gesunde Tiere - Naturland

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gesunde Tiere - Naturland

Gesunder Boden – gesunde

Tiere

M. Krüger

Institut für Bakteriologie und

Mykologie

ZIM


Inhalt

• Lebensraum Boden

• Einflussfaktoren auf Bodengesundheit

1. Gülle/Gärreste

2. Antibiotika/Sulfonamide

3. Herbizide

• Einfluss von Glyphosat auf Tiergesundheit

• Neutralisierung von Glyphosat

• Schlussfolgerungen

ZIM


Stoffkreislauf in der Natur

Sonnenenergie

Photosynthese

Pflanzen Algen Bakterien

Nahrungskette

Primärproduzenten werden

lebend gefressen

Detritus-Nahrungskette

ZIM


Bedeutung des Bodens

Gesunder Boden

=

Quelle allen Lebens

ZIM


Monokultur

Schadstoffe

Dünger

Pflanzenschutzmittel Klärschl.

Boden

Humusverlust

Erosionen

Biodiversität

ZIM


Lebensraum Boden

Mikroflora (Bakterien, Pilze)

90% Abbauarbeit

10 9 Bakterien + 100 m Pilzmyzel/g

Mikrofauna (ca. 400 Prozozoenarten, bis10 6 /g)

Pioniere in Rohböden, fressen

Bakterien, Pilze, Pflanzenparasiten

ZIM


Mikroorganismengemeinschaften

• Autochthon (Standortflora)

• Allochthon (passagere, temporäre

Flora)

ZIM

• Restflora (pathogene Flora)


Interaktion Boden - MO - Pflanze

Pflanzensubstrate = Energiequellen für die

Bodenmikroorganismen

Starke Vermehrung in Rhizosphäre

Sauerstoffmängel in best. Standorten

Jede Pflanze induziert ihre spezifische

ZIM

Mikroflora


Bedingungsgefüge

Mikrobielle Ökosysteme in der

Landwirtschaft

Boden

Tier

Pflanze

ZIM


Boden

Einflussfaktoren

ZIM

• Bakterielle Belastungen (Gülle,

Gärreste)

• Antibiotika

• Desinfektionsmittel

• Schwermetalle

• Kokzidiostatika

• Pestizide

• Herbizide


Kontaminationen von pflanzlichen

Lebens-/Futtermitteln mit Pathogenen

• Epiphytisch

• Endophytisch

• Bodenbeimengungen im Produkt

ZIM

• Wasser


Boden

Potentiell und obligat pathogene

Bakterien im Bodenhabitat

Naturherdinfektionen

z.B. Leptospirose

Borreliose

Bakterien, die mit

Ausscheidungen in Boden

und Grundwasser gelangen

E. coli

Salmonellen

Clostridien

Mensch/Tier

ZIM


Boden

Schädigungen von M/T durch bodenbürtige

Mikroorganismen 1. Toxine

Mikroorganismen

Produkte

Fusarium spp. Mykotoxine

Penicillium spp. Mykotoxine

Aspergillus spp. Mykotoxine

Bacillus cereus

Enterotoxine

S. aureus Enterotoxine

C. perfringens Enterotoxine

Cyanobacterium spp. Hepatotoxin

ZIM

C. botulinum Neurotoxin


Boden

Mikrobielle Kontaminationen

von Gärresten

ZIM

MUCH et al. 2004


Boden

MUCH et al. 2004

ZIM


Mikrobielle Kontaminanten (Einfluss der Gärsubstrate auf die Qualität der Gärrückstände)

MUCH et al. 2004

Boden

ZIM

Gärsubstrat

Gülle, Milchkuhhaltung

n = 54

Keine Gülle G

aus

Milchkuhhaltung

n = 31

organischer Abfall

n = n. n.

Kein organischer Ab-

Fall n = 10

NaWaRo

Hygienisch bedenk-

liche Gärreste in % der

Untersuchungen

50

16

40

10

0


Boden

Degradierung von Coliformen durch Kompostierung

ZIM

Larney et al. 2003


Nachweis von C. botulinum in

Gärresten, Gebiet 1 (n=30)

n

12

10

8

40%

6

4

2

6,7%

Nachweis

ZIM

0

TypA TypB TypC TypD


Nachweis von C. botulinum in

Gärresten, Gebiet 2 (n=26)

n

23,1%

6

5

4

3

2

1

7,7%

11,5%

Nachweis

0

TypA TypB TypC TypD

ZIM


Nachweis von BoNT und

C. botulinum in Gärresten

Probe Typ A Typ B Typ C Typ D Typ E

1 BoNT

+++

BoNT

++

BoNT

+

BoNT

+

BoNT

+

2 BoNT

+++

BoNT

+

BoNT

+

BoNT

+

BoNT

+

1 C. bot

++

C. bot

+

C. bot

+

C. bot

+/-

C. bot

+

2 C. bot

++

C. bot

+/-

C. bot

+/-

C. bot

+/-

C. bot

+

Aktuelle Ergebnisse


Mikrobielle Zusammensetzung (Metagenomanalyse)

von Gärresten (Beispiel)


