Animal Science
Characterization of macromineral content in the blood of Blackbelly sheep under free grazing conditions in Ecuadorian Amazon
M.L. Fischman [5] [6] [7]
[1] Universidad Estatal Amazónica-Centro de Investigación, Posgrado y Conservación Amazónica - Ecuador.
[2] Facultad de Ciencias Agrarias - Universidad Nacional de Rosario - Argentina
[3] Facultad de Ciencias Veterinarias-Universidad Nacional de Rosario - Argentina.
[4] Consejo de Investigaciones (CIC-UNR)
[5] Universidad
de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Veterinarias, Cátedra de Física
Biológica, Laboratorio de Calidad Espermática y Criopreservación de
Gametas, Buenos Aires, Argentina.
[6] Universidad
de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Veterinarias, Instituto de
Investigación y Tecnología en Reproducción Animal (INITRA), Buenos
Aires, Argentina.
[7] Centro Latinoamericano de Estudios de Problemáticas Lecheras (CLEPL).
[*] Email: juancamt@hotmail.com
Abstract
The
objective of this study was to characterize the serum concentration of
macrominerals of Blackbelly sheep under free grazing conditions in
Ecuadorian Amazon. Twenty-two Blackbelly sheep, belonging to the Centro
de Investigación, Posgrado y Conservación de la Biodiversidad Amazónica
(CIPCA) and raised under the same environmental, nutritional and
managerial conditions, were studied during the summer period April-June.
Blood samples were taken from the coccygeal vein 30 days before
lambing, at lambing time and at 30 and 60 days after lambing. Mg2+, Na
and P variables showed no significant differences (P>=0.05) with
time. However, Ca2+ showed significant differences (P>=0.05), with
changes at lambing time and 30 days after. In conclusion, there is a
serum deficit of Ca2+ and P in the studied population of Blackbelly
sheep under free grazing conditions of Ecuadorian Amazonia during all
the period. Supplementation should be selective for these minerals.
Key words:
nutrition; sheep; postparturition; blood serum.
Blackbelly
sheep breed is highly relevant for meat production in Ecuadorian
Amazon, because it adapted to extreme conditions without damaging the
native flora and fauna of the region, despite it is a non-native
introduced species in the East Ecuador. This fact is evidenced in their
mortality, precocity and reproductive fertility (multiple parturitions),
medium size and productive longevity (Mendives 2007).
However, besides environmental adaptation, animals need balanced and
adequate levels of all nutrients for their health and good production in
any physiological step (Brakat et al. 2013). The nutritional status of this small ruminant influences, in a direct manner, on their reproductive and productive activity (Viñoles et al. 2002).
Numerous authors have demonstrated that one of the problems of grazing
ruminants is that it does not cover protein, energy and mineral
requirements which affect the normal development of metabolic processes (Mc Dowell 2003) because they exclusively depend on the content of forages to satisfy their nutritional requirements (Morales et al. 2007). Imbalance in mineral contents could produce deficiency or toxicity signs (Underwood and Suttly 2003).
It is also necessary to consider that forage source normally presents
fluctuations in quantity and quality throughout the year.
The
importance of the present study was to characterize, through blood
analysis, the referential values of the elements in order to determine
their concentration during gestation and lactation stages.
The
objective of the present study was to characterize serum concentration
of macrominerals of Blackbelly sheep under free grazing Ecuadorian
Amazon conditions.
Design and sheep population.
Twenty-two Blackbelly sheep, belonging to the Centro de Investigación,
Posgrado y Conservación de la Biodiversidad Amazónica (CIPCA) and raised
under the same climate, nutritional and managerial conditions, were
studied. This center is located in Arisemena Tola canton of Napo
province (Ecuador), kilometer 44 via Puyo-Tena (0.10 14.325' S; O 77o
53.144' W), with an area of 42 ha of grasses. The environment is
tropical, with 4000 mm/year of rain, 80 % of mean relative humidity and
temperatures between 15 and 25 °C. Its topography is characterized by
slightly undulated relief without pronounced slopes, distributed in
natural plateaus of great extension. Altitude varied between 380 - 990
m.o.s.l. In general, soils have a diverse composition, but the majority
of them were originated from fluvial sediments from the Andes region of
the country. The study was conducted during the summer season, in the
period between April and July.
