Climate change is one of the most important environmental realities that human faces in this century. Not only because of the effects it has on the different human spheres, but because it represents a challenge for the development model that human has assumed since the industrialization period (Estenssoro 2010 and Lemaire et al. 2019).

High temperatures and variations in the relative humidity of the environment are common in tropical summers and are considered as the most influential factors in animal welfare. Often, animals exceed the capacity of their normal mechanisms for heat dissipation they generate. On this aspect, Correa-Calderón et al. (2004) argue that cattle are homeothermal animals and maintain their temperature at approximately 38°C, by controlling internal heat production and external heat gain and loss.

The performance of the meteorological variables (temperature and humidity) causes stress conditions, which affect the physiology and homeostasis of the animal (Neri and Briones 2011), and are reflected in the decrease in voluntary intake, milk production and reproductive efficiency of production cows (Hernández et al. 2007 and Ghiano, et al. 2014). Several authors consider that dairy cattle are particularly sensitive to heat stress, due to the high metabolism of the dairy cow during lactation (Swan and Broster 1982, Bernabucci et al. 2014, Carabaño et al. 2016 and Nguyen et al. 2016).

In cattle livestock, animal welfare has become a determining factor to achieve their best productive expression (Sirven 2015). At present, the temperature-humidity index (THI) is the indicator of animal welfare most used to assess the comfort level of animals (Leva and Valtorta 1996, Olivares et al. 2013, Carabaño et al. 2016 and Nguyen et al. 2016). The objective of this study was to determine the temperature-humidity levels (THI) and heat stress in dairy units of the Instituto de Ciencia Animal (ICA), Mayabeque province, Cuba.

The average monthly records of ambient temperature (maximum and minimum) and relative humidity, corresponding to the database of the agrometeorological station of ICA (22^o02 north latitude and 82⁰02 west longitude), for 2005-2016 period were analyzed. These records were applied to both dairy units, which were at a distance less than 5 km, in a straight line with the station.

Both dairy units had Siboney cattle, Guinea grass (Megathyrsus maximus). They also had a biomass bank with Cenchus purpureus cv. Cuba CT 115 (dairy 4) and with Leucaena leucocephala in silvopastoral system (dairy 3). The cows were supplemented with commercial concentrate or Norgold, depending on availability and production.

The proposed methodology for the analysis of both meteorological variables is inserted between the statistical procedures typical of the analysis of temporal series (Bruzual and Hernández-Szczurek 2005), which contemplates the seasonality and the tendency of each of variables.

The comfort temperature for this type of animal is equal to 25^oC, with a high ambient humidity, from which the cow experiences heat stress (Espinoza et al. 2011).

The THI (Thom 1959) was calculated from the Valtorta and Gallardo (1996) equation:

The stress in cattle, according to the THI, was classified as shown in table 1.

The maximum, average and minimum monthly temperatures in the ICA have a similar performance to that described for Cuba (Fonseca and García 2012), with two statistically well-established heat periods, which correspond to the seasonal precipitation (figure 1).

The average annual value of the average temperature during 2005 - 2016 was 23.0ºC with a heat oscillation of 3.4ºC, between the coldest month (February) and the warmest month (July). In the rainy season, it reached 23.9ºC. The maximum temperature had an average of 29.7ºC and the minimum 19.2ºC, with a tendency to increase in the analyzed period, higher in the latter. The heat oscillation was also higher 1.8ºC for the minimum temperature, with a value of 7.9ºC between the coldest month, January, and the warmest, July.

During 2005 - 2016, the number of days with maximum temperatures higher than 35ºC, and minimum temperatures lower than 15 ºC were not significant. In all months of this period there were days with maximum temperatures higher than 27ºC. Therefore, during all months the animals were subjected to stress (moderate or high), due to high temperatures (Arias, et al. 2008). The temperature-humidity index (THI) in the ICA, during 2005 - 2016, had a monthly performance similar to that of temperature (figure 2). Throughout the year, it maintained values not recommended for animal comfort (Valtorta et al. 1997). That is, the herd was maintained, as average, with slight stress levels (dry season) and moderate (rainy season).

This performance of extreme temperatures not only influences the daily mean, but also has a marked effect on daytime and nighttime temperatures (figure 3).

In the ICA, during 2005 - 2016, an average annual daytime temperature of 27.1ºC and nighttime temperatures of 21.8ºC were reported. This showed a daily heat differential of 5.3°C, being higher in the winter season of the year. Their tendencies showed opposite performances. In the same way happened with the extreme temperatures. For the daytime, a significant decrease was observed.

The average annual relative humidity during 2005 - 2016 was 77 %. Seven months maintained their average monthly value above this value, with very similar variability in all months (figure 4). In general, an area with high relative humidity can be considered, which has a direct effect on heat sensation, since it accentuates the adverse conditions of high temperatures and the THI Domínguez et al. 2007, López et al. 2016 and Guerra 2019).

