gesunde Tiere - Naturland
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Gesunder Boden – <strong>gesunde</strong><br />
<strong>Tiere</strong><br />
M. Krüger<br />
Institut für Bakteriologie und<br />
Mykologie<br />
ZIM
Inhalt<br />
• Lebensraum Boden<br />
• Einflussfaktoren auf Bodengesundheit<br />
1. Gülle/Gärreste<br />
2. Antibiotika/Sulfonamide<br />
3. Herbizide<br />
• Einfluss von Glyphosat auf Tiergesundheit<br />
• Neutralisierung von Glyphosat<br />
• Schlussfolgerungen<br />
ZIM
Stoffkreislauf in der Natur<br />
Sonnenenergie<br />
Photosynthese<br />
Pflanzen Algen Bakterien<br />
Nahrungskette<br />
Primärproduzenten werden<br />
lebend gefressen<br />
Detritus-Nahrungskette<br />
ZIM
Bedeutung des Bodens<br />
Gesunder Boden<br />
=<br />
Quelle allen Lebens<br />
ZIM
Monokultur<br />
Schadstoffe<br />
Dünger<br />
Pflanzenschutzmittel Klärschl.<br />
Boden<br />
Humusverlust<br />
Erosionen<br />
Biodiversität<br />
ZIM
Lebensraum Boden<br />
Mikroflora (Bakterien, Pilze)<br />
90% Abbauarbeit<br />
10 9 Bakterien + 100 m Pilzmyzel/g<br />
Mikrofauna (ca. 400 Prozozoenarten, bis10 6 /g)<br />
Pioniere in Rohböden, fressen<br />
Bakterien, Pilze, Pflanzenparasiten<br />
ZIM
Mikroorganismengemeinschaften<br />
• Autochthon (Standortflora)<br />
• Allochthon (passagere, temporäre<br />
Flora)<br />
ZIM<br />
• Restflora (pathogene Flora)
Interaktion Boden - MO - Pflanze<br />
Pflanzensubstrate = Energiequellen für die<br />
Bodenmikroorganismen<br />
Starke Vermehrung in Rhizosphäre<br />
Sauerstoffmängel in best. Standorten<br />
Jede Pflanze induziert ihre spezifische<br />
ZIM<br />
Mikroflora
Bedingungsgefüge<br />
Mikrobielle Ökosysteme in der<br />
Landwirtschaft<br />
Boden<br />
Tier<br />
Pflanze<br />
ZIM
Boden<br />
Einflussfaktoren<br />
ZIM<br />
• Bakterielle Belastungen (Gülle,<br />
Gärreste)<br />
• Antibiotika<br />
• Desinfektionsmittel<br />
• Schwermetalle<br />
• Kokzidiostatika<br />
• Pestizide<br />
• Herbizide
Kontaminationen von pflanzlichen<br />
Lebens-/Futtermitteln mit Pathogenen<br />
• Epiphytisch<br />
• Endophytisch<br />
• Bodenbeimengungen im Produkt<br />
ZIM<br />
• Wasser
Boden<br />
Potentiell und obligat pathogene<br />
Bakterien im Bodenhabitat<br />
Naturherdinfektionen<br />
z.B. Leptospirose<br />
Borreliose<br />
Bakterien, die mit<br />
Ausscheidungen in Boden<br />
und Grundwasser gelangen<br />
E. coli<br />
Salmonellen<br />
Clostridien<br />
Mensch/Tier<br />
ZIM
Boden<br />
Schädigungen von M/T durch bodenbürtige<br />
Mikroorganismen 1. Toxine<br />
Mikroorganismen<br />
Produkte<br />
Fusarium spp. Mykotoxine<br />
Penicillium spp. Mykotoxine<br />
Aspergillus spp. Mykotoxine<br />
Bacillus cereus<br />
Enterotoxine<br />
S. aureus Enterotoxine<br />
C. perfringens Enterotoxine<br />
Cyanobacterium spp. Hepatotoxin<br />
ZIM<br />
C. botulinum Neurotoxin
Boden<br />
Mikrobielle Kontaminationen<br />
von Gärresten<br />
ZIM<br />
MUCH et al. 2004
Boden<br />
MUCH et al. 2004<br />
ZIM