Management, feeding and health.
Mean animal weight was 37±2 kg (mean ± standard deviatio) and all had
simple lambing and consumed only pastures under free grazing conditions (table 1).
Table 1.
Chemical composition of pastures
The health management frequently used for
sheep in CIPCA was applied. It includes deworming, ticks and fly
control, and aftosa fever, antimicotic and antibacterial vaccination.
Collecting and processing samples.
Samples of blood were taken from the coccygeal vein at 30 days before
lambing, at lambing time and at 30 and 60 days after lambing,
centrifuged (3000 rpm x 15-30 minutes) and the separated plasma was
stored at -20 °C until processing. A molecular spectrophotometer (Thermo
Scientific spectrophotometer GENESIS 10 UV series; Human commercial
kit) was used to determine P and Mg2+ concentration, whereas an
electrolytic analyzer (AIDICOM, AC 9801; AUDICOM specific reagents) was
used to determine Na+ and Ca2+.
Data analysis.
Descriptive statistics of data was applied, calculating mean and
standard error of the studied variables. Moreover, graphs of mean
profiles were made in order to supervise and LOESS fit to visually
analyze the trajectory of variables during time. Analysis of variance
and HSD multiple comparison tests of Tukey-Kramertt HSD (p<=0.05)
were applied to determine the existence of significant differences
between the evaluated periods. All the statistical analysis was carried
out with the use of JMP program, version 5.0 for Window (JMP 2003).
Recommendations
for feeding sheep in tropical and warm regions are generally based on
the standards established in temperate climate. Several factors may
influence on the nutrient requirements of animals, such as breed, sex,
age, body weight, and environmental conditions (NRC 2007).
Mineral requirements of ovine have received great attention due to the
necessity of precise prediction of their requirements, in order to
minimize mineral excretions and environmental contamination. Therefore,
it is necessary to study native or naturalized animals, adapted to their
original conditions through natural selection, and currently considered
as valuable genetic materials (Araujo et al. 2010).
Table 2 shows the results of
macromineral content in the blood serum of Blackbelly sheep before,
during and after gestation. Regarding Mg2+concentration, there were no
differences (P≥0.05) among the different stages. Values obtained are
within the normal ranges for Blakbelly breed (2.5 - 3.5 mg/L).
Table 2.
Values obtained from the studied macroelements before, during and after gestation Blackbelly sheep
abDifferent letters in the same line indicate significant differences (P≤0.05)
Figure 1.
Fit curve for calcium (Ca) in relation to time
Ca2+ concentration showed significant
differences (P≤0.05) during time, showing changes at the moment of
lambing and 30 days after. All values obtained are lower than the normal
ranges needed for sheep (11 - 12 mg/L) during the studied period.
The
value 0.8 was used as softening parameter. It seems like there is no
change of Ca+ values throughout time. Nevertheless, the LOWESS fit is
not descriptive, which means that it does not evidence the statistical
significance throughout time.
Variable Na+
showed no significant differences (P≥0.05) in the time. The obtained
values were normal for sheep population (139-152 mmL/L).
Variable
P showed no significant differences (P≥0.05) in the time. The values
obtained were lower than normal values in sheep (5-7 mg/L) in all the
studied periods.
Minerals are essential
nutrients for small ruminants and their concentration in blood should
range within reduced intervals, maintaining adequate health state and
wellbeing of animals. Proper concentrations of macronutrients favor the
correct development of structural, physiological, catalytic and
regulatory functions of the organism (Suttle 2000).
In the present study, calcemia of the studied sheep varied between 2.6 and 2.8 mg/L, values lower than those reported by Alonso et al. (1987), Underwood and Suttle (1999) and Quintero-Moreno et al. (2000)
. The latter authors reported that normal values of calcium in the
blood serum varied between 7 and 8 mg/100 mL in lambs. However, Norton (1994)
indicated that Ca is rarely a limiting factor in forage diets. It is
possible that the lowest content of Ca2+ in the pastures of Amazonia is
due to a natural dilution process, by which dry matter production is
higher than minerals absorption (Fleming 1973).
