Известно, что вдыхание дыма от лесных пожаров вызывает проблемы со здоровьем и репродуктивной функцией у людей, а также влияет на качество воздуха, биоразнообразие и землепользование, однако влияние этой экологической опасности на молочных коров не изучалось. 

Дым от лесных пожаров содержит мелкие твердые частицы, которые являются известным токсином воздуха и одним из основных источников заболеваний людей, связанных с загрязнением воздуха. «Мелкие твердые частицы могут вдыхаться глубоко в альвеолярные углубления легких, где они могут вызывать воспаление, затруднять работу легких и всасываться в кровь», — объясняет доктор Скибиел. Однако физиологическая реакция молочных коров на мелкодисперсные частицы дыма от лесных пожаров до сих пор была практически неизвестна.

Исследовательская группа наблюдала за 13 коровами в Молочном центре Университета Айдахо во время сезона лесных пожаров с июля по сентябрь 2020 года. Коровы содержались в наружных стойлах и загонах и, таким образом, подвергались воздействию атмосферного воздуха. Мелкие твердые частицы (PM2.5), температура воздуха и относительная влажность измерялись на близлежащей станции мониторинга. На основании этих измерений исследователи определили, что в середине сентября коровы подвергались семидневному постоянному воздействию высокого уровня мелких твердых частиц, образующихся в результате лесных пожаров. Уровень PM2.5 в 10-23 раза превышал средние 24-часовые пределы качества воздуха, установленные Агентством по охране окружающей среды США.

До, во время и после этого воздействия регистрировались ежедневные удои каждой коровы, а также химический состав молока. До, во время и после воздействия у каждой коровы брали кровь из яремной вены и проводили анализ на гематологию, биохимию крови и метаболиты крови. 

Анализ этих результатов показал, что каждая корова производила в среднем от 1,20 до 1,55 кг молока в день на каждые 100 мкг/м3 увеличения PM2.5 в течение семи дней воздействия и семи последующих дней. Состав молока также зависел от PM2.5 и уровня температуры и влажности. Процентное содержание жира, молочного белка и лактозы было ниже в периоды высокого содержания твердых частиц и высокой температуры и влажности.  

Кроме того, более высокая температура и влажность воздуха в сочетании с большим количеством мелких твердых частиц изменили белковый и жировой обмен у коров, а также снизили популяцию иммунных клеток в крови коров. Баланс основных минералов в крови также был изменен в этих условиях, возможно, из-за потоотделения или индивидуальной физиологической реакции на стресс. 

Белые кровяные тельца в крови коров также подверглись негативному воздействию во время и после воздействия загрязнения воздуха в результате лесных пожаров. Коровы и телята могут страдать от респираторных заболеваний, которые являются основной причиной смертности в тех случаях, когда смерть не была вызвана хищниками. Очевидно, что снижение количества белых кровяных телец (которые являются частью иммунной системы) может свидетельствовать о нарушении иммунного ответа и, таким образом, о повышенной уязвимости к респираторным инфекциям. 

Данное исследование является первым, в котором изучаются отсроченные и стойкие эффекты воздействия выбросов PM2.5, вызванных лесными пожарами, на иммунный ответ молочного скота и производительность лактации, и подчеркивает потенциальные последствия для благополучия молочного скота, затрат фермеров и поставок молочных продуктов населению США по мере увеличения частоты лесных пожаров на фоне изменения климата.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Dairy Science.