Mikrobielle Kontaminanten (Einfluss der Gärsubstrate auf die Qualität der Gärrückstände)<br />
MUCH et al. 2004<br />
Boden<br />
ZIM<br />
Gärsubstrat<br />
Gülle, Milchkuhhaltung<br />
n = 54<br />
Keine Gülle G<br />
aus<br />
Milchkuhhaltung<br />
n = 31<br />
organischer Abfall<br />
n = n. n.<br />
Kein organischer Ab-<br />
Fall n = 10<br />
NaWaRo<br />
Hygienisch bedenk-<br />
liche Gärreste in % der<br />
Untersuchungen<br />
50<br />
16<br />
40<br />
10<br />
0
Boden<br />
Degradierung von Coliformen durch Kompostierung<br />
ZIM<br />
Larney et al. 2003
Nachweis von C. botulinum in<br />
Gärresten, Gebiet 1 (n=30)<br />
n<br />
12<br />
10<br />
8<br />
40%<br />
6<br />
4<br />
2<br />
6,7%<br />
Nachweis<br />
ZIM<br />
0<br />
TypA TypB TypC TypD
Nachweis von C. botulinum in<br />
Gärresten, Gebiet 2 (n=26)<br />
n<br />
23,1%<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
7,7%<br />
11,5%<br />
Nachweis<br />
0<br />
TypA TypB TypC TypD<br />
ZIM
Nachweis von BoNT und<br />
C. botulinum in Gärresten<br />
Probe Typ A Typ B Typ C Typ D Typ E<br />
1 BoNT<br />
+++<br />
BoNT<br />
++<br />
BoNT<br />
+<br />
BoNT<br />
+<br />
BoNT<br />
+<br />
2 BoNT<br />
+++<br />
BoNT<br />
+<br />
BoNT<br />
+<br />
BoNT<br />
+<br />
BoNT<br />
+<br />
1 C. bot<br />
++<br />
C. bot<br />
+<br />
C. bot<br />
+<br />
C. bot<br />
+/-<br />
C. bot<br />
+<br />
2 C. bot<br />
++<br />
C. bot<br />
+/-<br />
C. bot<br />
+/-<br />
C. bot<br />
+/-<br />
C. bot<br />
+<br />
Aktuelle Ergebnisse
Mikrobielle Zusammensetzung (Metagenomanalyse)<br />
von Gärresten (Beispiel)
Clostridien<br />
Gammaproteobacteria<br />
Bacteroidia, Bacilli, Clostridia, Gammaproteobacteria
C. difficile<br />
C. perfringens<br />
C. tetani
Gülle: Wirtschaftsdünger oder Problem?<br />
Abhängig von Menge und Lagerbedingungen<br />
(Temperatur, pH, Wassergehalt,UV-Licht)<br />
E. coli O157 Überlebenszeit<br />
Rinderkot<br />
Rindergülle<br />
temperaturabh. bis 70d (5°C)<br />
bis 21 Monate<br />
(Wang et al. 1996, Kudva et al. 1998)<br />
ZIM
Boden<br />
Potenzielles Verhalten von in Böden eingetragener<br />
Arzneistoffe (Stevens, 2009)
Boden<br />
Arzneimittel –Antibiotika<br />
• Tetrazykline (bis 80% Ausscheidung mit<br />
Kot, Kroker, 1982 )<br />
• Chlortetracyclin Schwein (1-4% Urin, 55-<br />
83% Kot, Winkler und Grafe, 2001)<br />
10d Tetracyclin Schwein 52g/m3 Gülle<br />
10d Teracyclin Puten 878g/t Mist<br />
Adsorption an Bodenmatrix, org. Substanzen,<br />
abhängig von vielen Faktoren (Stevens, 2009)<br />
ZIM<br />
Aufnahme in Pflanzen (Grote et al.2006)
Boden<br />
Arzneimittel – Sulfonamide<br />
• Ausscheidung – bis 90% über Urin (Böhm 1996)<br />
• Rückstände im Boden mobil, wenig<br />
Sorption Gefahr der Auswaschung<br />
• Sulfamethoxazol, Sulfadiazin Abbau<br />
abhängig von Bodenstruktur, zw. 10- 490 d<br />
(Förster et. Al. 2009)<br />
ZIM
Boden<br />
Sorption von Arzneimitteln<br />
• Sorption von Arzneimitteln an org.<br />
Komponenten hängt von Vorhandensein<br />
von Metallkationen ab<br />
• Sorption an mineral. Komponenten hängt<br />
vom Gehalt an org. Komponenten ab<br />
ZIM
Boden<br />
Sorptionsgrade von Sulfadiazin an<br />
Modellpartikel<br />
(Stevens, 2009)<br />
ZIM
Boden<br />
Glyphosatwirkung<br />
• Chelatiert Minerale im Spraytank<br />
• Chelatiert Minerale im Boden<br />
• Chelatiert Minerale in der Pflanze<br />
• (Chelatiert Minerale im Tier)<br />
• Reduziert: B, Ca, Co, Cu, Fe, K, Mg, Mn,<br />
Ni, Zn<br />
ZIM<br />
Huber, 2011
Huber et al, 2011<br />
Glyphosatwirkung als Herbizid<br />
Applikation auf Blätter<br />
- Systemische Verbreitung in der<br />
Pflanze<br />
- Chelation von Mikronährstoffen<br />
Akkumulation von Glyphosat<br />
in Teilungsgewebe (Sprosse,<br />
Reproduktionsgewebe, Wurzeln)<br />
Translokation von Sprossen in die<br />
Wurzeln und Rhizosphäre<br />
- Verstärkung von Stress<br />
Akkumulation von Glyphosat in<br />
den Boden<br />
(feste Sorption; langsame<br />
Degradierung)<br />
Desorption durch Phosphor<br />
Toxizität für:<br />
N-fixierende MO<br />
Bakterial shikimic Stoffwechsel<br />
Mycorrhizae, biologische Kontrollorganismen<br />
Regenwürmer<br />
Reduktiion von Abwehrmechanismen<br />
Förderung von Boden-MO<br />
Pathogene<br />
Nährsubstratoxidierer (Fe, Mn, N)<br />
Reduktion der Aufnahme von<br />
Cu, Fe, K, Mg, Mn, N, Zn
Boden<br />
Glyphosat hemmt Wachstum<br />
bestimmter Bakterien in den<br />
Ökosystemen<br />
Pilzwachstum gefördert<br />
ZIM
Einfluss von Glyphosat auf<br />
Bodenmikroorganismen<br />
% (Zobiole et al., 2010; Kremer, 2010)<br />
ZIM<br />
500<br />
450<br />
400<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
Fusarien Pseudom. Mn-<br />
Reduzierer<br />
Kontr.<br />
600g/ha<br />
1200g/ha<br />
2400g/ha
ZIM<br />
Einfluss von Glyphosat auf<br />
Eker et al. 2006<br />
Mikronährstoffaufnahme und<br />
Nährstofftranslokation in Pflanzen
Tier<br />
Dysbiosen als prädisponierende Faktoren<br />
Clostridieneintrag<br />
Eubiose MDF<br />
Dysbiose MDF<br />
gesund<br />
krank<br />
ZIM
Tier<br />
Antagonistic effect of different bacteria on Clostridium<br />
botulinum type A, B, D, E in vitro<br />
(Shehata et al. 2012 Vet. Rec.)<br />
ZIM
Tier<br />
Shehata et al. 2012, Curr. Microbiology<br />
ZIM
Tier<br />
ZIM
Tier<br />
Glyphosat-Wirkung auf C. botulinum Typ A und B<br />
ZIM
Glyphosatwirkung auf<br />
C. perfringens<br />
1,00E+07<br />
1,00E+06<br />
1,00E+05<br />
1,00E+04<br />
1,00E+03<br />
3h<br />
6h<br />
24h<br />
1,00E+02<br />
1,00E+01<br />
1,00E+00<br />
MLM1 MLM2 0,1 mg 1 0,1 mg 2 1mg 1 1mg 2 10 mg 1 10 mg 2<br />
ZIM
Tier<br />
USA<br />
ZIM
Tier<br />
Chronischer Botulismus ?<br />
Labmageninhalt<br />
ZIM<br />
verendet
Tier<br />
Chronischer Botulismus ?<br />
Panseninhalt<br />
ZIM<br />
verendet
Tier<br />
Bestand mit chron. Botulismus<br />
Schlachttier<br />
ZIM
Tier<br />
Nachweis von C. botulinum in Milch<br />
Böhnel und Gessler, 2013<br />
ZIM
Tier<br />
Nachweis von C. botulinum im<br />
Eutergewebe<br />
