Dairy cow behaviour in relation to health, welfare and milking

Abstract

Eläimen hyvinvointi muodostuu sekä fyysisestä että psyykkisestä tilasta ja siihen vaikuttavat lukuisat eläimen sisäiset mutta myös ulkoiset tekijät. Lypsylehmän hyvinvointiin vaikuttavista tekijöistä tärkeimpiä ovat karjanhoitajan hoitotoimenpiteet sekä lehmän kyky sopeutua päivittäisiin haasteisiin. Tässä väitöskirjatyössä keskitytään lehmän käyttäytymiseen sekä käyttäytymisen muutoksiin, jotka liittyvät lypsyyn tai lehmän terveydentilan heikkenemiseen. Keskityin selvittämään lehmän käyttäytymisen, hyvinvoinnin sekä terveydentilan tunnistamiseen liittyvien menetelmien välistä vuorovaikutusta. Vaikutimme keinotekoisesti lehmän terveydentilaan ja saimme näin uutta tietoa siitä, kuinka utaretulehdus muuttaa lehmän käyttäytymistä yksilön terveydentilan heiketessä. Tämän lisäksi testasimme ja validoimme samanaikaisesti uuden teknologian (infrapunakameran) käyttöä utareen pintalämpötilan tunnistamisessa. Tavoitteenamme oli tehokkaampi alkavan utaretulehduksen tunnistaminen karjoissa. Tutkimme myös lehmän käyttäytymisen ja lypsyn onnistumisen välisiä yhteyksiä sekä kalanruotoettä automaattilypsyssä. Lehmä muuttaa käyttäytymistään terveydentilan heiketessä, sairastuessaan utaretulehdukseen. Selkeimmät muutoksethavaittiin makuu- ja syömiskäyttäytymisessä - sekä levottomuus (jalkojen nostelu) käyttäytymisessä. Lehmän käyttäytymisen prioriteetit muuttuvat sen sairastuesa utaretulehdukseen. Toisin kuin odotimme, maidon koostumuksen silmin nähtävät muutokset voitiin tunnistaa jo kaksi tuntia utaretulehdukseen sairastumisen jälkeen, kun taas kliiniset- sekä käyttäytymisen muutokset voitiin tunnistaa vasta neljä tuntia lehmän sairastumisen jälkeen. Lehmän makuukäyttäytyminen ja levottomuus (jalkojen nostelu)käyttäytymisen muutokset osoittautuivat tutkimuksessamme lupaaviksi indikaattoreiksi tunnistettaessa utaretulehdukseen sairastuvia lehmiä. Lehmän ruumiinlämpötilan lyhytaikainen nousu kokeellisesti aiheutetun utaretulehduksen aikana tunnistettiin infrapunakameralla utareen pintalämpötilaa mittaamalla. Utareen lämpötila kohosi samanaikaisesti lehmän rektaalilämpötilan kanssa. Kuitenkin paikalliset tulehdusmuutokset utareessa ilmenivät ennen rektaalilämpötilan nousua, eikä niitä kyetty tunnistamaan infrapunakameran avulla. Puolet automaattisen lypsyn aikaisista häiriötilanteista oli lehmän käyttäytymisen aiheuttamia (potkut, jalkojen nostelu, liikehtiminen lypsyn aikana) ja lehmän käyttäytymisellä oli selvä vaikutus lypsytapahtuman onnistumiseen sekä lypsyn kunnolliseen läpivientiin. Lehmän käyttäytymistä sekä sen muutosta voidaankin käyttää indikaattorina niin utaretulehduksen tunnistamisessa kuin myös lypsyn onnistumisessa. Jatkotutkimuksia tarvitaan, jotta ihmiseläin-teknologia-vuorovaikutus saadaan mahdollisimman hyvin toimivaksi niin, että käytännön tilalla lehmän hyvinvoinnin tarkkailu sekä terveydentilan heikkenemistä ehkäisevät karjanhoidon ratkaisut saadaan tehokkaiksi. Näin voidaan ennaltaehkäistä lehmän terveydentilan heikkenemistä ja edistää lehmän hyvinvointia.

Animal welfare includes both physiological and mental health and is affected by several external and internal factors. In dairy cows, human care and the ability of the cows to cope with daily challenges are the most significant factors. The research presented in this dissertation focused on cow behaviour and aspects impacting on behavioural changes during mastitis and milking. To deepen knowledge of the relationship between the behaviour and health of cows and associated detection methods, we experimentally manipulated the health status of dairy cows through mastitis induction. Moreover, we tested and validated a thermal infrared camera for recording the udder skin temperature, which could be helpful in the case of early mastitis detection. Furthermore, we examined the relationship between cow behaviour and milking in herringbone and automatic milking systems. We established that cow behaviour changed during mastitis. The most apparent changes were in lying, eating and stepping behaviour. It was shown that inflammation affected the cow health status, which changed the behavioural priorities. In contrast to our expectations, visual signs in the udder and changes in milk composition occurred only 2 hours post-challenge, while clinical and behavioural changes were first recorded 4 hours post-challenge. However, changes in lying and restlessness behaviours were promising indicators for detecting signs in cows exposed to mastitis. The transient increase in body temperature of cows with experimentally-induced clinical mastitis was successfullydetected by udder skin temperaturedetection with the help of a thermal camera. The udder skin temperature rose simultaneously with the rectal temperature. However, local inflammatory changes in the udder, appearing earlier than the rectal temperature increase, were not detected with udder skin temperature measurement by using the thermal infrared camera. Regarding cow behaviour as an indicator of the success and quality of the milking process, we found that half of the deviations occurring during automatic milking originated from cow behaviour, such as cows kicking, lifting their legs and moving during milking, and had their origins in machine failures. To conclude, cow behaviour can be used as an indicator for detection of mastitis and (un)successful milking. However, effectively functioning human-animaltechnology interactions should be studied more in the future in order to enhance husbandry practices that can improve animal welfare.