Die Lautgebung von Schweinen als Indikator für ihre Anpassungsfähigkeit an Umgebungstemperaturen

• Forschungsstelle: BLV
• Projektnummer: 2.00.01
• Projekttitel Englisch: Assessment of the adaptability to thermal environment by monitoring the vocalisations in fattening pigs

Schlüsselwörter (Deutsch)

Lautäusserung, Ruheverhalten, thermaler Stress, sozialer Status, Mastschwein, Tierschutz, Haltung, Schwein

Schlüsselwörter (Englisch)

vocalisations, resting behaviour, thermal stress, social state, fattening pigs, animal welfare

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Mastschweine werden zunehmend in nicht-wärmegedämmten Haltungssystemen gehalten. Obwohl sich diese Systeme prinzipiell positiv auf die Gesundheit der Tiere auswirken, können die Schweine im Sommer und im Winter Temperaturen ausgesetzt sein, die ihre Anpassungsfähigkeit überfordern. Bei Kälte zeigen sie eine sog. 'Haufenlagerung', während sie bei Hitze Körperkontakt vermeiden, wodurch es zu Fehlnutzungen der verschiedenen Buchtenbereiche kommen kann. In beiden Fällen kann es auch zu stressphysiologischen Reaktionen kommen. In einer kürzlich abgeschlossenen Untersuchung konnten wir zeigen, dass sowohl bei tiefen als auch bei hohen Temperaturen der Schallpegel der Lautäusserungen von Schweinen in der Endmast anstieg und gleichzeitig mit Änderungen des Ruheverhaltens kovariierte. In der vorliegenden Studie wollen wir testen, ob und wie die Lautgebung von Mastschweinen unterschiedlichen Alters genutzt werden kann, um nicht-invasiv ihre Anpassungsfähigkeit an die Umgebungstemperatur zu erfassen. Insgesamt 160 Mastschweine in drei Altersklassen (25-30 kg, 55-70 kg, >90 kg) werden experimentell verschiedenen Umgebungstemperaturen (0° bis 30°C) ausgesetzt. Während der Tests werden sowohl das akustische, als auch das nicht-akustische Verhalten und die Körper-temperatur der Tiere erfasst, und es werden Kortisoltiter im Speichel bestimmt. Zusätzlich sollen kritische Ressourcen experimentell variiert werden (d.h. Stroh bei Kälte und Platzangebot bei Hitze), um deren Einfluss auf die thermale Anpassungsfähigkeit der Tiere zu bestimmen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

An increasing number of fattening pigs is kept in uninsulated housing systems. Although these systems, in general, have positive effects on the pigs' health, in summer and winter the animals can be exposed to extreme temperatures to which they may not be able to adapt. At cold temperatures pigs huddle together and at warm temperatures they avoid body contact which often results in a misuse of pen areas. In addition, in both cases a physiological stress response can result. Recently, we have found that at both low and high temperatures the mean amplitude of the vocalisations of finishing pigs increased, which, concurrently, covaried with an altered resting behaviour. In the present study we will investigate whether and how the vocalisation of fattening pigs can be used to non-invasively monitor their adaptability to the thermal environment at different ages. We will systematically expose a total of 160 fattening pigs to different temperatures (0° up to 30°C) at three ages (25-30 kg, 55-70 kg, >90 kg). During exposures we will record subjects' vocal and non-vocal behaviour, their body temperature, and cortisol concentrations will be examined in saliva. In addition we will experimentally vary critical ressources (i.e. straw at cold and space allotment at warm temperatures) to assess their effect on the subjects' thermal adaptability.

Projektziele (Deutsch)

Hauptziel dieser Untersuchung ist es zu testen, ob und in welcher Weise die Lautgebung von Mastschweinen genutzt werden kann, um effizient und nicht-invasiv ihre Anpassungsfähigkeit gegenüber thermischen Umweltbedingungen zu erfassen. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die grundlegenden Mechanismen geklärt werden, die zu einem Zusammenhang zwischen Lautgebung und Umgebungstemperatur bei Mastschweinen führen. Hierzu sollen unter kontrollierten aber zugleich praxisnahen Bedingungen systematisch die Zusammenhänge zwischen der Umgebungstemperatur, der Lautgebung der Tiere, ihrem Liegeverhalten, sowie Indikatoren untersucht werden, die die thermoregulatorische Anpassungsfähigkeit der Tiere (Oberflächentemperatur, Kortisoltiter) reflektieren. Zusätzlich wird getestet, inwieweit der soziale Status der Tiere, ihr Gewicht und Managementfaktoren (Einstreu, Platzangebot) diese Zusammenhänge modifizieren. Diese Erkenntnisse könnten die Basis für die Entwicklung eines Messsystems schaffen, mit dem automatisch und nicht-invasiv die Auswirkung der Umgebungstemperatur auf die Anpassungsfähigkeit der Tiere erfasst werden kann ('acoustic monitoring').

