità.

Alcune ricerche indicano che la capacità di discriminazione cromatica potrebbe non essere particolarmente rilevante per il pascolo, mentre altre mostrano che le pecore possono reagire con paura o irritazione di fronte a nuovi colori associati ai loro simili, come nel caso di esemplari dipinti o della prole.

Un aspetto interessante è l’effetto della luce colorata sul loro comportamento: studi hanno evidenziato che la luce verde a 560 nm può aumentare il tempo di alimentazione e ridurre il tempo di riposo negli agnelli rispetto ad altre illuminazioni, come quella bianca, rossa o blu.

Per quanto riguarda le capre, la loro capacità di distinguere i colori sembra più sviluppata rispetto a quella delle pecore. Esse riescono a riconoscere diverse tonalità, tra cui arancione, giallo, verde, blu e viola.

Alcune ricerche preliminari suggeriscono addirittura la possibilità di una visione tricromatica, anche se la maggior parte degli studi conferma la presenza di soli due tipi di coni, confermando la loro visione dicromatica.

Tuttavia, la letteratura disponibile è ancora limitata e non è chiaro se e come le preferenze cromatiche possano influenzare il loro benessere e il loro comportamento.

Bovini

Nei bovini, la visione dicromatica è caratterizzata da una sensibilità massima alle lunghezze d’onda di 455 nm per il blu e 554 nm per il verde. Gli esperimenti di discriminazione indicano che questi animali riescono a distinguere tra il blu (492 nm) e il verde (538 nm) rispetto al rosso (610 nm), ma sembrano avere difficoltà nel differenziare il blu dal verde.

Studi condotti su bovini al pascolo hanno dimostrato che essi sono in grado di distinguere foraggi freschi verdi da quelli secchi e marroni, indipendentemente dalle condizioni di luce ambientale.

Inoltre, è stato osservato che i bovini tendono a rimanere più lontani dalle recinzioni elettriche quando queste hanno un colore rosso, rispetto ad altri colori come il blu, il bianco, l’arancione, il giallo, il verde e il viola.

Il colore della luce sembra avere un’influenza anche sul comportamento e sulla risposta emotiva dei bovini. La luce verde, ad esempio, ha dimostrato di ridurre la paura e di migliorare le prestazioni nei test rispetto alla luce blu o rossa. Nei vitelli, l’esposizione alla luce verde ha portato a reazioni meno marcate a stimoli spaventosi, come un rumore improvviso alle loro spalle.

Sul piano fisiologico, diversi studi hanno esaminato l’effetto delle diverse lunghezze d’onda luminose sui livelli di melatonina e sulla produzione di latte nelle vacche da latte. È emerso che la luce blu e rossa di bassa intensità durante la notte favorisce un aumento della melatonina plasmatica, mentre l’esposizione alla luce blu intensa (250 lux) riduce la produzione di melatonina senza influenzare significativamente la produzione di latte.

Tuttavia, altre ricerche indicano che l’uso di luce blu o gialla supplementare durante la notte può ridurre la produzione di latte e aumentare lo stress.

Altri studi hanno evidenziato che le vitelle esposte alla luce gialla hanno mostrato un’assunzione maggiore di fieno, una più alta frequenza di assunzione d’acqua e un incremento del tempo di ruminazione, con un conseguente maggiore aumento di peso rispetto a quelle esposte alla luce bianca.

Sebbene vi siano indicazioni che il colore della luce possa influenzare il comportamento e alcuni parametri fisiologici nei bovini, i risultati degli studi non sono sempre coerenti e molte ricerche non hanno controllato variabili importanti come l’intensità della luce.

È quindi necessaria un’ulteriore indagine per comprendere meglio il ruolo dei colori nella gestione e nel benessere del bestiame, con l’obiettivo di ottimizzare l’alloggiamento e migliorare le condizioni di allevamento.

Implicazioni per la costruzione delle stalle e il benessere

Le pecore e le capre non sembrano fare molto affidamento sulla visione dei colori per riconoscere oggetti, conspecifici o predatori. Potrebbero distinguere tra diverse tonalità di verde nei pascoli, ma non è chiaro se questa capacità influisca sulle loro scelte alimentari.

Nei bovini, la capacità di distinguere i colori è poco studiata. Sembra che possano differenziare tra blu, verde e rosso, ma potrebbero affidarsi più alle sfumature di grigio.

La luce verde ha un effetto calmante sui vitelli e potrebbe essere utile per ridurre lo stress in situazioni difficili come il trasporto o il macello. Tuttavia, gli effetti della luce colorata sulla produzione di latte e sulla crescita necessitano di ulteriori approfondimenti.

Queste informazioni possono essere utili nella progettazione di strutture e nella gestione quotidiana, bilanciando l’uso del colore per migliorare o attenuare le reazioni ai diversi stimoli.

Conclusioni

In conclusione, il benessere e la produttività degli ungulati da allevamento possono essere influenzati dalla fotoperiodicità, dall’illuminazione e dalla percezione del colore.

Pecore e capre, vista la loro stagionalità riproduttiva, beneficiano di fotoperiodi che si allineino ai loro cicli naturali, con potenziali vantaggi nella produzione di latte, anche se l’impatto completo sul loro benessere è ancora incerto.

I bovini, con periodi di luce prolungati, mostrano una maggiore produzione di latte e ingestione, ma sono necessari studi sul benessere a lungo termine.

Le esigenze di illuminazione sono cruciali per il benessere: i bovini traggono vantaggio da sistemi di illuminazione che supportano alimentazione e socializzazione.

Pecore e capre necessitano di un’illuminazione tra 75 e 100 lux per ridurre lo stress.

Anche la luce colorata, sebbene ancora poco esplorata, sembra influenzare il comportamento e il benessere.

Le pecore e le capre possono distinguere alcuni colori, ma il loro impatto sul comportamento non è ancora chiaro.

I bovini mostrano una preferenza per la luce verde, che ha un effetto calmante.

Per migliorare il benessere e la produttività degli ungulati, è fondamentale comprendere e adattare i fattori ambientali, come l’illuminazione, alle esigenze specifiche di ciascuna specie.

La ricerca futura dovrebbe approfondire questi aspetti per ottimizzare i sistemi di stabulazione e le pratiche di gestione, garantendo il benessere degli ungulati allevati.

Fonte: “The role of light and vision in farmed ungulates and implications for their welfare”, Julia Stuhlträger, Eberhard von Borell, Jan Langbein, Christian Nawroth, Maria Vilain Rørvang, Camille M. C. Raoult. Front. Anim. Sci. , 28 January 2025 Volume 5 – 2024 | https://doi.org/10.3389/fanim.2024.1433181