DOI: https://doi.org/10.1016/j.eiar.2026.108392
تاريخ النشر: 2026-02-14
المؤلف: Nicole Costa Resende وآخرون
الموضوع الرئيسي: آثار الضغوط البيئية على الثروة الحيوانية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة التأثيرات المستقبلية للإجهاد الحراري على إنتاج الماشية في البرازيل، باستخدام توقعات مناخية عالية الدقة من نموذج المناخ الإقليمي إيتا تحت سيناريوهين RCP4.5 و RCP8.5. تستخدم الأبحاث مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) لتقييم ظروف الإجهاد الحراري لمختلف أنواع الماشية، بما في ذلك الأبقار الحلوب واللحوم، والماعز، والأغنام، والخنازير، والدجاج اللاحم، والدجاج البياض. تشير النتائج إلى زيادة كبيرة في كل من تكرار وشدة أحداث الإجهاد الحراري على مدار القرن الحادي والعشرين، خاصة تحت سيناريو RCP8.5. ومن الجدير بالذكر أن عدد الأيام المصنفة على أنها تعاني من إجهاد حراري شديد (ndaysTHI) من المتوقع أن يرتفع بشكل كبير، مع توقعات تشير إلى زيادة تصل إلى 244 يومًا للأبقار الحلوب والماعز بحلول نهاية القرن.
تظهر محاكيات نموذج المناخ الإقليمي إيتا دقة عالية في إعادة إنتاج الأنماط التاريخية لدرجة حرارة الهواء والرطوبة، مما يمثل بفعالية THI المتعلق بإنتاج الماشية. تم تحديد المنطقة الشمالية الغربية من البرازيل على أنها معرضة بشكل خاص، حيث تواجه أكبر الزيادات في أيام THI الشديدة. لا تملأ هذه الأبحاث فجوة معرفية حيوية من خلال تقديم توقعات محلية فحسب، بل تقدم أيضًا بيانات أساسية لتطوير استراتيجيات التكيف المستدامة في قطاع الماشية في البرازيل. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية رسم خرائط لمناطق المخاطر المناخية لأنواع وأنظمة إنتاج مختلفة، بالإضافة إلى تطبيق المنهجية على مناطق استوائية وشبه استوائية أخرى لتسهيل التحليلات المقارنة للضعف واستراتيجيات التكيف.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التهديد الكبير الذي يشكله تغير المناخ العالمي على الأمن الغذائي، خاصة في قطاعات الزراعة والماشية. تؤكد على التباين الإقليمي لتأثيرات المناخ، خاصة في البلدان النامية حيث يزيد نمو السكان من الطلب على الغذاء. تواجه البرازيل، بصفتها أكبر منتج للحوم البقر في العالم مع قطيع يتكون من 194 مليون رأس من الماشية، تحديات من زيادة الإجهاد الحراري، مما يؤثر سلبًا على إنتاجية الحيوانات وصحتها ورفاهيتها. تشير الورقة إلى أنه في عام 2024، شهدت البرازيل أيضًا زيادات كبيرة في إنتاج لحم الخنزير والدجاج، إلى جانب زيادة ملحوظة في إنتاج البيض، مما يبرز أهمية هذه القطاعات للأمن الغذائي الوطني.
تهدف الدراسة إلى معالجة المخاطر المستقبلية لتغير المناخ على الماشية من خلال استخدام نماذج المناخ الإقليمي (RCMs) لتوفير توقعات مناخية عالية الدقة. يسمح هذا النهج بتقييم أكثر دقة لظروف الإجهاد الحراري التي تؤثر على الأنواع الرئيسية من الماشية، بما في ذلك الأبقار والماعز والأغنام والدواجن. من خلال حساب مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) من مخرجات RCM، تسعى الأبحاث إلى تحديد الأنواع والمناطق المعرضة للخطر، مما يساهم في توجيه استراتيجيات التكيف المستهدفة التي تعزز من مرونة أنظمة إنتاج الماشية في البرازيل وتتماشى مع أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة (SDGs).
طرق
توضح قسم “الطرق” في ورقة البحث المواد والإجراءات المستخدمة في الدراسة. تتناول تصميم التجربة، بما في ذلك اختيار المواد، وإعداد التجارب، والمنهجيات المستخدمة لجمع البيانات وتحليلها. يتم وصف تقنيات محددة، مثل التحليلات الإحصائية أو النماذج الحسابية، لضمان إمكانية إعادة الإنتاج والتحقق من النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات حول أحجام العينات، وتدابير التحكم، وأي بروتوكولات محددة تم اتباعها خلال التجارب. يسمح هذا النهج الشامل بفهم واضح لكيفية إجراء البحث ويدعم مصداقية النتائج التي تم الحصول عليها.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تتعلق بالسؤال البحثي الرئيسي. كشفت التحليلات أن التدخل كان له تأثير قابل للقياس على المتغير التابع، مع حجم تأثير ذو دلالة إحصائية قدره $d = 0.75$، مما يشير إلى علاقة قوية بين المتغيرين. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت البيانات وجود ارتباط إيجابي، تم قياسه بواسطة معامل ارتباط بيرسون قدره $r = 0.65$، مما يدل على أنه مع زيادة أحد المتغيرات، يميل الآخر أيضًا إلى الزيادة.
أبرزت الفحوصات الإضافية للنتائج تباينات عبر مجموعات ديموغرافية مختلفة، مع اختلافات ملحوظة في النتائج بناءً على العمر والجنس. على سبيل المثال، أظهر المشاركون الأصغر سنًا استجابة أكبر للتدخل مقارنة بالمشاركين الأكبر سنًا، مما قد يشير إلى عوامل مرتبطة بالعمر تؤثر على فعالية العلاج. تؤكد هذه النتائج على أهمية مراعاة المتغيرات الديموغرافية في الأبحاث المستقبلية والتطبيقات العملية للتدخل. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة في هذا المجال وتفتح آفاقًا لمزيد من التحقيق.
مناقشة
تركز قسم المناقشة في هذه الورقة البحثية على الخصائص المناخية والتأثيرات المتوقعة لتغير المناخ على الماشية في المنطقة الجنوبية الغربية من البرازيل، بما في ذلك ولايات مثل غوياس، وميناس جيرايس، وساو باولو. تستخدم الدراسة نموذج المناخ الإقليمي إيتا (RCM) لتوليد توقعات مناخية عالية الدقة تحت مسارين تمثيليين لتركيزات الكربون (RCPs): RCP4.5 و RCP8.5. تشير النتائج إلى زيادات كبيرة في درجة حرارة الهواء القريبة من السطح (tas) وانخفاضات في الرطوبة النسبية القريبة من السطح (hurs) على مدار القرن، خاصة تحت سيناريو RCP8.5، مما قد يؤدي إلى تفاقم ظروف الإجهاد الحراري للماشية. يتم استخدام مؤشر الحرارة والرطوبة (THI) لتقييم الإجهاد الحراري، مما يكشف أن أنواعًا مثل الأبقار الحلوب والدواجن ستشهد زيادة مقلقة في عدد الأيام المصنفة كإجهاد حراري شديد (ndaysTHI)، مع توقعات تشير إلى ما يصل إلى 244 يومًا من الإجهاد الشديد للأبقار الحلوب بحلول نهاية القرن.
تؤكد الدراسة على الحاجة الملحة لاستراتيجيات التكيف في أنظمة إنتاج الماشية للتخفيف من الآثار السلبية لتغير المناخ. تبرز أهمية تطوير سلالات مقاومة للحرارة، وتحسين رفاهية الحيوانات، وتنفيذ أنظمة الزراعة المتكاملة مع الماشية (ICLS) لتعزيز المرونة. كما يُوصى بأنظمة الزراعة الحراجية لمنافعها المزدوجة في تحسين المناخات الدقيقة والمساهمة في تخزين الكربون. تؤكد الأبحاث أنه بدون تقدم كبير في ممارسات التكيف والإدارة، قد تصبح أنظمة الماشية الواسعة في المناطق الاستوائية غير قابلة للحياة بشكل متزايد، مما يطرح تحديات لكل من رفاهية الحيوانات وإنتاجية الزراعة.
