Prevedere la fertilità delle capre Murciano‑Granadina in base al clima: un nuovo approccio con la correlazione canonica regolarizzata

La fertilità delle capre Murciano‑Granadina è il risultato di un equilibrio delicato tra genetica, gestione e condizioni ambientali. In un contesto in cui il clima influenza sempre più direttamente le performance riproduttive, diventa essenziale comprendere come i fattori meteorologici interagiscano con i processi fisiologici degli animali. Questo studio esplora tali relazioni attraverso un approccio multivariato avanzato, con l’obiettivo di prevedere le finestre ottimali per l’inseminazione artificiale e migliorare l’efficienza dei programmi di selezione. Di seguito l'approdondimento.

La razza Murciano-Granadina è una delle razze caprine spagnole più affermate a livello internazionale grazie alla sua adattabilità a diversi ambienti, all’ampia capacità di pascolo e all’eccezionale produzione e qualità del latte, destinato principalmente alla produzione di formaggio. Per valorizzare e diffondere queste caratteristiche distintive, l’Associazione degli Allevatori di Murciano-Granadina ha da tempo integrato l’inseminazione artificiale (IA) nel proprio programma di miglioramento genetico, poiché l’IA rimane la biotecnologia riproduttiva più efficace per il progresso dell’allevamento del bestiame.

Sebbene ben adattate alle condizioni mediterranee, le capre Murciano-Granadina mostrano un marcato andamento riproduttivo stagionale, con una riduzione della fertilità tra febbraio e maggio che si manifesta come anestro nelle femmine e alterazione della qualità dello sperma nei maschi. Questa pausa riproduttiva è meno pronunciata in prossimità dell’Equatore o nelle zone tropicali, dove i protocolli di sincronizzazione hanno generalmente maggiore successo. L'ampia adattabilità di questa razza si riflette anche nella sua distribuzione nelle diverse regioni climatiche della Spagna – zone oceaniche, continentali, mediterranee, continentali-mediterranee e subtropicali – dove mantiene livelli di produzione elevati. Tale diversità sottolinea l'importanza di comprendere come le variabili ambientali influenzino i risultati riproduttivi nelle capre.

Le capre sono spesso apprezzate per la loro resistenza allo stress da calore, che non comporta una grave riduzione della produttività. Alcuni studi suggeriscono che la tolleranza allo stress dipenda dalla razza. Infatti, in ambienti aridi con temperature ambientali estremamente elevate, i tassi di concepimento nelle capre delle razze Murciano-Granadina e Nubiana rimangono sostanzialmente inalterati. Questa resistenza può essere spiegata dalla loro capacità di mitigare lo stress da calore attraverso adattamenti fisiologici che favoriscono il raffreddamento per evaporazione e riducono il tasso metabolico, mantenendo così l’omeotermia.

Al contrario, gli effetti dello stress da freddo sulle capre rimangono meno studiati. Ad esempio, le femmine possono iniziare a tremare a −5 °C, mentre la loro temperatura critica inferiore è stata stimata al di sotto di −15 °C. Anche i fattori di stress ambientali oltre alla temperatura influenzano la fertilità. L'umidità, ad esempio, è stata identificata come un fattore negativo per l'efficienza riproduttiva: è stato riportato che i tassi di concepimento durante i periodi piovosi erano inferiori di 14 punti percentuali rispetto alle condizioni di siccità. Anche il vento induce stress, poiché le capre evitano attivamente le condizioni di vento e pioggia, influenzando indirettamente anche la disponibilità di mangime, la qualità del foraggio e l'incidenza delle malattie. Questi risultati evidenziano che le condizioni climatiche non sono fattori indipendenti, ma interattivi che determinano i risultati di fertilità.

Mentre le analisi univariate tradizionali spesso non riescono a cogliere la natura complessa e interdipendente dei gruppi di variabili, gli approcci multivariati, quali l’analisi discriminante e l’analisi di correlazione canonica, consentono la valutazione simultanea di più variabili raggruppate e dei loro effetti combinati su insiemi di caratteristiche potenzialmente correlate, ad esempio le condizioni meteorologiche e le prestazioni riproduttive. In questo contesto, oltre a identificare i fattori più influenti, questi metodi rivelano anche modelli di interazione che possono essere sfruttati per prevedere le finestre di inseminazione ottimali, migliorando così l'efficienza dei programmi di IA nelle capre Murciano-Granadina.