THI and heat stress. The average of the THI was 74 during 2005-2016, so it was classified as moderate with marked contrast in its annual distribution (figure 5).

The marked effect of the rainy and dry season is corroborated, which determines that during the dry months conditions of slight stress for cows were established. In this period, the average temperature is significantly reduced and variations in relative humidity occur in a significant way (P <0.001) with respect to the marked heat stress (moderate and severe) of the rainy season.

Several authors have described and discussed the vulnerability of dairy cattle, specifically of cows, to heat stress, and objectify it through THI (Bernabucci et al. 2014, Carabaño et al. 2016 and Nguyen et al. 2016).

This situation is more complicated, if it is taking into account that there are also marked differences between the day and night performance of the THI (figure 6). According to López et al. (2016), during the study period, the animals were maintained with an annual average of 80, which places them under severe daytime stress for ten months of the year, except in January and February, which was moderate. Hence the importance of taking into account not only the average THI, but the daytime.

In this study, the animals actually suffered ten months of severe stress, and not four, as it would have seemed if only the average THI had been taken into account. During the nights, according to the increase in night temperatures, the stress was slight in the dry season, and moderate in the rainy season, with an annual average of 70.

According to Alvarez (2014), in the ICA units there are structural and non-structural vulnerabilities, which can condition the comfort status of the animals, and accentuate the effect of high THI values. Among them it can mentioned that, although the location of the buildings is correct (east - west), they have concrete and fiber concrete roofs, which causes an increase in the internal temperature of the building and, consequently, in the animal's body temperature. Another aspect that should be considered inside the buildings is that they are cleaned with water. This cause increase in relative humidity, which, combined with the mentioned conditions, can cause higher levels of THI than those recorded outside. Although the units do not cover their accommodation capacities, overcrowding is sometimes observed, due to the poor management of the animals, which remain grouped in small spaces.

In grazing there are also problems that accentuate the lack of comfort of cows, such as the lack of shade trees and the lack of water in the paddocks (Murgueitio et al. 2016 and Lemaire et al. 2019). In all cases, the animals graze from 6:00 a.m. at 10:00 a.m. and from 4:00 p.m. at 5:00 a.m. Water intake is carried out only in the resting buildings.

Different measures, such as tree sowing and the establishment of silvopastoral systems with multipurpose plants, can be applied to mitigate the effect of heat stress and contribute to improving the comfort of cows. In the case of Genetico 3, not all the dairy unit has silvopastoral system. In addition, the THI was calculated from the ICA meteorology station, and not from the temperature and relative humidity that exists under the trees. If so, surely the THI values would have been more benign in the silvopastoral area of that dairy unit.

To build artificial shadows with different alternatives (constructed of metal, shade mesh, nylon, among other materials, fixed or mobile), as well as having good access to fresh and clean water in paddocks and buildings, are measures of great importance for production, and that they can contribute to improve the physiological parameters in dairy cows, which are highly sensitive to stress, thus increasing productive, reproductive indicators and animal welfare (FAO 2012, Gerber et al.2013 and Palma and González-Rebeles 2018) .

The ICA can be considered an area with high relative humidity, which has a direct effect on heat sensation and the THI. In the rainy period, the highest values of THI are produced and, consequently, the animals are exposed to conditions of moderate to severe heat stress. While, the rest of the year remains in slight conditions. The daytime THI showed heat stress every month of the year. The use of the temperature-humidity index, as an element to determine the heat stress in the animal, is a factor that can contribute to modifying the living conditions of animals in the enterprises.

Similar studies in other regions are recommended, where livestock activity constitutes the fundamental line of production.

El cambio climático es una de las realidades ambientales más importantes que la humanidad enfrenta en este siglo. No solo por los efectos que tiene en las diferentes esferas humanas, sino porque representa un reto para el modelo de desarrollo que la humanidad ha asumido desde la etapa de industrialización (Estenssoro 2010 y Lemaire et al. 2019).

Las altas temperaturas y las variaciones en la humedad relativa del ambiente son comunes en los veranos tropicales y se consideran como los factores más influyentes en el bienestar animal. Con frecuencia, los animales rebasan la capacidad de sus mecanismos normales para la disipación del calor que generan. Sobre este aspecto, Correa-Calderón et al. (2004) argumentan que los bovinos son animales homeotermos y mantienen su temperatura en 38ºC, aproximadamente, mediante el control de la producción interna de calor y la ganancia y pérdida de calor externo.