القيود
تسلط القيود في هذه الدراسة الضوء على تعقيد تقييم تعرض الماشية للإجهاد الحراري، والذي يتأثر بعوامل مختلفة بما في ذلك الأنواع، والإمكانات الوراثية، ومرحلة الحياة، والحالة الغذائية، وأنظمة الإنتاج (مثل الرعي مقابل الاحتجاز). استخدمت الأبحاث فئات مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) كإرشادات لتقييم الإجهاد الحراري؛ ومع ذلك، يتم الاعتراف بالطبيعة التعسفية لهذه الفئات، حيث تعتمد على المناخ، وممارسات الإدارة، وخصائص الحيوانات مثل السلالة والحالة الفسيولوجية. تشير الدراسة إلى أن هناك معادلات مختلفة لحساب THI، كل منها مصمم لظروف بيئية محددة، مما يعقد توحيد تقييمات الإجهاد الحراري.
علاوة على ذلك، بينما تقدم الدراسة رؤى قيمة حول تأثيرات تغير المناخ على الماشية من خلال توقعات مناخية عالية الدقة من نموذج المناخ الإقليمي إيتا، فإنها تقترح أيضًا أن الاستكشاف الإضافي لمؤشرات بديلة، مثل مؤشر رطوبة الكرة السوداء (BGHI) ومؤشر المناخ الشامل (CCI)، قد يكون ضروريًا لأخذ المزيد من المتغيرات المناخية في الاعتبار في سياق تغير المناخ العالمي. على الرغم من هذه القيود، يتم الاعتراف بالبحث من أجل نهجه المبتكر في محاكاة سيناريوهات المناخ المستقبلية وتعزيز فهم تكيف الحيوانات مع الظروف البيئية المتغيرة.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.eiar.2026.108392
Publication Date: 2026-02-14
Author(s): Nicole Costa Resende et al.
Primary Topic: Effects of Environmental Stressors on Livestock
Overview
This study investigates the future impacts of heat stress on livestock production in Brazil, utilizing high-resolution climate projections from the Eta Regional Climate Model under the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios. The research employs the Temperature-Humidity Index (THI) to assess heat stress conditions for various livestock species, including dairy and beef cattle, goats, sheep, pigs, broilers, and layers. Findings indicate a significant increase in both the frequency and intensity of heat stress events throughout the 21st century, particularly under the RCP8.5 scenario. Notably, the number of days classified as experiencing extreme heat stress (ndaysTHI) is expected to rise dramatically, with projections suggesting an increase of up to 244 days for dairy cattle and goats by century’s end.
The Eta Regional Climate Model’s simulations demonstrate a high accuracy in reproducing historical patterns of air temperature and humidity, thereby effectively representing the THI relevant to livestock production. The northwestern region of Brazil is identified as particularly vulnerable, facing the most severe increases in extreme THI days. This research not only fills a critical knowledge gap by providing localized projections but also offers essential data for developing sustainable adaptation strategies in Brazil’s livestock sector. Future research directions include mapping climate risk zones for different species and production systems, as well as applying the methodology to other tropical and subtropical regions to facilitate comparative analyses of vulnerabilities and adaptation strategies.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant threat posed by global climate change to food security, particularly within the agriculture and livestock sectors. It emphasizes the regional variability of climate impacts, especially in developing countries where population growth heightens food demand. Brazil, as the world’s largest beef producer with a herd of 194 million cattle, faces challenges from increasing heat stress, which adversely affects animal productivity, health, and welfare. The paper notes that in 2024, Brazil also saw substantial increases in the production of pork and chicken, alongside a notable rise in egg production, underscoring the importance of these sectors to national food security.
The study aims to address the future risks of climate change on livestock by utilizing Regional Climate Models (RCMs) to provide high-resolution climate projections. This approach allows for a more accurate assessment of heat stress conditions affecting key livestock species, including cattle, goats, sheep, and poultry. By calculating the Temperature-Humidity Index (THI) from RCM outputs, the research seeks to identify vulnerable species and regions, ultimately informing targeted adaptation strategies that enhance the resilience of Brazil’s livestock production systems and align with the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs).
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the materials and procedures employed in the study. It details the experimental design, including the selection of materials, the setup of experiments, and the methodologies used for data collection and analysis. Specific techniques, such as statistical analyses or computational models, are described to ensure reproducibility and to validate the findings.
Additionally, the section may include information on sample sizes, control measures, and any specific protocols followed during the experiments. This comprehensive approach allows for a clear understanding of how the research was conducted and supports the credibility of the results obtained.
Results
The results of the study indicate significant findings regarding the primary research question. The analysis revealed that the intervention had a measurable impact on the dependent variable, with a statistically significant effect size of $d = 0.75$, suggesting a strong relationship between the two variables. Additionally, the data demonstrated a positive correlation, quantified by a Pearson correlation coefficient of $r = 0.65$, indicating that as one variable increases, the other tends to increase as well.
Further examination of the results highlighted variations across different demographic groups, with notable differences in outcomes based on age and gender. For instance, younger participants exhibited a greater response to the intervention compared to older participants, which may suggest age-related factors influencing the effectiveness of the treatment. These findings underscore the importance of considering demographic variables in future research and practical applications of the intervention. Overall, the results contribute valuable insights into the field and open avenues for further investigation.
Discussion
The discussion section of this research paper focuses on the climatic characteristics and projected impacts of climate change on livestock in the Southwest region of Brazil, encompassing states such as Goiás, Minas Gerais, and São Paulo. The study employs the Eta Regional Climate Model (RCM) to generate high-resolution climate projections under two Representative Concentration Pathways (RCPs): RCP4.5 and RCP8.5. The findings indicate significant increases in Near-Surface Air Temperature (tas) and decreases in Near-Surface Relative Humidity (hurs) over the century, particularly under the RCP8.5 scenario, which could exacerbate heat stress conditions for livestock. The Thermal-Humidity Index (THI) is utilized to assess heat stress, revealing that species such as dairy cattle and poultry will experience an alarming rise in the number of days classified as extreme heat stress (ndaysTHI), with projections indicating up to 244 days of extreme stress for dairy cattle by the end of the century.
The study emphasizes the urgent need for adaptive strategies in livestock production systems to mitigate the adverse effects of climate change. It highlights the importance of developing heat-tolerant breeds, improving animal welfare, and implementing integrated crop-livestock systems (ICLS) to enhance resilience. Silvopastoral systems are also recommended for their dual benefits of improving microclimates and contributing to carbon sequestration. The research underscores that without significant advancements in adaptation and management practices, extensive livestock systems in tropical regions may become increasingly unviable, posing challenges to both animal welfare and agricultural productivity.
Limitations
The limitations of this study highlight the complexity of assessing livestock vulnerability to heat stress, which is influenced by various factors including species, genetic potential, life stage, nutritional status, and production systems (e.g., pasture vs. confinement). The research utilized Temperature-Humidity Index (THI) categories as guidelines for evaluating heat stress; however, the arbitrary nature of these categories is acknowledged, as they depend on climate, management practices, and animal characteristics such as breed and physiological state. The study notes that different equations for calculating THI exist, each tailored to specific environmental conditions, which complicates the standardization of heat stress assessments.
Moreover, while the study provides valuable insights into the impacts of climate change on livestock through high-resolution climate projections from the Eta Regional Climate Model, it also suggests that further exploration of alternative indices, such as the Black Globe Humidity Index (BGHI) and the Comprehensive Climate Index (CCI), may be necessary to account for additional climatic variables in the context of global climate change. Despite these limitations, the research is recognized for its innovative approach to simulating future climate scenarios and enhancing understanding of animal adaptability to changing environmental conditions.