Böhnel und Gessler, 2013<br />
ZIM
Tier<br />
Hämorrhagisches Darm Syndrom, Blutkoagulum rektal abgesetzt (Jäkel 2009)<br />
ZIM
Tier<br />
Untersuchungen zur Bedeutung von<br />
Glyphosat in 8 Milchviehbeständen (DK)<br />
Farm Total cow numbers Health status Average milk<br />
yields kg/cow<br />
W 150 diseased 9.146<br />
K 180 diseased 10.380<br />
R 175 diseased 10.220<br />
V 200 diseased 8.623<br />
S 140 healthy 10.659<br />
T. 180 healthy 11.157<br />
B 400 healthy 10.819<br />
E 300 healthy 8.806<br />
ZIM
Tier<br />
Glyphosatausscheidung mittels Urin (DK)<br />
ZIM
Tier<br />
Blutparameter von 8 Milchviehherden mit Glyphosatkontamination DK<br />
GLDH<br />
AST<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
CK<br />
Harnstoff<br />
U/L<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
W K R V S T B E<br />
Farm
Tier<br />
Beziehung zwischen Glyphosat im Urin und<br />
Harnstoff und Creatinin im Blutserum DK<br />
ZIM
Tier<br />
Spurenelemente von 8 Milchviehherden mit Glyphosatkontamination DK<br />
Co<br />
Mn<br />
Se<br />
Cu<br />
ZIM
Tier<br />
Neutralisation von Glyphosat durch Huminsäuren der<br />
Serie WH67/1, 2, 4 1mg/ml<br />
Huminsäuren besitzen unterschiedliche Neutralisierungskapazität
Tier<br />
Neutralisation von Glyphosat durch Pflanzenkohle<br />
1mg/ml
Schlussfolgerungen<br />
• Tiergesundheit steht in enger<br />
Beziehung zur Bodengesundheit.<br />
• Die moderne Landwirtschaft hat durch<br />
ihre sehr einseitige Ausrichtung auf<br />
Leistungssteigerung, Massentierhaltung<br />
und Gewinnmaximierung einen<br />
negativen Ein-fluss auf Umwelt, Boden<br />
sowie Pflanzen- und Tiergesundheit.
Schlussfolgerungen<br />
• Güllen und Gärreste führen zur Überlastung<br />
der Böden mit pathogenen<br />
Erregern.<br />
• Futter- und Lebensmittel können<br />
dadurch verstärkt kontaminiert werden.<br />
• In der Massentierhaltung in großem<br />
Umfang eingesetzte Arzneimittel<br />
können lange im Boden verweilen und<br />
hier resistente Pathogene selektieren.
Schlussfolgerungen<br />
• Antibiotika und Sulfonamide werden von<br />
den Pflanzen mit dem Säftestrom aufgenommen.<br />
Sie gelangen so in den Konsumenten.<br />
• Das Totalherbizid Glyphosat besitzt antimikrobielle<br />
Wirkung auf bestimmte<br />
Bakterien. Salmonellen, C. perfringens<br />
und C. botulinum sind demgegenüber<br />
tolerant bis resistent.
Schlussfolgerungen<br />
• Glyphosat induziert Dysbiosen im MDT<br />
von <strong>Tiere</strong>n und Menschen. Weiterhin<br />
ruft es einen Mangel an<br />
Spurenelementen hervor.<br />
• Auf Zellen der Muskulatur sowie der<br />
Leber wirkt es zytozid.<br />
• Insbesondere die Nieren werden nachhaltig<br />
geschädigt.
Schlussfolgerungen<br />
• Mittels bestimmter Huminsäuren sind<br />
sehr gut Neutralisationen von<br />
Glyphosat möglich.<br />
• Pflanzenkohle neutralisiert Glyphosat<br />
demgegenüber in moderatem Umfang.
Danke für die Aufmerksamkeit<br />
Fragen ?<br />
ZIM
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