Hitze – (wie schnell) erholen sich Kühe davon?

Auch wenn derzeit die warmen Sommertage fast vergessen scheinen, so beeinflussen die globale Erwärmung und intensivere Hitzewellen die Weltbevölkerung und gefährden die Nahrungsmittelsicherheit.

Auch Tiere, speziell Milchkühe, leiden unter Hitzestress. Aufgrund ihrer hohen Milchleistung und der damit verbundenen sehr hohen Stoffwechselrate sind sie besonders empfindlich. Der intensive Stoffwechsel erzeugt Wärme, die bei hohen Temperaturen schwer abgegeben werden kann, was zu Hitzestress führt. Dies vermindert die Futteraufnahme und stört die Thermoregulation. Untersuchungen, wie z.B. von Tober (2019) zeigen, dass Kühe mit einer Tagesleistung von mehr als 35 kg bereits ab einer Umgebungstemperatur von 10 °C Schwierigkeiten bei der Temperaturregulierung haben.

Hitzestress schwächt das Immunsystem und erhöht das Krankheitsrisiko sowie beeinträchtigt Fruchtbarkeit. Auch trockenstehende Kühe leiden unter Hitzestress, wie Menta et al. (2022) feststellten. In dieser Studie wurden in zwei kalifornischen Betrieben (mit Herdendurchschnittsleistungen von mehr als 12.000 kg Milch) Daten von über 5.700 Abkalbungen ausgewertet, um festzustellen, ob Hitzestress vor oder nach der Kalbung größere negative Auswirkungen auf Gesundheit und Leistung hat. Die Einteilung der Kühe basierte auf dem Temperatur-Feuchte-Index (THI), der das Ausmaß von Hitzestress anzeigt. In vielen Studien, so auch bei der von Menta et al. (2022), wird ein THI von 72 als mäßiger, ein THI von 80 als starker Hitzestress charakterisiert.

Die Ergebnisse zeigten, dass Kühe sowohl vor als auch nach der Kalbung unter Hitzestress leiden. Auswirkungen waren eine reduzierte Milchleistung, geringere Fortpflanzungserfolge, ein erhöhtes Krankheitsrisiko in der Frühlaktation. Bemerkenswert war in dieser Studie, dass vor allem jüngere Kühe eine deutliche Reaktion auf Hitzestress, insbesondere mit einer höheren Erkrankungsrate, zeigten, was auf einen zusätzlichen Nährstoffbedarf durch Wachstum und Mammogenese in der Trockenstehphase zurückzuführen sein könnte.

Die meisten Studien zu dieser Thematik konzentrierten sich dabei auf das Ausmaß einer Leistungsminderung und auf das unmittelbare Erkrankungsgeschehen als Folgen eines höheren THI. In einer neueren Studie von Atzoro et al. (2025) werteten die Autoren zusätzlich auch Merkmale aus, die mit der Fähigkeit der Tiere, sich von Hitzestress wieder zu erholen, in Verbindung stehen.

So war das Ziel dieser Studie in vier kommerziellen Milchkuhbetrieben in Arborea, Italien, neben der Reaktion von Milchkühen auf Hitzewellen auch aufzuzeigen, wie schnell und ausgeprägt eine mögliche Erholung danach ist.

Die Betriebe wurden aufgrund ähnlicher Haltungs-, Fütterungs- und Managementbedingungen sowie einer vergleichbar hohen Milchleistung (Mittelwert der 305-Tage-Leistung: 10.996 kg/Kuh) ausgewählt. Die durchschnittliche Herdengröße betrug 157 laktierende Kühe (SD = 80,9; Min = 69; Max = 259).

Gefüttert wurden Teilmischrationen auf der Basis von Maissilage, Heu, Körnermais und Sojaextraktionsschrot. Diese wiesen ungefähr 50 % TM, einen NDF-Gehalt von 34 % i.d.TM und einen CP-Gehalt von 16 % i.d.TM auf.

