Utilização de modelos matemáticos na nutrição de ovinos e caprinos

A Nutrição Animal é a ciência que estuda os inúmeros processos fisiológicos e reações bioquímicas necessárias para a manutenção e produção animal. Dentro deste contexto, conhecer o animal e o alimento constitui princípio básico para que as mais diversas variáveis destes componentes chaves do sistema de produção sejam entendidas e manipuladas de maneira que os objetivos da produção sejam atendidos.

A integração dos componentes relacionados ao alimento e ao animal, bem como as respostas para diferentes situações podem ser melhores entendidas e relacionadas através da utilização de modelos matemáticos. O propósito de um modelo é descrever matematicamente a resposta de cada compartimento ou de vários compartimentos associado a uma variável ou conjunto de variáveis (Gill et al., 1989).

A modelagem aplicada aos seres vivos tem sido objeto de estudos desde a década de 40 e as pesquisas têm avançado e contribuindo para melhor entendimento dos processos envolvidos nas respostas dos animais às diversas condições de alimentação. Modelos matemáticos na nutrição de ruminantes tem sido empregados nas últimas três décadas e têm estimulado avanços na alimentação animal (Chalupa e Boston, 2003).

De acordo com Tedeschi et al. (2005) modelos matemáticos na nutrição de ruminantes podem ser utilizados para integrar os conhecimentos relacionados ao alimento, ingestão, taxas de passagem e digestão sobre valores de energia dos alimentos e eficiência de crescimento microbiano. O autor acrescenta ainda que os modelos podem ser ferramentas valiosas para estimar as exigências do animal e nutrientes derivados de alimentos presentes em condições específicas dentro de um sistema de produção; desempenhando importante papel ao fornecer informações que podem ser usadas no processo de tomada de decisões para melhorar a eficiência produtiva.

Adicionalmente, uma vez que os preços dos alimentos são conhecidos antes da compra, programas de formulação, construídos ao redor de modelos capazes de estimar o desempenho, permitem antecipar o custo de produção e a viabilidade econômica da atividade (Lanna et al., 1999).

O sistema utilizado para formulação de rações para bovinos mais difundido na América do Norte é o NRC. Devido às limitações impostas por este sistema, bem como os avanços nas pesquisas buscando explicar as diversas relações entre os processos metabólicos dos animais e a utilização de alimentos, outros modelos foram propostos a partir dos anos 90, os quais incorporaram novos conceitos.

Dentre os sistemas propostos, o Cornell Net Carbohydrate and Protein System for Cattle (CNCPS-C), desenvolvido por pesquisadores do Departamento de Ciência Animal da Universidade de Cornell, se destacou por apresentar várias críticas ao modelo da 6ª edição do NRC (NRC, 1989); principalmente, relacionadas à eficiência de crescimento e produção microbiana.

O CNCPS-C é um modelo matemático que permite formular dietas para bovinos de leite e de corte baseadas na cinética da digestão, resultando em rações mais eficientes em termos de fermentação ruminal e de nutrientes metabolizáveis; permitindo desta forma incrementos na produtividade animal, associados à maior lucratividade do sistema de produção e à menor excreção de nutrientes no meio ambiente.

Ao longo dos anos foram propostos programas para formulação de rações para pequenos ruminantes, dentre os quais podemos citar o modelo Inglês (AFRC, 1995), Australiano (CSIRO, 1990) e Francês (INRA, 1989). Assim como na nutrição de bovinos, cada sistema incorpora os conceitos baseados no conhecimento disponível e apresentam algumas limitações.

No geral, os sistemas acima citados são considerados muito empíricos e poucos flexíveis em relação aos atuais modelos utilizados para bovinos. Além disso, não consideram efeitos da ingestão sobre a digestibilidade dos alimentos (exceto AFRC, 1995), eficiência microbiana, interação entre taxa de passagem e digestão do alimento, consideram a reserva corporal de forma simplificada e não consideram ovelhas em lactação (exceto INRA, 1989).

Com o objetivo de desenvolver um novo sistema para formulação de rações para ovinos que superasse estas limitações, Cannas et al. (2004) desenvolveram um modelo baseado no CNCPS-C. Este modelo, denominado CNCPS-SHEEP foi desenvolvido para predizer as exigências, utilização dos alimentos e desempenho animal para ovinos produtores de leite ou de carne, utilizando os conhecimentos acumulados sobre a composição dos alimentos, digestão e metabolismo animal.

Buscando aperfeiçoar a utilização dos modelos matemáticos como ferramenta para formulação de ração para pequenos ruminantes, pesquisadores das Universidades do Texas e de Cornell nos Estados Unidos e da Universidade de Sassari na Itália desenvolveram o SRNS (Small Ruminant Nutrition System). Este modelo prediz as exigências nutricionais dos animais e o valor biológico dos alimentos baseado na estrutura do CNCPS-SHEEP, e acrescenta a possibilidade de formulação de rações para caprinos, incluindo as diversas categorias.

O SRNS prediz as exigências de energia, proteína, cálcio e fósforo levando em consideração fatores relacionados ao animal, como peso corporal, isolamento térmico, movimentação diária, produção e composição do leite, reservas corporais, maturidade da carcaça e gestação; e, fatores ambientais (temperatura, velocidade do vento, ocorrência de chuva). As características do alimento são baseadas no fracionamento de carboidrato e proteína e suas taxas de fermentação ruminal e de passagem, crescimento microbiano e fibra fisicamente efetiva.

A utilização da modelagem é uma ferramenta que acompanha o progresso obtido pelas pesquisas que explicam as interações entre os dois principais elementos do sistema de produção, o animal e o alimento. O SRNS se coloca como o mais novo e avançado programa de formulação de rações para pequenos ruminantes, permitindo manipular as variáveis do ponto de vista nutricional, econômico e ambiental para diversas condições e sistemas de produção.

Literatura consultada

CANNAS, A., TEDESCHI, L.O.; FOX, D.G.; PELL, A. N.; VAN SOEST, P.J. A mechanistic model for predicting the nutrient requirements and feed biological values for sheep. Journal of Animal Science, n. 82, p.149-169, 2004.

CHALUPA, W.; BOSTON, R. Development of the CNCPS and CPM models: The Sniffen affect. Pages 15-24 in Proceedings of Cornell Nutrition Conference for Fee Manufacturers, Syracuse, NY. New York State College of Agriculture & Life Sciences, Cornell University.

GILL, M.; BEEVER, D.E.; FRANCE, J. Biochemical bases needed for the mathematical representation of whole animal metabolism. Nutrition Abstract Review, v.2, p.181-200, 1989.

LANNA, D.P.D.; TEDESCHI, L.O.; BELTRAME FILHO, J.A. Linear and non-linear models of nutrient utilization to formulate diets for ruminants. Scientia Agricola,  v. 56,  n.2, 1999.

TEDESCHI, L.O.; FOX, D.G.; SAINZ, R. D.; BARIONI, L. G.; MEDEIROS, S. R.; BOIN, C. Using mathematical models in ruminant nutrition. Scientia Agrícola, v. 62,  p.76-91, 2005.