Abstract (Deutsch)

Auf steigende Temperaturen reagierten die Tiere mit vermehrtem Liegen ohne Körperkontakt und im Kotbereich. Hierdurch erhöhen die Tiere die Wärmeabgabe an die Umgebung. Bei sinkender Temperatur zeigten die Tiere Haufenlage. Dies dient der Reduzierung des Wärmeverlustes an die Umgebung. Schweine über 85 kg wiesen bei hohen Temperaturen erhöhte Cortisoltiter auf und zeigten somit eine physiologische Belastungsreaktion. Bei Schweinen zwischen 50 und 70 kg verliefen der Anstieg der Haufenlage und derjenige hochfrequenter Vokalisation annähernd parallel. Schweine in der Endmast zeigten bereits bei sehr geringem Anteil Haufenlage hochfrequente Vokalisation. Diese Resultate zeigen, dass die Vokalisation ein geeigneter Indikator ist, um bei Schweinen über 50 kg auf Verhaltensanpassungen an Kälte im Liegeverhalten (Haufenlage) schließen zu können. Es ist denkbar, die Vokalisationsanalyse dahingehend zu nutzen, Massnahmen wie das Anbieten einer isolierenden Liegefläche oder einer grösseren Menge Stroh gezielt einzusetzen. Es ergaben sich folgende Temperaturbereiche, die aus Sicht des Tierschutzes als optimal bezeichnet werden können: für Schweine von (a) 25 - 35 kg: 19-21 °C, (b) 50 - 70 kg: 10-17 °C, und (c) über 85 kg: 5-17 °C.

Abstract (Englisch)

At increasing temperatures, more pigs lay without physical contact to penmates and in the slatted dung area. Through this, the animals increased their energy loss to the environment. At decreasing temperatures, pigs huddled together to reduce energy loss. Pigs >85 kg showed increased concentrations of cortisol at high ambient temperatures, i.e. they showed a physiological stress reaction. In pigs weighing 50-70 kg the increase of huddling and of high-frequency vocalisation was highly correlated. Growing finishing pigs showed increased high-frequency vocalisations at a small proportion of huddling, and pigs < 50 kg did not show an increase of high-frequency vocalisation although they showed huddling even at relatively high ambient temperatures.
The results show that high-frequency vocalisation is an appropriate indicator for the assessment of thermoregulatory reactions (=huddling) of fattening pigs > 50 kg towards low ambient temperatures. The analysis of high-frequency vocalisation may be used to implement management actions (e.g. offering an isolated lying area or a higher amount of straw litter) well directed.
With regard to animal welfare, the following optimal temperature ranges could be determined:
(a) 25 - 35 kg: 19-21 °C, (b) 50 - 70 kg: 10-17 °C, and (c) > 85 kg: 5-17 °C.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Hillmann, E., Mayer, C., Schrader, L. (2002): Die Anpassungsfähigkeit von Mastschweinen an niedrige Umgebungstemperaturen: Ethologische und physiologische Aspekte. In: aktuelle Arbeiten zur artgemässen Tierhaltung 2001, KTBL-Schrift 407, 167-173. KTBL-Darmstadt.

Hillmann, E., Schrader, L., Mayer, C. (2003): Ableitung geeigneter Temperaturbereiche für Mastschweine verschiedener Gewichtsklassen mit Hilfe des Liegeverhaltens. In: Aktuelle Arbeiten zur artgemässen Tierhaltung 2002, KTBL-Schrift 418: 156-165.

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

Hillmann, E., Mayer, C., Schrader, L. (2002): Behavioural and physiological adaptations to cold in fattening pigs. Proceedings of the East&West Central Europe ISAE Regional Meeting, Prague.

Hillmann, E., Mayer, C., Schrader, L. (2003): Which temperature do pigs in different weight need in the lying area? Proceedings of the International Congress of the ISAE, Abano Terme.

Hillmann, E. (2003): Fattening pigs at low and high ambient temperatures: Interrelated effects on lying behaviour, adrenocortical activity and vocalisation. Thesis Nr. 15289, Swiss Federal Institute of Technology Zurich.

Hillmann, E., Mayer, C., Schrader, L. (2003): Lying behaviour and adrenocortical reactions as indicators of the thermal tolerance of pigs of different weight. Animal Welfare 13, 329 - 335.

Hillmann, E., Mayer, C., Schön, P.-C., Puppe, B., Schrader, L. (2004): Vocal and lying behaviour of fattening pigs at low temperatures. In: Hänninen, L., Valros, A. (Ed.) Proceedings of the 38th International Congress of the ISAE, pp. 127. ISAE, Finland.

Hillmann, E., Schrader, L., Mayer, C., Gygax, L. (2008): Effects of weight and behaviour on the circadian rhythm of salivary cortisol in growing of pigs. Animal 2:3, 405-409.

Hillmann, E., Mayer, C., Schrader, L. (2003): Which temperature do pigs in different weight need in the lying area? Proceedings of the International Congress of the ISAE, Abano Terme.

Hillmann, E. (2003): Fattening pigs at low and high ambient temperatures: Interrelated effects on lying behaviour, adrenocortical activity and vocalisation. Dissertation Nr. 15289, ETH Zürich.

Hillmann, E,. Mayer, C., Schrader, L. (2004): Lying behaviour and adrenocortical reactions as indicators of the thermal tolerance of pigs of different weight. Animal Welfare 13, 329 - 335.

Hillmann, E., Mayer, C., Schön, P.-C., Puppe, B., Schrader, L. (2004): Vocal and lying behaviour of fattening pigs at low temperatures. In: Hänninen, L., Valros, A. (Hrsg.) Proceedings of the 38th International Congress of the ISAE, pp. 127. ISAE, Finland.

Hillmann, E., Mayer, C., Schrader, L. (2002): Behavioural and physiological adaptations to cold in fattening pigs. Proceedings of the East&West Central Europe ISAE Regional Meeting, Prague.