Gemolken wurden die Kühe mittels AMS. Dort erfolgte auch eine entsprechende Kraftfuttergabe adäquat zur Milchleistung, mit einer maximalen Menge von 4,5 kg/Kuh und Tag. Die Rationen waren bezüglich Mineralstoffen und Vitaminen ausbilanziert, enthielten aber keine speziellen Zusätze zur Reduzierung von Hitzestress.

In zwei Betrieben wurde mittels automatischem Futtervorlagesystem (Lely Vector) gefüttert, in den anderen beiden Betrieben erfolgte die Futtervorlage zweimal täglich (morgens und nachmittags) mittels Futtermischwagen und das Futternachschieben dreimal täglich.

Es handelte sich in allen Betrieben um Laufställe mit Tiefliegeboxen mit Stroh. Die Ställe verfügten über eine natürliche und auch mechanische Belüftung. Zusätzlich standen in allen Betrieben im Fressbereich Ventilatoren und Sprinkler zur Verfügung sowie Ventilatoren im Liegebereich und vor den Melkrobotern.

Alle Betriebe waren mit automatischen Melksystemen (AMS) ausgestattet (in 3 Betrieben DeLaval-Systeme, in 1 Betrieb Lely Astronaut A4). Die Kühe wurden durchschnittlich dreimal täglich gemolken.

Alle Betriebe erlebten eine Hitzewelle vom 12. bis 19. August 2022. Für jede Kuh wurden im Zeitraum vom 1. bis 31. August 2022 Laktationsnummer, Laktationstag, tägliche Milchmenge erfasst. In die Auswertung kamen nur Kühe der 1. bis 5. Laktation und auch nur vor dem 350. Laktationstag. Bedingung war, dass in diesem Zeitfenster eine lückenlose Datenaufzeichnung ohne Ausreißer (Ausreißer: mehr als 3 Standardabweichungen von der mittleren Milchmenge entfernt) vorlag. Ferner wurden auch Kühe mit weniger als 1 kg Milch/Tag oder solche, die während des Beobachtungszeitraums eine durchschnittliche Milchleistung von weniger als 10 kg pro Tag für mehr als 5 Tage aufwiesen, aus der Verrechnung ausgeschlossen. Letztlich konnten 305 Kühe in die Auswertung einbezogen werden. Diese wiesen einen durchschnittlichen Laktationstag von 171 auf (Mittelwert ± SD pro Betrieb: Betrieb 1 = 169 ± 92,4 Tage, Betrieb 2 = 159 ± 70,5 Tage, Betrieb 3 = 186 ± 88,9 d und Betrieb 4 = 149 ± 89,0 d). Die durchschnittliche Laktationsnummer betrug 2,24 und die mittlere täglichen Milchmenge 36,3 kg.

Die Daten der täglichen Milchmenge stammten von den AMS. Darüber hinaus wurden Gesundheitsdaten der Kühe, einschließlich Lahmheit, Stoffwechselstörungen und Mastitis erfasst; die Überwachung erfolgte wöchentlich durch einen Tierarzt.

Die Auswertung erfolgte differenziert nach:

1. Alter: primipar (1. Laktation) und multipar (≥ 2 Laktationen)
2. Laktationsstadium: frühe Laktation (≤ 100. Laktationstag), mittlere Laktation (101. bis 200. Laktationstag), späte Laktation (> 200. Laktationstag)
3. durchschnittlicher Milchmenge in den letzten 7 Tagen vor der Hitzeperiode: niedrigleistend (< 32,84 kg Milch/Tag), durchschnittlich (32,84-39,24 kg Milch/Tag), hochleistend (> 39,24 kg Milch/Tag); diese Einteilung basierte auf dem unteren, mittleren und oberen Drittel der Verteilung der Milchmengenleistungen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass diese „Vorhitze-Zeitspanne“ aber ebenfalls durch relativ hohe THI-Werte gekennzeichnet war und daher nicht als vollständig THI-neutrale Referenz gewertet werden kann.