Tra le tecniche multivariate, l'analisi di correlazione canonica regolarizzata (rCCA) è particolarmente adatta agli obiettivi di questo studio, poiché modella esplicitamente la struttura congiunta tra due blocchi di variabili ad alta dimensione e altamente correlate – descrittori climatici e risultati di fertilità – piuttosto che trattare predittori e risposte in modo indipendente. Sfruttando i modelli di covarianza condivisi, la rCCA aumenta la potenza statistica, riduce l'onere dei test multipli e produce un numero limitato di variabili canoniche biologicamente interpretabili che riassumono le relazioni dominanti tra clima e fertilità.

Nel contesto attuale, queste dimensioni canoniche rappresentano indicatori integrati dello stress climatico direttamente associati al successo dell’inseminazione, trasformando così la complessa variabilità ambientale in predittori utilizzabili. Questa riduzione dimensionale costituisce un contributo fondamentale del quadro multivariato, poiché consente una visualizzazione intuitiva, una previsione robusta e l’integrazione diretta nelle regole decisionali operative per la programmazione dell’inseminazione artificiale. Mentre l'utilità della CCA regolarizzata e multiblocco è stata dimostrata in studi metodologici e nella ricerca zootecnica che collega il clima ai tratti produttivi, il nostro studio estende questi approcci traducendo esplicitamente le associazioni multivariate clima-inseminazione-fertilità in un quadro predittivo e orientato alla gestione su misura per il processo decisionale riproduttivo. Di conseguenza, i programmi di allevamento possono ottimizzare i risultati di fertilità, garantendo sia il progresso genetico che la produttività sostenibile nella razza Murciano-Granadina.

Lo scopo di questo studio era di indagare l'influenza del clima sulla fertilità nelle capre Murciano-Granadina e di sviluppare modelli predittivi per ottimizzare le strategie di IA. Utilizzando l'rCCA, abbiamo cercato di cogliere le interazioni multivariate tra fattori climatici e risultati riproduttivi, andando oltre i tradizionali approcci univariati. Integrando i dati sulla fertilità con informazioni ambientali dettagliate, il nostro obiettivo era quello di elaborare previsioni affidabili sulle risposte della fertilità alle condizioni meteorologiche, individuando così le finestre temporali ottimali per l'inseminazione e migliorando l'efficienza e il successo dei programmi di inseminazione artificiale in questa razza.

Conclusioni e possibili sviluppi dello studio

Le prestazioni riproduttive delle pecore di razza Murciano-Granadina sono fortemente influenzate dalle condizioni climatiche, con la temperatura che emerge come il principale fattore determinante della fertilità.

L'analisi di correlazione canonica regolarizzata ha rivelato una ristretta finestra di comfort termico per il successo ottimale dell'inseminazione artificiale (temperatura minima >11–12 °C; temperatura massima <25–26 °C), al di fuori della quale la fertilità diminuiva notevolmente. Queste riduzioni erano più pronunciate con lo sperma congelato, mentre lo sperma fresco mostrava tassi di concepimento più elevati e stabili e una maggiore resilienza alla variabilità ambientale. La fertilità era ulteriormente compromessa da venti rafficati e instabili (>∼4,5 m s−1), in particolare quando veniva utilizzato sperma crioconservato, e la sensibilità termica modulata dall'altitudine, con mandrie al di sopra di ∼489 m s.l.m. che richiedevano temperature minime di 1–2 °C più elevate per mantenere prestazioni comparabili.

Nel complesso, i risultati supportano una gestione dell'inseminazione artificiale informata sul clima per ottimizzare i tempi di inseminazione, migliorare l'efficienza riproduttiva e accelerare il progresso genetico nelle capre da latte.

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Fonti: Il presente articolo è un estratto della pubblicazione intitolata "Regularised canonical correlated prediction of fertility responses to weather for optimised artificial insemination strategies in Murciano-Granadina does", disponibile sull'Italian Journal of Animal Science: