bioclimatologia animal iv

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BIOCLIMATOLOGIA
Bioclimatologia Animal
Profº Fernando Periard Gurgel do Amaral
BIOCLIMATOLOGIA ANIMAL
BIOCLIMATOLOGIA
Bioclimatologia Animal
Influência do meio nos animais
As características climáticas de uma determinada
região influenciam direta e indiretamente a sobrevivência
e o bem-estar da sua fauna.
Na área de produção animal é comum a relocação de
animais provenientes de áreas geográficas distintas
daquela de destino. Quanto maior esta diferença, maior
será o impacto sobre o bem-estar da espécie animal em
questão, afetando consequentemente a sua produção.
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O conhecimento do efeito das características
climáticas da região de interesse sobre a espécie animal
permite a descrição do manejo mais adequado a ser
utilizado. A própria seleção da espécie, raça e/ou
linhagem para a produção animal só será bem realizada a
partir do momento que se tem informações sobre o clima
local e a capacidade de adaptação deste grupo de
animais.
Alterações no clima de uma região como por exemplo
aquelas decorrentes da atividade humana, assim como a
relocação de animais, têm impacto na vida silvestre.
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O estudo das características dos animais silvestres em
função do clima da região de origem e de sua
adaptabilidade, seja às alterações climáticas locais ou
seja à exposição à uma nova condição climática por
reintrodução em outra região, viabiliza um manejo no
sentido de se atenuar os potenciais efeitos negativos
destas alterações com base na fisiologia das espécies
silvestres em questão.
A pesquisa visa fornecer informações para a melhoria
do manejo de animais domésticos e silvestres em função
do clima da região de interesse e das características de
adaptabilidade animal.
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A repercussão esperada para esse tipo de
pesquisa é definida pelos seguintes aspectos:
(1) eficiência e bem-estar animal
aumentados no caso de animais de produção; e
(2) aumento na capacidade de
preservação e manutenção de qualidade de vida
dos animais silvestres.
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Inovações tecnológicas na bioclimatologia animal 
visando aumento da produção animal: relação bem estar 
animal x clima
A produção animal e de derivados animais é de grande
importância para o agronegócio brasileiro, sendo fonte
relevante de divisas para o país. O Brasil possui grande
potencial de crescimento das fronteiras mercadológicas,
principalmente devido aos progressos tecnológicos nas
áreas de genética, nutrição, manejo e sanidade, que
transformam a produção animal e de derivados animais em
grande empreendimento econômico provedor de proteína
animal, na forma de carne e ovos para a população.
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Neste contexto insere-se a bioclimatologia, ciência
que estuda as relações entre os animais e o clima, sendo
necessário, portanto, informações precisas sobre o clima e
animais, abrangendo o conhecimento dos elementos
meteorológicos, das respostas fisiológicas e
comportamentais dos animais, visando sempre a garantia
do bem-estar animal e aumento de sua produtividade,
tanto para o agronegócio quanto para conservação de
espécies ameaçadas..
Dentre as informações climáticas mais importantes
para a caracterização do ambiente de produção animal,
pode-se destacar o conhecimento da temperatura de
bulbo seco (tbs), umidade relativa (UR), velocidade (v)
do ar, radiação solar e precipitação.
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Condições climáticas inadequadas à produção
causam redução no desempenho produtivo e
reprodutivo dos animais. Especialmente em regiões
tropicais e subtropicais, um dos desafios a ser
considerado para o sucesso da produção animal é a
redução dos efeitos climáticos, sendo que para isto,
torna-se necessário caracterizar o ambiente térmico.
Diante das adversidades climáticas aos quais os
animais estão sujeitos, o constante aprimoramento do
conhecimento entre as relações animal e clima, tem
levado a avanços significativos na bioclimatologia
animal.
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Efeitos do ambiente térmico sobre os animais
(1) Conforto e desconforto térmico:
O sucesso da produção animal depende,
entre outros fatores, da redução dos efeitos
climáticos sobre os animais, sendo necessário
portanto, a caracterização do ambiente térmico.