Clostridien

Gammaproteobacteria

Bacteroidia, Bacilli, Clostridia, Gammaproteobacteria


C. difficile

C. perfringens

C. tetani


Gülle: Wirtschaftsdünger oder Problem?

Abhängig von Menge und Lagerbedingungen

(Temperatur, pH, Wassergehalt,UV-Licht)

E. coli O157 Überlebenszeit

Rinderkot

Rindergülle

temperaturabh. bis 70d (5°C)

bis 21 Monate

(Wang et al. 1996, Kudva et al. 1998)

ZIM


Boden

Potenzielles Verhalten von in Böden eingetragener

Arzneistoffe (Stevens, 2009)


Boden

Arzneimittel –Antibiotika

• Tetrazykline (bis 80% Ausscheidung mit

Kot, Kroker, 1982 )

• Chlortetracyclin Schwein (1-4% Urin, 55-

83% Kot, Winkler und Grafe, 2001)

10d Tetracyclin Schwein 52g/m3 Gülle

10d Teracyclin Puten 878g/t Mist

Adsorption an Bodenmatrix, org. Substanzen,

abhängig von vielen Faktoren (Stevens, 2009)

ZIM

Aufnahme in Pflanzen (Grote et al.2006)


Boden

Arzneimittel – Sulfonamide

• Ausscheidung – bis 90% über Urin (Böhm 1996)

• Rückstände im Boden mobil, wenig

Sorption Gefahr der Auswaschung

• Sulfamethoxazol, Sulfadiazin Abbau

abhängig von Bodenstruktur, zw. 10- 490 d

(Förster et. Al. 2009)

ZIM


Boden

Sorption von Arzneimitteln

• Sorption von Arzneimitteln an org.

Komponenten hängt von Vorhandensein

von Metallkationen ab

• Sorption an mineral. Komponenten hängt

vom Gehalt an org. Komponenten ab

ZIM


Boden

Sorptionsgrade von Sulfadiazin an

Modellpartikel

(Stevens, 2009)

ZIM


Boden

Glyphosatwirkung

• Chelatiert Minerale im Spraytank

• Chelatiert Minerale im Boden

• Chelatiert Minerale in der Pflanze

• (Chelatiert Minerale im Tier)

• Reduziert: B, Ca, Co, Cu, Fe, K, Mg, Mn,

Ni, Zn

ZIM

Huber, 2011


Huber et al, 2011

Glyphosatwirkung als Herbizid

Applikation auf Blätter

- Systemische Verbreitung in der

Pflanze

- Chelation von Mikronährstoffen

Akkumulation von Glyphosat

in Teilungsgewebe (Sprosse,

Reproduktionsgewebe, Wurzeln)

Translokation von Sprossen in die

Wurzeln und Rhizosphäre

- Verstärkung von Stress

Akkumulation von Glyphosat in

den Boden

(feste Sorption; langsame

Degradierung)

Desorption durch Phosphor

Toxizität für:

N-fixierende MO

Bakterial shikimic Stoffwechsel

Mycorrhizae, biologische Kontrollorganismen

Regenwürmer

Reduktiion von Abwehrmechanismen

Förderung von Boden-MO

Pathogene

Nährsubstratoxidierer (Fe, Mn, N)

Reduktion der Aufnahme von

Cu, Fe, K, Mg, Mn, N, Zn


Boden

Glyphosat hemmt Wachstum

bestimmter Bakterien in den

Ökosystemen

Pilzwachstum gefördert

ZIM


Einfluss von Glyphosat auf

Bodenmikroorganismen

% (Zobiole et al., 2010; Kremer, 2010)

ZIM

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

Fusarien Pseudom. Mn-

Reduzierer

Kontr.

600g/ha

1200g/ha

2400g/ha


ZIM

Einfluss von Glyphosat auf

Eker et al. 2006

Mikronährstoffaufnahme und

Nährstofftranslokation in Pflanzen


Tier

Dysbiosen als prädisponierende Faktoren

Clostridieneintrag

Eubiose MDF

Dysbiose MDF

gesund

krank

ZIM


Tier

Antagonistic effect of different bacteria on Clostridium

botulinum type A, B, D, E in vitro

(Shehata et al. 2012 Vet. Rec.)