In the case of phosphorus, Underwood and Suttle (1999)
indicated as critical level of deficiency of this element in blood
concentrations lower than 4.03 units. The low content of P in the soil
could explain the low content of P in blood serum (Masters et al. 1999). The variation of these elements (Ca2+ and P) may be explained by the fluctuation of climatic conditions (Orden et al. 1999).
Mg2+
concentration in blood serum varied between 2.5 to 2.7 mg/L. Magnesium
should have values in blood between 1.45 and 1.82 mg/100 mL,
establishing concentrations inferior to 1 mg/100 mL as critical level.
The organic deficit of Mg produces low growing and development of
animals. Mc Dowell et al. (1993)
state that Mg is an enzymatic activator involved in the metabolism of
carbohydrates and lipids because it is a catalyzer of great varieties of
enzymes. In addition, Mg participates in protein synthesis through its
activity in ribosomal aggregation. There is no homeostatic control for
magnesium. Therefore, its concentration in blood directly shows the
level in the diet (Moallem et al. 2007).
In
the present study, Na+ concentration in blood of studied sheep varied
between 136 and 146 mg/L. This element is the most abundant metabolite
in the extracellular liquid. The small ruminants require Na+
supplementation because, in general, plants have low content of calcium.
Moreover, according to ARC (1980), animals
raised under tropical conditions, have higher requirements of this
element because losses through the skin are superior than those of
animals raised in temperate climate. High intakes of Na+ can increase K+
excretion (NRC 2007). Tropical forages
have higher concentration of minerals, which justifies the need to
evaluate their requirements in animals raised under warm conditions.
Improving animal yield, through the increase of biodiversity, may be a sustainable path towards a superior feed supply (Pereira et al. 2016). Hair sheep are important for global agriculture and management of natural resources in tropical areas (Pereira et al. 2017). The advance of ruminant nutrition in tropical environment requires a high understanding of mineral requirements (Regadas Filho et al. 2013), taking into account the diverse factors that have affected mineral concentration in animals (Salah et al. 2014).
It
is concluded that there is a serum deficit of Ca2+ and P in the studied
population of Blackbelly sheep under free grazing conditions of the
Ecuadorian Amazonia during all the period. Supplementation should be
selective for these minerals.
Ciencia Animal
Caracterización
de las concentraciones de macrominerales en sangre de ovejas Blackbelly
para condiciones de pastoreo libre en la Amazonía Ecuatoriana
M.L. Fischman [5] [6] [7]
[1] Universidad Estatal Amazónica-Centro de Investigación, Posgrado y Conservación Amazónica - Ecuador.
[2] Facultad de Ciencias Agrarias - Universidad Nacional de Rosario - Argentina
[3] Facultad de Ciencias Veterinarias-Universidad Nacional de Rosario - Argentina.
[4] Consejo de Investigaciones (CIC-UNR)
[5] Universidad
de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Veterinarias, Cátedra de Física
Biológica, Laboratorio de Calidad Espermática y Criopreservación de
Gametas, Buenos Aires, Argentina.
[6] Universidad
de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Veterinarias, Instituto de
Investigación y Tecnología en Reproducción Animal (INITRA), Buenos
Aires, Argentina.
[7] Centro Latinoamericano de Estudios de Problemáticas Lecheras (CLEPL).