O ambiente térmico, normalmente,
engloba os efeitos da radiação solar, temperatura
de bulbo seco do ar (tbs), velocidade do ar (v),
umidade relativa (UR) e temperatura efetiva (tef),
e seus efeitos sobre os animais podem ser
avaliados por meio do comportamento e das
respostas fisiológicas.
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As características térmicas de uma
região são geralmente avaliadas pela tbs, a qual
varia com a altitude local, a proximidade do mar
e com o paisagismo, além da movimentação de
massas de ar que fazem com que haja oscilação,
possibilitando desta forma, a determinação de
índices indicativos que caracterizam as regiões.
Assim, a tbs é uma das principais
variáveis para caracterização térmica de uma
região, destacando-se pela facilidade de medição
e pela disponibilidade para diversas localidades
brasileiras.
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Sabendo-se que a produção animal é o
resultado do potencial genético das espécies e
conhecendo-se sua interação com a nutrição,
sanidade, manejo e fatores ambientais, verifica-
se que muitos animais não conseguem expressar
todo o seu potencial produtivo sob as condições
adversas do meio em que vivem.
Assim, o ambiente constitui-se em um
dos responsáveis pelo sucesso ou fracasso dos
empreendimentos, uma vez que pode ser
definido como a soma dos impactos dos meios
biológicos e físicos circundantes sobre os
animais.
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No Brasil, o principal fator de adaptação dos
animais para a produção tem sido os altos valores
de tbs associados a altos valores de UR, que
ocorrem em algumas regiões, o que reduz a
produtividade de algumas espécies estabelecidas,
quando comparados aos níveis de produção em
climas subtropicais e temperados.
Portanto, de todas os fatores que afetam o
ambiente, o clima é, sem dúvida, o mais
importante, sendo que a eficiência produtiva e
reprodutiva de qualquer animal se relaciona com
estímulos aos ambientes onde vivem.
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Contudo existe, para cada espécie, uma faixa
de condições ambientais, denominada zona de
conforto térmico, na qual o animal apresenta os
melhores resultados com o menor gasto
energético e mínimo esforço dos mecanismos
termo regulatórios, possibilitando melhor
conversão alimentar, rápido crescimento
corporal e menor mortalidade.
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(2) Ambiente térmico vs produtividade:
O setor agropecuário brasileiro tem obtido
grande destaque na economia nacional, tendo
grande importância como instrumento de geração
de superávit na balança comercial brasileira.
Fatores como a globalização, o aumento
da concorrência e a exigência crescente dos
consumidores com relação à qualidade têm levado
os produtores a investir cada vez mais no sentido
de otimizar a produção.
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Neste contexto, grandes investimentos têm sido
feitos para aumentar a produtividade e o bem-estar dos
animais, principalmente nas áreas de melhoramento
genético, nutrição, manejo e sanidade. Entretanto, para
que possam expressar todoo seu potencial genético,
torna-se indispensável, também, o desenvolvimento de
outras áreas envolvidas na produção, como o ambiente de
criação.
Desta forma, para se garantir o máximo de
produtividade é imprescindível um elevado potencial
genético, aliado a uma alimentação com nível
nutricional adequado, em ambiente adequado e
termicamente ajustado às necessidades dos animais.
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(3) Temperatura do ar:
A tbs é o principal elemento climático
condicionante para o conforto térmico e funcionamento
geral dos processos fisiológicos, por envolver a superfície
corporal dos animais, afetando diretamente a velocidade
das reações que ocorrem no organismo e influenciando a
produção animal.
Assim, o conhecimento das temperaturas
médias, máximas e mínimas de determinada região é
fundamental para o projeto e manejo de instalações para
produção animal. A escolha dos materiais construtivos
mais adequados, a definição do tipo de ventilação a ser
adotada, bem como a verificação da necessidade de se
usar algum tipo de sistema de resfriamento evaporativo
são exemplos a serem citados.
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A faixa de temperatura de conforto térmico ou
zona termoneutra, varia de acordo com a espécie e sua
constituição genética, idade, peso e tamanho corporal,
estado fisiológico, dieta alimentar, exposição prévia ao
calor (aclimatação), variação da tbs e UR, v e radiação
incidente no ambiente de criação.