Alle Betriebe verfügten über eine Wetterstation, die in einer Höhe von 2 m über dem Boden im Stall installiert wurde. Umweltdaten zur Temperatur und Luftfeuchtigkeit wurden stündlich erfasst und somit der mittlere tägliche THI auf Grundlage folgender Gleichung (NRC, 1971) berechnet:

THI = (1,8 × Temperatur, Grad Celsius + 32) – [0,55 − (0,0055 × relative Luftfeuchtigkeit, %)] × (1,8 × Temperatur, Grad Celsius − 26)

Im August galt das Datum mit dem maximalen THI als Höhepunkt der Hitzewelle, wobei die Welle am 12. August bei einem THI von 74,6 begann und am 19. August mit einem THI von 74,4 endete (Tabelle 1).

Der durchschnittliche THI war vor der Hitzewelle mit 77,6 bereits sehr hoch und auch im 7-Tage-Zeitraum nach der höchsten Hitzewelle mit 74,3 noch in einem als „mäßiger Hitzestress“ gekennzeichneten Bereich. Daher sollte die 7-Tage-Leistung vor Beginn der extremen Hitzewelle nicht gleichgesetzt werden mit einer Leistung von Kühen ohne Hitzestress. Sie kann „lediglich“ als das Leistungsniveau der Kühe unmittelbar vor der schwersten Phase des Hitzestresses interpretiert werden. 

Die durchschnittliche Milchmenge vor der Hitzewelle (HW) wurde als Ausgangspunkt definiert (Tage −7 bis −1), die Hitzewellen-Periode war 0–7 Tage und das beobachtete Erholungsfenster betrug 8–14 Tage ab Beginn dieser extremen Hitzewelle.

Die auszuwertenden Merkmale umfassten:

1. die Intensität und das Ausmaß des Hitzewelleneffekts:

• Der Milchverlustprozentsatz (ML, %) ist der prozentuale Rückgang der täglichen Milchmenge vom Ausgangspunkt bis zum niedrigsten während der Hitzewelle beobachteten Wert (Tag 0–7).
• Der absolute Milchmengenverlust (AML, kg) ist die gesamte Milchmenge, die über die Periode 0–7 Tage im Vergleich zum Ausgangswert verloren ging.
• Der relative Milchmengenverlust (AMLP, %) ist der relative Anteil des AML im Verhältnis zur Milchmenge, die in der Periode 0–7 Tage erzielt wurde.
• Der Mindestmilchertrag während der Hitzewelle (MY_min, kg/Tag) ist die niedrigste Tagesmilchleistung, der in der Zeitspanne 0–7 Tage gemessen wurde.
• Der mittlere Milchertrag am Ende der Hitzewelle (MY_endHW, kg/Tag) ist die durchschnittliche tägliche Milchleistung über die letzten 3 Tage der Hitzewelle (Tag 5–7).
   

2. die Geschwindigkeit der Erholung:

• Die Erholungszeit bis zum Ausgangswert (T_rec, Tage) charakterisiert die Anzahl der Tage von der minimalen Milchleistung bis zum ersten Tag, an dem die Leistung während der Zeitspanne von 0–14 Tage auf das Ausgangsniveau zurückkehrt war oder sie überstieg. Wenn das ursprüngliche Leistungsniveau innerhalb dieser Zeit nicht wiedererreicht werden konnte, wurde das Intervall bis zum Tag der Erholung gezählt.
• Die gesamte Dauer des Hitzestresses bis zum Ausgangspunkt (T_HS, Tage) umfasst die Anzahl an Tagen vom Beginn der Hitzewelle bis zum ersten Tag, an dem die Milchleistung auf den Ausgangswert zurückkehrt oder sogar höher war, oder bis zum Tag der dann höchsten Leistung, falls der Ausgangswert innerhalb der 14 Tage nicht wieder erreicht wurde.