[*] Email: juancamt@hotmail.com
Resumen
El
objetivo del presente trabajo fue caracterizar la concentración sérica
de macrominerales en ovejas Blackbelly criadas en condiciones de
pastoreo libre en la Amazonía Ecuatoriana. Se estudiaron 22 ovejas de la
raza Blackbelly pertenecientes a la majada del Centro de Investigación,
Posgrado y Conservación de la Biodiversidad Amazónica (CIPCA), criadas
en las mismas condiciones ambientales, nutricionales y de manejo en
época de verano (abril - julio). Se tomaron muestras de sangre de la
vena coccígea 30 días antes del parto, al momento del parto y a los 30 y
60 días post parto. Las variables Mg2+ Na y P no presentaron
diferencias (p≥0,05) en el tiempo. La variable Ca2+ presentó diferencias
significativas (p≤0,05), mostrando cambios al parto y 30 días después
del mismo. En conclusión, existe un déficit sérico de Ca2+ y P en la
población de ovejas Blackbelly estudiadas en condiciones de pastoreo
libre en la Amazonía Ecuatoriana en todo el período. La suplementación
debería ser selectiva para estos minerales.
Palabras clave:
nutrición; ovinos; posparto; suero sanguíneo.
La
raza ovina Blackbelly es de suma relevancia en la producción de carne
en la región de la Amazonía Ecuatoriana, ya que se adaptó a las
condiciones extremas sin afectar flora y fauna nativas pese a que es una
especie introducida no endémica en el oriente ecuatoriano. Este hecho
se ve reflejado en su menor mortalidad, precocidad y fertilidad
reproductiva (partos múltiples), tamaño mediano y longevidad productiva (Mendives 2007).
Sin embargo, más allá de la adaptación al ambiente, los animales
necesitan niveles balanceados y adecuados de todos los nutrientes para
su salud zoosanitaria y para la producción en cualquier etapa
fisiológica (Barakat et al. 2013). El estado nutricional del pequeño rumiante repercute de manera directa en su actividad reproductiva y productiva (Viñoles et al. 2002).
Numerosos autores han demostrado que uno de los problemas de los
rumiantes en pastoreo es que no llega a cubrir las necesidades
proteicas, energéticas ni minerales, lo que afecta el normal desarrollo
de sus procesos metabólicos (Mc Dowell 2003) debido a que dependen exclusivamente del contenido de los forrajes para satisfacer sus requerimientos nutricionales (Morales et al., 2007). Un desbalance en el contenido de minerales se podría manifestar como deficiencia o toxicidad (Underwood y Suttle 2003).
También debe considerarse que el recurso forrajero presenta
fluctuaciones a lo largo del año, tanto en cantidad como en calidad.
La
importancia del estudio que se llevó a cabo mediante el análisis en
sangre para caracterizar los valores referenciales de cada elemento fue
con el propósito de determinar las concentraciones en las etapas de
gestación y lactancia.
El objetivo del presente
trabajo fue caracterizar la concentración sérica de macrominerales en
ovejas Blackbelly criadas en condiciones de pastoreo libre en la
Amazonía Ecuatoriana.
Diseño y población de estudio.
Se estudiaron 22 ovejas de la raza Blackbelly pertenecientes a la
majada del Centro de Investigación, Posgrado y Conservación de la
Biodiversidad Amazónica (CIPCA), criadas bajo las mismas condiciones
ambientales, nutricionales y de manejo. Dicho centro está ubicado en el
cantón Arosemena Tola de la provincia de Napo (Ecuador), en el kilómetro
44 vía Puyo-Tena (01°14.325´ S; 077° 53.134´ W) y dispone de una
superficie de 42 ha de pastos. El ambiente es tropical con
precipitaciones de 4000 mm/año, una humedad relativa promedio del 80% y
temperaturas que oscilan entre los 15 y los 25 °C. Su topografía se
caracteriza por relieves ligeramente ondulados sin pendientes
pronunciadas, distribuidos en mesetas naturales de gran extensión. La
altitud varía entre los 580 y 990 msnm. Si bien los suelos presentan una
composición muy heterogénea, la mayoría se origina en sedimentos
fluviales procedentes de la región andina del país. El estudio se
realizó en época de verano (abril - julio).
Manejo, alimentación y sanidad.
Los animales presentaron un peso corporal promedio de 37±2 kg (media ±
desviación estándar), todos ellos tuvieron partos simples. La
alimentación del rebaño ovino en estudio fue de pastoreo libre, con
pastizales como base (tabla 1).
Table 1.
Chemical composition of pastures
Se aplicó el manejo sanitario habitualmente
empleado para el rodeo ovino del CIPCA. El mismo incluye
desparasitaciones, baños contra garrapatas y moscas, vacunaciones para
fiebre aftosa, antimicótico, y antibacterial.
Recolección y procesamiento de muestras.
Las muestras de sangre se tomaron de la vena coccígea 30 días antes del
parto, al momento del parto y a los 30 y 60 días post parto,
centrifugadas (3.000 rpm ×15-30 min) y el plasma separado fue almacenado
a -20 ºC hasta su procesamiento. Se determinaron las concentraciones de
fósforo (P) y magnesio (Mg2+) por espectrofotometría molecular
(Espectrofotómetro Thermo Scientific, Serie GENESYS 10 UV; kit comercial
HUMAN) y las de sodio (Na+) y calcio (Ca2+) mediante un analizador
electrolítico (AUDICOM, AC 9801; reactivos específicos AUDICOM).
Análisis de datos.
Se realizó la estadística descriptiva de los datos, calculando los
promedios y errores estándar de las variables estudiadas. Además, se
realizaron gráficos de perfiles promedios para inspeccionar y ajustes
LOWESS a fin de analizar visualmente la trayectoria de las variables en
el tiempo. Se estudió la existencia de diferencias significativas entre
los distintos períodos evaluados mediante la aplicación de análisis de
la variancia a un criterio de clasificación y pruebas de comparaciones
múltiples HSD de Tukey-Kramer HSD (p≤0.05). Todos los análisis
estadísticos se realizaron mediante el programa JMP, versión 5.0 para
Windows (JMP®, 2003).
Las
recomendaciones para alimentar las ovejas en regiones tropicales y
cálidas se basan en gran medida en los estándares establecidos para
climas templados. Varios factores pueden influir en las necesidades de
nutrientes de los animales: raza, sexo, edad, peso corporal y
condiciones ambientales (NRC 2007). Las
necesidades de minerales en los ovinos han recibido una gran atención
debido a que la predicción precisa de los requisitos de los mismos,
podría minimizar la excreción de minerales y la contaminación ambiental.
Por lo tanto, se hace necesario estudiar animales nativos o
naturalizados, caracterizados como animales rústicos adaptados a sus
condiciones originales a través de la selección natural y considerados
actualmente como valiosos materiales genéticos (Araújo et al. 2010).
En la tabla 2
se muestran los resultados de macrominerales obtenidos en suero
sanguíneo de ovejas Blackbelly, antes, durante y después de la
gestación. En relación con el magnesio (Mg2+), no se evidenció
diferencias (p≥0,05) en los diferentes estados. Los valores obtenidos se
encuentran dentro de los rangos normales para los ovinos de la raza
Blackbelly (2.5-3.5 mg/L).
Table 2.
Values obtained from the studied macroelements before, during and after gestation Blackbelly sheep
abDifferent letters in the same line indicate significant differences (P≤0.05)
Figure 1.
Fit curve for calcium (Ca) in relation to time
La variable calcio (Ca2+) presentó
diferencias significativas (p≤0.05) en el tiempo, mostrando cambios al
parto y 30 días después del mismo. Todos los valores obtenidos se
encuentran por debajo de los rangos normales para los ovinos (11-12
mg/L) durante los períodos de estudio.
Se
utilizó 0.8 como parámetro de suavizado. Parecería que no cambian los
valores de Ca+ a través del tiempo. De todas formas, el ajuste LOWESS no
deja describir, es decir, no prueba la significación estadística del
cambio a través del tiempo.
La variable Na+ no
presentó diferencias significativas (p≥0,05) en el tiempo. Los valores
obtenidos se encuentran entre los valores normales para los ovinos
(139-152 mmL/L).
La variable P no presentó
diferencias significativas (p≥0,05) en el tiempo. Los valores obtenidos
se encuentran por debajo de los valores normales para los ovinos (5-7
mg/L) en todos los períodos estudiados.