A zona de conforto térmico para aves a partir
da segunda e terceira semanas de vida oscila entre tbs de
15ºC e 26ºC, para valores de UR de 50% a 70%, estando de
acordo com os limites sugeridos para frangos de corte
adultos que variam de 15ºC a 25ºC, podendo variar em
função da sua constituição genética, idade, sexo, tamanho
corporal, peso, dieta e exposição prévia ao calor
(aclimatação), conforme citado anteriormente.
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Por exemplo, frangos de corte são muito
sensíveis a temperaturas elevadas por serem animais que
não se ajustam perfeitamente aos extremos de
temperatura, por possuírem alto metabolismo e por terem
grande capacidade de retenção de calor através da sua
cobertura corporal.
Portanto, em situações de grande amplitude
térmica, as aves têm sua sobrevivência ameaçada,
particularmente acima de 38ºC e sob condições de alta
UR. Nessas situações, as aves diminuem o ganho de peso e
a eficiência de conversão alimentar.
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Influência da temperatura do ar (tbs) sobre a produtividade de aves
tbs (ºC) Consequências
< 10 Redução no ganho de peso e na eficiência alimentar.
10 a 21 Eficiência alimentar permanece afetada.
≤ 20 Elevação da UR não interfere na perda de calor por evaporação.
15 a 26 Melhor eficiência alimentar e ganho de peso.
20 Ideal para ganho de peso de aves de corte. Cada 1ºC a mais entre 21 e
30oC e 32 a 38oC implica em decréscimo na ingestão alimentar de 1,5 e
4,6%, respectivamente.
29 a 32 Consumo alimentar diminui; ganho de peso é baixo.
32 a 35 Consumo alimentar diminui; ganho de peso é baixo. Consumo alimentar
continua decrescente. O consumo de água passa a ser superior ao dobro
do normal; nesta faixa de temperatura ambiente a temperatura interna
da ave começa a aumentar.
35 a 38 Prostração por calor: medidas emergenciais são necessárias para o
resfriamento das aves. A luta pela sobrevivência é o interesse maior nessa
faixa de temperatura.
Fonte: MEDEIROS (2001).
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Temperaturas ambientais ideais para frangos de corte, de acordo 
com a fase de criação
Manual Cobb de frangos de corte Sadia-Concórdia S/A
Idade (dias)
Temperatura 
(ºC)
Idade (dias)
Temperatura 
(ºC)
1 – 7 35 1 – 3 31
8 – 14 32 4 – 7 28
15 – 21 29 8 – 14 26
22 – 28 27 15 – 21 24
29 – 35 24 22 – 30 23
35 – abate 21 31 – abate 21
Fonte: FABRÍCIO (1994).
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Temperaturas ambientais ideais para suínos, 
de acordo com a fase de criação.
Categoria
Temperatura ideal (ºC)
Mínima Máxima
Porcas 12 18
Leitões
Nascimento 30 32
1 semana 27 28
2 semanas 25 26
3 semanas 22 24
4 semanas 21 22
5 a 8 semanas 20 22
20 – 30 kg 18 20
30 – 60 kg 16 18
60 – 100 kg 12 18
Fonte: Adaptado de ESMAY (1982), NÄÄS et al. (1995 e 1998) citados por SILVA (1999).
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Para os bovinos adultos de raças
europeias, a zona de conforto térmico está
compreendida pelo intervalo de –1 a 16ºC, e a
faixa de 13 a 18ºC para a maioria dos
ruminantes, sendo de 4 a 24ºC para vacas em
lactação ou, em função da UR e da radiação solar,
se restringir ao intervalo de 7º a 21ºC.
Em relação ao crescimento pós-natal, a
estação em que ocorre o nascimento afeta as crias
em lactação, que dependem tanto do meio
circundante, quanto dos fatores ambientais
impostos à mãe, refletidos na quantidade de leite.
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(4) Umidade relativa:
A UR em conjunto com a tbs possuem
papel importante na dissipação de calor pelos
animais.