3. Leistung nach der Erholung:

• Der Spitzen-“Regenerations“-Milchleistung (MY_rec, kg/Tag) ist die höchste Tagesmilchleistung, die während der 7tägigen Erholungsphase (Tag 8–14) gemessen wurde.
• Der Milchrückgewinnungsprozentsatz am Ende der Hitzewelle (REC, %) ist der Prozentsatz des anfänglichen Milchverlusts, der bis zum Ende der Hitzewelle wiedergewonnen wurde, basierend auf der Milchleistung am Ende der Hitzewelle und dem Leistungsminimum während der Hitzewelle.

Als 10. und letztes Merkmal wurde die Dynamik zum Erreichen des Minimums der Milchleistung als "Abwärtsreaktionsdynamik" durch die Zeitspanne bis zum Mindestmilchertrag (T_min, Tage) bestimmt. Es handelt sich dabei um die Anzahl der Tage vom Tag 0 bis zu dem Tag, an dem die Mindestmilchleistung erzielt wurde (innerhalb der Zeitspanne Tag 0–7).

Jungkühe (primipar) reduzierten während der Hitzeperiode ihre Leistung um 20,8 %, die Mehrkalbskühe (multipar) um 20,4 %. Es zeigte sich also kein signifikanter Unterschied im relativen Leistungsabfall zwischen diesen beiden Altersgruppen (Tabelle 2).

Bei allen anderen Merkmalen gab es ebenfalls keinen mathematisch gesicherten Unterschied zwischen beiden Kuhgruppen, ausgenommen, und wie zu erwarten, die Spitzenmilchleistung.

Obwohl Mehrkalbskühe einen höheren Milchrückgewinnungsprozentsatz am Ende der Hitzewelle aufwiesen als Jungkühe, war der Unterschied nicht signifikant. Auch deutet dieser größere Milchrückgewinnungsprozentsatz am Ende der Hitzewelle (MY_rec) bei den Mehrkalbskühen für sich und alleine genommen nicht zwangsläufig auf eine bessere Widerstandsfähigkeit hin, da die älteren Kühe eine höhere Milchleistung (in der Ausgangssituation) hatten. Selbst bei einem stärkeren hitzebedingten Rückgang kann ihre absolute Milchrückgewinnung größer erscheinen, ohne notwendigerweise eine schnellere oder vollständigere Rückkehr zum Ausgangsniveau zu erreichen.

Auch reagierten letztlich Jungkühe im Vergleich zu den Mehrkalbskühen in den betrachteten Zeitindizes – Zeitspanne bis zum Mindestmilchertrag, Erholungszeit bis zum Ausgangswert und gesamte Dauer des Hitzestresses bis zum Ausgangspunkt – nicht unterschiedlich.

Der niedrigste (relative) Milchverlust (ML, %) und der ebenfalls niedrigste relative Milchmengenverlust (ALMP, %) wurde bei Kühen in der Frühlaktation, der größte relative Milchverlust bei denen in der Spätlaktationsphase beobachtet (Tabelle 3).

Bei den Merkmalen Spitzen-“Regenerations“-Milchleistung (MY_rec), Milchrückgewinnungsprozentsatz am Ende der Hitzewelle (REC, %) und mittlerer Milchertrag am Ende der Hitzewelle (MY_endHW, kg/Tag) zeigten Kühe in der frühen Laktation einen signifikanten Anstieg im Vergleich zu Kühen im mittleren und späten Laktationsstadium, während es keinen signifikanten Unterschied zwischen Kühen in der Laktationsmitte und denen der Spätlaktation gab.

Für die beiden zeitbasierten Indizes, die Zeit bis zur minimalen Milchleistung (T_min) während der ausgewerteten Hitzewelle – sie betrug ca. 4 Tage -, und die Erholungszeit bis zum Ausgangswert (T_rec), welche die Anzahl an Tagen von der minimalen Milchleistung bis zum ersten Tag umfasste, an dem die Leistung wieder auf das Ausgangsniveau zurückkehrt war – sie betrug knapp 6 Tage-, gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen den Kühen der verschiedenen Laktationsstadien.