Los
minerales son nutrientes esenciales para los pequeños rumiantes y sus
concentraciones en sangre deben oscilar dentro de intervalos reducidos, a
fin de mantener el adecuado estado sanitario y de bienestar de los
animales. Concentraciones adecuadas de macronutrientes posibilitan que
se desarrollen en forma adecuada las funciones estructurales,
fisiológicas, catalíticas y reguladoras del organismo (Suttle 2010).
En este trabajo la calcemia de las ovejas estudiadas osciló entre 2.6 y 2.8 mg/L, valores muy por debajo por los citados por Alonso et al. (1987), Underwood y Suttle (1999) y Quintero-Moreno et al. (2000).
Estos últimos autores encontraron que los valores normales de calcio en
suero sanguíneo varían de 7 a 8 mg/100 mL en ovinos jóvenes. Por el
contrario, Norton (1994) describió que el
calcio es raramente una limitante en dietas forrajeras. El menor
contenido de Ca2+ en los pastos de la Amazonía podría deberse a la
dilución natural del proceso por el cual la producción de materia seca
supera la captación de minerales (Fleming 1973).
En relación con el fósforo, Underwood y Suttle (1999)
señalaron como nivel crítico de deficiencia de este elemento en
concentraciones sanguíneas inferiores a 4,03 unidades. El bajo contenido
de P podría deberse a la baja presencia de P del suelo (Masters et al. 1993). La variación de estos elementos (Ca2+ y P) podría obedecer a las fluctuaciones de las condiciones climáticas (Orden et al. 1999).
Con
respecto a los niveles séricos de Mg2+ encontrados en las ovejas
estudiadas, osciló entre 2,5 y 2,7 mg/L. El magnesio debería tener
valores en sangre entre 1.45 y 1.82 mg/100 mL, estableciéndose como
nivel crítico concentraciones inferiores a 1 mg/100mL. El déficit
orgánico de un elemento importante como el Mg2+ trae como consecuencia
el menor crecimiento y desarrollo del animal. Mc Dowell et al. (1993)
afirman que el magnesio es un activador enzimático involucrado en el
metabolismo de los carbohidratos y lípidos, ya que es catalizador de una
gran variedad de enzimas. También forma parte de la síntesis de
proteína a través de su acción en la agregación ribosómica. No hay
control homeostático para magnesio y, por lo tanto, su concentración de
sangre directamente refleja el nivel de la dieta (Moallem et al. 2007).
En
este trabajo, la concentración de Na+ en sangre hallado en las ovejas
utilizadas, osciló entre 136 y 146 nm/l. Este elemento es el electrolito
más abundante en el líquido extracelular. Los rumiantes menores
necesitan suplementación con Na+ porque las plantas por lo general son
bajas en este elemento. Además, de acuerdo con ARC (1980),
los animales criados en condiciones tropicales tienen un mayor
requerimiento de mantenimiento de Na+ porque las pérdidas a través de la
piel son más altas que las pérdidas en animales criados en un clima
templado. Consumos elevados de Na+ pueden aumentar la excreción de K+ (NRC, 2007).
Los forrajes tropicales tienen mayores concentraciones de minerales,
justificando la necesidad de evaluar los requerimientos de los mismos en
los animales criados en condiciones cálidas.
Mejorar
el rendimiento animal a través de la mejora de la biodiversidad puede
ser un camino sostenible hacia un mayor suministro de alimentos (Pereira et al. 2016). Las ovejas de pelo son importantes para la agricultura mundial y el manejo de los recursos naturales en los trópicos (Pereira, et al., 2017).
El avance de la nutrición de rumiantes en ambientes tropicales requiere
una mayor comprensión de los requerimientos minerales (Regadas Filho et al. 2013), tomando en cuenta los diversos factores que han demostrado afectar la concentración de los mismos (Salah et al. 2014).
Se
concluye que existe un déficit sérico de Ca2+ y P en la población de
ovejas Blackbelly estudiadas en condiciones de pastoreo libre en la
Amazonía Ecuatoriana en todo el período. La suplementación debería ser
selectiva para estos minerales.