Altos valores de tbs e UR são
extremamente danosos para a produção
zootecnia, sendo que, no interior de instalações
zootécnicas, a UR é função da temperatura do
ambiente de criação, do fluxo de vapor d’água
oriundo dos animais, das fezes e/ou da cama e
do sistema de ventilação.
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Em ambientes no qual a tbs atinge
valores próximos ou acima da temperatura
corporal do animal (tc), a perda de calor passa a
ocorrer principalmente pela evaporação, que é
influenciada pela UR.
Nestas condições climáticas, a
evaporação cutânea sofre os efeitos da elevação
da UR, que reduz o gradiente de vapor d’água
presente no local, diminuindo, o potencial de
evaporação do vapor d’água entre a pele do
animal e o meio que o cerca.
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Para as aves, a faixa de UR considerada
satisfatória para a melhor produção de frangos de
corte está situada entre 35% e 75%. De acordo
com a maioria dos autores, as trocas térmicas
entre o animal e o meio, não são afetadas nesse
intervalo de UR.
Para suínos, o intervalo de UR ideal é de
50% a 70%. Com relação aos bovinos, cerca de 75%
da troca de calor corporal com o ambiente, se faz
por meio da condução, da convecção e da
evaporação, sendo importante, portanto, que a
UR não ultrapasse 70%.
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(5) Velocidade do ar:
A velocidade do ar influencia
positivamente na condição de conforto dos
animais, auxiliando-os na manutenção de sua
produtividade.
Assim, a partir do conhecimento das
necessidades ambientais das espécies, do tipo de
manejo, clima local e das características da
tipologia construtiva, pode-se projetar o sistema
de ventilação natural ou artificial para atendam
às necessidades de ventilação para os animais.
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A renovação do ar no interior da instalação permite a
redução da transferência de calor da cobertura, facilitando as trocas
de calor corporal por convecção e evaporação, diminui o excesso de
umidade ambiente e de outros gases como NH3, CO2 e H2S, advindos da
cama, da respiração e dos excrementos, evitando as doenças
pulmonares.
Para as aves adultas, a velocidade do ar máxima
recomendada é de aproximadamente 0,2 m s-1 no inverno e 0,5 m s-1
no verão. Contudo, esse limite pode ser menor para as aves mais
jovens, paraevitar a ocorrência de doenças pulmonares.
Dessa maneira, quando a ventilação natural for
insuficiente, a utilização de sistema de ventilação artificial torna-se
importante para garantir níveis adequados de qualidade do ar,
atuando positivamente na promoção do conforto térmico.
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INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS NA BIOCLIMATOLOGIA
(1) Dados meteorológicos:
Os dados meteorológicos servem como base para
estudos realizados na área de bioclimatologia. Desta
forma, a sua disponibilidade, qualidade e distribuição
espacial na região a ser analisada são importantes para o
desenvolvimento destes estudos. Além dos dados oriundos
de estações meteorológicas, outra fonte passível de ser
utilizada em estudos bioclimatológicos são aqueles
originados de sensores orbitais (satélites), que têm a
vantagem de cobrirem maior área, porém com período de
coleta curto.
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Alguns bancos de dados meteorológicos estão
disponíveis, como os dados do Projeto Re-análise do
National Centers for Environmental Prediction (NCEP) e
do National Center for Atmospheric Research (NCAR), que
envolvem dados de estações superficiais, balões,
aeronaves, navios, satélites, dentre outros. Esse projeto
trabalha com revisões, ou reanálises, dos dados coletados
em décadas anteriores possibilitando, por meio de
programas computacionais e sistemas de assimilação e
coletas em tempo real, a correção de possíveis erros e o
controle da qualidade dos dados utilizados em pesquisas e
monitoramento climático.
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Normalmente, os dados meteorológicos
estão disponíveis para algumas horas do dia,
necessitando assim, de interpolações para
obtenção de valores médios horários para estudo
das condições de conforto dos animais ao longo do
dia.
Um dos usos dos dados meteorológicos
na área de bioclimatologia é a geração de mapas
temáticos usados no zoneamento bioclimático
de diversas regiões e para diversas espécies
animais.
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CABRAL (2001) utilizou um banco de dados de
elementos climáticos (de 1960 a 1978), as Normais
Climatológicas do INMET (1992) para o período de 1961 a
1990 e programa Arcview para gerar mapas de iso-ITU,
calculados pela equação de THOM (1959), para a Região
Sudeste do Brasil e classificar o nível de estresse térmico
para a região, além de contabilizar a média diária de
horas de exposição ao estresse para a pecuária leiteira.
OLIVEIRA (2004) estudou o efeito do clima, por meio do
índice de temperatura e umidade (ITU), no conforto
térmico animal e humano para a Região Sudeste do Brasil
utilizando dados de Re-análise do NCEP/NCAR.
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(2) Medições:
Com o desenvolvimento dos equipamentos
utilizados para medição dos elementos
meteorológicos e para quantificação das respostas
fisiológicas dos animais, foi possível obter dados
mais frequentes e com precisão superior, sendo
facilitada ainda, a forma de aquisição.
Enquanto um termômetro de mercúrio, usado
na medição da temperatura do ar ou temperatura
retal de um animal, possui precisão de ±1ºC,
sensores RTD podem atingir valores de precisão da
ordem de ±0,03ºC, respectivamente.
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Este aumento na precisão permite a
obtenção de resultados mais confiáveis e que
possibilitam correlacionar melhor ambiente térmico e
resposta de um determinado animal, possibilitando
classificações mais realísticas da sua condição em
relação ao clima.
Para a umidade relativa do ar, enquanto
um hidrógrafo micro processado possui precisão de
±5% (entre 30 a 90% de UR), respectivamente, um
sensor de UR portátil acoplado a um registrador
possui precisão da ordem 2% (10 a 95%).
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Recentemente, com os avanços obtidos na
tecnologia wireless, sensores têm sido acoplados a
transmissores de dados via telemetria, possibilitando a
recepção próxima ao animal, porém sem contato físico
entre sensor e registrador, ou distante, com a adoção de
transferência de dados por meio de radiofrequência,
telefonia, etc.
Apesar de ainda ser uma tecnologia com pouca
aplicação em monitoramentos de campo, a tecnologia de
biosensores é uma alternativa promissora em relação às
técnicas convencionais de medição.
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Os biosensores são aparelhos analíticos
compactos (alguns têm dimensão £0,6 mm), que
incorporam elementos sensores biológicos ou
biomiméticos, ou seja, que imitam organismos
vivos.
Estes são conectados a um sistema
transdutor, que mede uma variação de pH, por
exemplo, amplifica o sinal e faz o processamento
para determinação da variável desejada.
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AMOSTRA BIORECEPTOR TRANSDUTOR ELETRÔNICA
PROCESSAMENTO 
DE DADOS
ENZIMAS
ANTICORPOS
ÁCIDOS 
NUCLEICOS
MICROORGA-
NISMOS
TECIDOS
CÉLULAS
RECEPTORES 
ARTIFICIAIS
ELETRODOS
TRANSISTO-
RES
FIBRAS 
ÓTICAS
CRISTAIS
AMPLIFICADOR MICROELE-
TRÔNICA
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O processamento pode envolver técnicas
matemáticas avançadas, como a lógica fuzzy ou redes
neurais, dentre outras. O princípio de detecção se baseia
na ligação específica do elemento de interesse ao
elemento complementar de bio-reconhecimento
imobilizado em um meio de suporte satisfatório.
A interação específica resulta na mudança de
uma ou mais propriedades de físico-químico (mudança
de pH, transferência de elétron, mudança de massa,
transferência de calor, ganho ou liberação de gases ou
íons específicos, etc.) que, são detectadas e podem ser
medidas por meio de um transdutor.
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Os biosensores apresentam grande vantagem
em relação as técnicas convencionais devido a sua alta
especificidade e a possibilidade de ser fazer análises em
tempo real, além de ter alta sensibilidade, apresentar
rapidez nas medições e simplicidade de operação.
Um exemplo é a aplicação de biosensor para
detectar a variação de progesterona no leite de vacas
com a finalidade de se detectar o cio, permitindo assim, a
inseminação no momento correto, reduzindo custos e
aumentando a eficiência reprodutiva dos animais.
Estudos similares podem ser feitos para
detecção de estresse térmico em animais por meio de
biosensores com base em medições de transferência de
calor entre o animal e o ambiente.
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Os avanços obtidos até os dias atuais
influenciam diretamente a produção, uma vez que o
aumento da precisão além de garantir a medição mais
realística das variáveis, permite o desenvolvimento de
índices de conforto ou desconforto térmico mais preciso,
com classificações mais realísticas, principalmente nas
faixas de transição entre estados ou níveis de conforto ou
desconforto térmico.
Estas informações podem ser posteriormente
utilizadas em controladores mais simples (com base na
temperatura ou umidade do ar) ou naqueles mais
sofisticados, que trabalham com algoritmos mais
complexos.
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Comportamento animal
Tradicionalmente, a avaliação e controle
do ambiente térmico e, consequentemente do
conforto animais criados em condições de
confinamento, é baseada em valores pré-
estabelecidos de tbs e, em alguns casos, conjuga-
se à UR.
Entretanto, esta forma tradicional de se
quantificar o estado de conforto ou desconforto
ao qual um animal está submetido não é
suficiente para se obter as reais necessidades dos
animais.
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Assim, outros fatores necessitam ser
considerados, tais como, ventilação (natural ou
forçada), radiação solar, tipos de piso e suas
condições, estado nutricional e de saúde do
animal, dentre outros fatores que auxiliam na
caracterização do bem-estar dos animais.
Neste contexto, a análise do
comportamento do animal é mais adequada, pois
envolve fatores inerentes ao próprio animal, bem
como, aqueles referentes ao ambiente ao seu
redor. Neste caso, os próprios animais são
usados como biosensores, reagindo ao
ambiente devido a variações do ambiente.
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Até pouco tempo atrás, a forma mais utilizada
para o estudo do comportamento animal era observação
visual e caracterizava pela subjetividade, elevado gasto de
tempo e alta susceptibilidade aos erros humanos, pois a
experiência e treinamento do observador eram de extrema
importância, bem como o seu estado físico e psicológico
durante a fase observacional e de classificação.
Entretanto, com os avanços na área de
desenvolvimento de hardware e software, outras
tecnologias foram surgindo e se tornando mais acessíveis,
tal como a análise de imagens em tempo real por meio do
uso de câmera, placa de aquisição de imagens conectada a
um computador e software para análise de imagens, ou
seja, envolvendo as fases de aquisição, processamento e
classificação.
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XIN & SHAO (2005) desenvolveram um sistema para análise do
comportamento de suínos em repouso com base em imagens de vídeo obtidas
em tempo real. O procedimento desenvolvido pode ser utilizado para o
controle de ambientes com base no comportamento animal, conforme
fluxograma mostrado a seguir. O processamento utilizado pelo sistema
consiste na aquisição de imagens e sua segmentação, detecção de movimento,
extração das características da imagem e sua classificação e, controle do
sistema de aquecimento e ventilação.
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Apesar do sistema desenvolvido 
por XIN & SHAO (2005) 
necessitar ser testado em 
campo, para diversas condições 
do ambiente térmico e 
diferentes animais, verifica-se o 
potencial desta tecnologia no 
controle mais eficaz de sistemas 
para propiciar melhores 
condições de conforto aos 
animais.
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Para aves, BARBOSA FILHO (2004) estudou o
comportamento individual de aves alojadas em grupo em uma
câmara climática sob diversas condições climáticas. Para
identificar cada ave, utilizou-se a marcação por meio da
pintura do dorso com uma tinta não tóxica. Posterior a
captura e armamento, as imagens foram analisadas
visualmente.
Estudos utilizando este nível de tecnologia são úteis
para a melhor compreensão do efeito do ambiente térmico
sobre o comportamento dos animais, que reflete no
desempenho dos mesmos, porém tem aplicação limitada para
uso em condições comerciais de produção, pela dependência
da classificação visual.
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Outras técnicas que podem ser aplicadas para o
estudo do comportamento animais são a identificação
eletrônica e a vocalização.