El comportamiento de las variables meteorológicas (temperatura y humedad) provoca condiciones de estrés, que afectan la fisiología y homeostasis del animal (Neri y Briones 2011), y se reflejan en la disminución del consumo voluntario de alimento, producción de leche y eficiencia reproductiva de las vacas en producción (Hernández et al. 2007 y Ghiano et al. 2014). Diversos autores consideran que el ganado lechero es particularmente sensible al estrés por calor, debido al elevado metabolismo de la vaca lechera durante la lactancia (Swan y Broster 1982, Bernabucci et al. 2014, Carabaño et al. 2016 y Nguyen et al. 2016).

En la ganadería vacuna, el bienestar de los animales se ha convertido en un factor determinante para lograr su mejor expresión productiva (Sirven 2015). En la actualidad, el índice de temperatura y humedad (ITH) es el indicador del bienestar animal más usado para evaluar el nivel de confort de los animales (Leva y Valtorta 1996, Olivares et al. 2013, Carabaño et al. 2016 y Nguyen et al. 2016). El objetivo de este trabajo fue determinar los niveles de temperatura-humedad (ITH) y el estrés calórico en unidades de producción de leche del Instituto de Ciencia Animal (ICA), provincia Mayabeque, Cuba.

Se analizaron los registros medios mensuales de temperatura ambiental, (máxima y mínima) y humedad relativa, correspondientes a la base de datos de la estación agrometeorológica del ICA (22^o02 latitud norte y 82º02 de longitud oeste), para el período 2005-2016. Estos registros se aplicaron a ambas vaquerías, que se encontraron a una distancia menor de 5 km, en línea recta con la estación.

Ambas lecherías dispusieron de ganado Siboney, pastos guinea (Megathyrsus maximus). Tenían además, un banco de biomasa con Cenchus purpureus vc. Cuba CT 115 (lechería 4) y con Leucaena leucocephala en silvopastoreo (lechería 3). Las vacas se suplementaron con concentrado comercial o Norgold, según disponibilidad y producción.

La metodología propuesta para el análisis de ambas variables meteorológicas se inserta entre los procedimientos estadísticos propios del análisis de series temporales (Bruzual y Hernández-Szczurek 2005), que contempla la estacionalidad y la tendencia de cada una de las variables.

La temperatura de confort para este tipo de animal es igual a 25^oC, con una humedad ambiente alta, a partir de la cual la vaca experimenta estrés térmico (Espinoza et al. 2011).

El ITH (Thom 1959) se calculó a partir de la ecuación de Valtorta y Gallardo (1996):

El estrés en bovinos, según el ITH, se clasificó como muestra la tabla 1.

Las temperaturas máximas, media y mínima mensual en el ICA presentan un comportamiento similar al descrito para Cuba (Fonseca and García. 2012), con dos períodos térmicos bien establecidos estadísticamente, que se corresponden con los estacionales de la precipitación (figura 1).

El valor medio anual de la temperatura media durante 2005 - 2016 fue 23.0 ºC con oscilación térmica de 3.4 ºC, entre en el mes más frio (febrero) y el más cálido (julio). En el período lluvioso, llegó a alcanzar 23.9 ºC. La temperatura máxima tuvo una media de 29.7 ºC y la mínima 19.2 ºC, con tendencia al aumento en el período analizado, superior en esta última. La oscilación térmica también fue superior 1.8 ºC para la temperatura mínima, con valor de 7.9ºC entre el mes más frío, enero, y el más cálido, julio.

Durante 2005 - 2016, el número de días con temperaturas máximas superiores a 35ºC, y mínimas inferiores a 15 ºC resultaron poco significativos. En todos los meses de este período existieron días con temperaturas máximas superiores a 27ºC. Por tanto, durante todos los meses los animales estuvieron sometidos a estrés (moderado o alto), debido a las altas temperaturas (Arias et al 2008). El índice de temperatura y humedad (ITH) en el ICA, durante 2005 - 2016, tuvo un comportamiento mensual similar al de la temperatura (figura 2). Durante todo el año, mantuvo valores no recomendados para el confort animal (Valtorta et al 1997). Es decir, la masa animal se mantuvo, como promedio, con niveles de estrés leve (período poco lluvioso) y moderado (período lluvioso).

Este comportamiento de las temperaturas extremas no solo influye en la media diaria, sino que tiene además efecto marcado en las temperaturas diurnas y nocturnas (figura 3).

En el ICA, durante 2005 - 2016, se informó temperatura media anual diurna de 27.1ºC, y nocturna de 21.8ºC. Esto representó un diferencial térmico diario de 5.3ºC, siendo superior en la etapa invernal del año. Sus tendencias mostraron comportamientos contrarios. De igual manera ocurrió con las temperaturas extremas. Para las diurnas, se observó una disminución significativa.

La humedad relativa media anual durante 2005 - 2016 fue de 77 %. Siete meses mantuvieron su valor medio mensual por encima de este valor, con variabilidad muy similar en todos los meses (figura 4). En sentido general, se puede considerar una zona con elevada humedad relativa, que tiene efecto directo en la sensación térmica, ya que acentúa las condiciones adversas de las altas temperaturas y el índice ITH (Domínguez et al. 2007, López et al. 2016 y Guerra 2019).