ZIM


Tier

Shehata et al. 2012, Curr. Microbiology

ZIM


Tier

ZIM


Tier

Glyphosat-Wirkung auf C. botulinum Typ A und B

ZIM


Glyphosatwirkung auf

C. perfringens

1,00E+07

1,00E+06

1,00E+05

1,00E+04

1,00E+03

3h

6h

24h

1,00E+02

1,00E+01

1,00E+00

MLM1 MLM2 0,1 mg 1 0,1 mg 2 1mg 1 1mg 2 10 mg 1 10 mg 2

ZIM


Tier

USA

ZIM


Tier

Chronischer Botulismus ?

Labmageninhalt

ZIM

verendet


Tier

Chronischer Botulismus ?

Panseninhalt

ZIM

verendet


Tier

Bestand mit chron. Botulismus

Schlachttier

ZIM


Tier

Nachweis von C. botulinum in Milch

Böhnel und Gessler, 2013

ZIM


Tier

Nachweis von C. botulinum im

Eutergewebe

Böhnel und Gessler, 2013

ZIM


Tier

Hämorrhagisches Darm Syndrom, Blutkoagulum rektal abgesetzt (Jäkel 2009)

ZIM


Tier

Untersuchungen zur Bedeutung von

Glyphosat in 8 Milchviehbeständen (DK)

Farm Total cow numbers Health status Average milk

yields kg/cow

W 150 diseased 9.146

K 180 diseased 10.380

R 175 diseased 10.220

V 200 diseased 8.623

S 140 healthy 10.659

T. 180 healthy 11.157

B 400 healthy 10.819

E 300 healthy 8.806

ZIM


Tier

Glyphosatausscheidung mittels Urin (DK)

ZIM


Tier

Blutparameter von 8 Milchviehherden mit Glyphosatkontamination DK

GLDH

AST

900

800

700

600

CK

Harnstoff

U/L

500

400

300

200

100

0

W K R V S T B E

Farm


Tier

Beziehung zwischen Glyphosat im Urin und

Harnstoff und Creatinin im Blutserum DK

ZIM


Tier

Spurenelemente von 8 Milchviehherden mit Glyphosatkontamination DK

Co

Mn

Se

Cu

ZIM


Tier

Neutralisation von Glyphosat durch Huminsäuren der

Serie WH67/1, 2, 4 1mg/ml

Huminsäuren besitzen unterschiedliche Neutralisierungskapazität


Tier

Neutralisation von Glyphosat durch Pflanzenkohle

1mg/ml


Schlussfolgerungen

• Tiergesundheit steht in enger

Beziehung zur Bodengesundheit.

• Die moderne Landwirtschaft hat durch

ihre sehr einseitige Ausrichtung auf

Leistungssteigerung, Massentierhaltung

und Gewinnmaximierung einen

negativen Ein-fluss auf Umwelt, Boden

sowie Pflanzen- und Tiergesundheit.


Schlussfolgerungen

• Güllen und Gärreste führen zur Überlastung

der Böden mit pathogenen

Erregern.

• Futter- und Lebensmittel können

dadurch verstärkt kontaminiert werden.

• In der Massentierhaltung in großem

Umfang eingesetzte Arzneimittel

können lange im Boden verweilen und

hier resistente Pathogene selektieren.


Schlussfolgerungen

• Antibiotika und Sulfonamide werden von

den Pflanzen mit dem Säftestrom aufgenommen.

Sie gelangen so in den Konsumenten.

• Das Totalherbizid Glyphosat besitzt antimikrobielle

Wirkung auf bestimmte

Bakterien. Salmonellen, C. perfringens

und C. botulinum sind demgegenüber

tolerant bis resistent.


Schlussfolgerungen

• Glyphosat induziert Dysbiosen im MDT

von Tieren und Menschen. Weiterhin

ruft es einen Mangel an

Spurenelementen hervor.

• Auf Zellen der Muskulatur sowie der

Leber wirkt es zytozid.

• Insbesondere die Nieren werden nachhaltig

geschädigt.


Schlussfolgerungen

• Mittels bestimmter Huminsäuren sind

sehr gut Neutralisationen von

Glyphosat möglich.

• Pflanzenkohle neutralisiert Glyphosat

demgegenüber in moderatem Umfang.


Danke für die Aufmerksamkeit

Fragen ?

ZIM

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