Hingegen war die „Genesungszeit“, also die Anzahl an Tagen vom Beginn der Hitzewelle bis zum ersten Tag, an dem die Milchleistung auf den Ausgangswert zurückkehrt war (T_HS) bei den Kühen im frühen Laktationsstadium mit 8,78 Tagen signifikant um ca. 1 Tag kürzer als bei den Kühen im mittleren und späten Laktationsstadium.

Bekannt ist, dass steigende Milchleistungen eine niedrigere thermoneutrale Zone für die Kühe bedeuten, da mit einer höheren Leistung mehr Stoffwechselwärme verbunden ist, die bei hohen Umgebungstemperaturen schwerer an diese abgegeben werden kann. Da also mit steigender Produktion die innere Wärmebelastung ansteigt, ist die Kuh gezwungen, die Milchleistung zu reduzieren, um das thermische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Das Ausmaß der Reaktion von Kühen auf Hitzewellen dürfte daher immer auch in Abhängigkeit vom jeweiligen Leistungsniveau der Kühe unterschiedlich ausfallen.

In dieser Studie zeigte sich im relativen Milchverlust zwar kein signifikanter Unterschied zwischen den Kühen der drei Leistungsklassen, aber eine signifikant höhere absolute Milchmengenreduzierung bei den höherleistenden Kühen (Tabelle 4).

Bei den zeitlichen Merkmalen, also der Zeitdauer bis zur minimalen Milchleistung (T_min) und der Erholungszeit, die benötigt wurde, um die Ausgangs-Milchleistung vor der Hitzewelle wieder zu erreichen (T_rec), gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen den Kühen der drei verschiedenen Leistungsgruppen.

Das Ziel dieser retrospektiven Studie in vier italienischen Praxisbetrieben war die Beurteilung der Reaktion von Kühen auf eine ausgeprägte Sommerhitzewelle. Neben der Geschwindigkeit und dem Ausmaß der Leistungsreduzierung interessierten vor allem auch sogenannte Resilienzindizes, u.a. die Geschwindigkeit, mit der sich die Kühe von dem Hitzestress wieder erholten und inwiefern sie ggf. ihre Leistung vor der Hitzewelle anschließend wieder erreichen konnten.

Allgemein zeigten sich zwischen erstlaktierenden und mehrlaktierenden Kühen nur geringe Unterschiede. Im Gegensatz dazu gab es in Abhängigkeit vom Laktationsstadium Differenzen: Kühe in der Frühlaktation hatten den geringsten Milchverlust und kehrten schneller zum Ausgangszustand zurück als Kühe in der mittleren und späten Laktation.

Auch das Ausgangsleistungsniveau hatte Einfluss auf das Ausmaß der Reaktion der Kühe: Kühe mit höherer Leistung vor der Hitzewelle hatten einen größeren Milchverlust, behielten aber auch eine höhere absolute Leistung während und nach der Hitzewelle im Vergleich zu Kühen mit einem geringeren Leistungsniveau.

Trotz dieser Unterschiede in den Niveaus und kumulativen Effekten waren die zeitlichen Reaktionen (Zeit bis zur minimalen Leistung/Mindestmilchertrag und Erholungszeit bis zum Ausgangspunkt) in allen Leistungsklassen ähnlich.

Diese Studie von Atzori et al. (2025) ergab, dass im Gegensatz zur Parität das Laktationsstadium einerseits und das Leistungsniveau der Kühe andererseits einen größeren Einfluss darauf nehmen, wie sehr Hitzestress die Leistung reduziert und wie lange die Erholung davon dann andauert.

Frühlaktierende Kühe erholten sich schneller. Leistungsstarke Kühe verloren insgesamt mehr Milch, hielten aber eine höhere absolute Produktion aufrecht als leistungsschwächere Kühe.

Prof. Dr. Katrin Mahlkow-Nerge, HAW Kiel
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Kiel, Fachbereich Agrarwirtschaft
Grüner Kamp 11
D-24783 Osterrönfeld

Tel.: 04331/845138 
Fax: 0431/21068138
E-Mail: katrin.mahlkow-nerge[at]haw-kiel.de