ITH y estrés calórico. El promedio del ITH fue de 74 durante 2005-2016, por lo que se clasificó de moderado con contraste marcado en su distribución anual (figura 5).

Se corrobora el marcado efecto de la época lluviosa y poco lluviosa, que determina que durante los meses secos se establezcan condiciones de estrés leve para las vacas. En este período, se reduce notablemente la temperatura media y se producen variaciones en la humedad relativa de manera significativa (P<0.001) con respecto al marcado estrés calórico (moderado y grave) de la época de lluvias.

Varios autores han descrito y discutido la vulnerabilidad del ganado lechero, específicamente de las vacas, al stress calórico, y lo objetivizan mediante el ITH (Bernabucci et al. 2014, Carabaño et al. 2016 y Nguyen et al. 2016).

Esta situación es más complicada, si se tiene en cuenta que también existen marcadas diferencias entre el comportamiento diurno y nocturno del ITH (figura 6). Según López et al. (2016), durante el período de estudio, los animales se mantuvieron con promedio anual de 80, lo que los sitúa en estrés diurno grave durante diez meses del año, excepto en enero y febrero, que fue moderado. De ahí la importancia de tener en cuenta no sólo el ITH promedio, sino el diurno.

En este estudio, los animales sufrieron, en realidad, diez meses de stress severo, y no cuatro, como hubiera parecido si solo se hubiera tomado el ITH promedio. Durante las noches, según el aumento de las temperaturas nocturnas, el estrés fue leve en el período poco lluvioso y moderado en el lluvioso, con media anual de 70.

Según Alvarez (2014), en las unidades del ICA existen vulnerabilidades estructurales y no estructurales, que pueden condicionar el estado de confort de los animales, y que acentúan el efecto de los altos valores del ITH. Entre ellas se puede mencionar que, aunque la ubicación de las naves es correcta (este - oeste), tienen techos de placa y fibrocemento, lo que provoca aumento de la temperatura interna de la nave y por consiguiente, de la temperatura corporal del animal. Otro aspecto que se debe considerar dentro de las naves es que se limpian con agua. Esto provoca aumento de la humedad relativa, lo que combinado con las condiciones antes citadas, puede provocar niveles más altos de ITH que los registrados en el exterior. Aunque las unidades no cubren sus capacidades de alojamiento, en ocasiones se observa hacinamiento, debido al mal manejo de los animales, que permanecen agrupados en espacios reducidos.

En el pastoreo también se encuentran problemas que acentúan la falta de confort de las vacas, como el déficit de árboles para sombra y la falta de agua en los potreros (Murgueitio et al. 2016 y Lemaire et al. 2019). En todos los casos, los animales pastorean de 6:00 a.m. a 10:00 a.m. y de 4:00 p.m. a 5:00 a.m. El consumo de agua se realiza solo en las naves de descanso.

Diferentes medidas, como la siembra de árboles y el establecimiento de sistemas silvopastoriles con plantas multipropósito, se pueden aplicar para mitigar el efecto del estrés calórico y contribuir a mejorar el confort de las vacas. En el caso del Genético 3, no toda la vaquería tiene silvopastoreo. Además, el ITH se calculó a partir de la estación meteorológica del ICA, y no a partir de la temperatura y la humedad relativa que existe debajo de los árboles. De haber sido así, seguramente los valores de ITH hubieran sido más benignos en el área de silvopastoreo de esa vaquería.

Construir sombras artificiales con diferentes alternativas (construidas de metal, malla sombra, nailon, entre otros materiales, fijas o móviles), así como disponer de buen acceso a agua fresca y limpia en cuartones y en las naves, son medidas de gran importancia para la producción, y que pueden contribuir a mejorar los indicadores fisiológicos en las vacas lecheras, que son altamente sensibles al estrés, incrementando así los indicadores productivos, reproductivos y el bienestar animal (FAO 2012, Gerber et al. 2013 y Palma y González-Rebeles 2018).

Se puede considerar al ICA una zona con elevada humedad relativa, lo que tiene efecto directo en la sensación térmica y el índice ITH. En el período lluvioso, se producen los valores más altos del ITH y, por consiguiente, los animales están expuestos a condiciones de estrés calórico entre moderado y grave. Mientras, el resto del año se mantiene en condiciones leves. El ITH diurno evidenció stress térmico todos los meses del año. El empleo del índice de temperatura-humedad, como un elemento para determinar el estrés calórico presente en el animal, es un factor que puede contribuir a modificar en las empresas las condiciones de vida de los animales.

Se recomienda realizar estudios similares en otras regiones, donde la actividad ganadera constituya el renglón fundamental de la producción.