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Toleranz gegenüber unerwünschten/toxischen Faktoren
Dass die Verträglichkeit antinutritiver oder sogar
toxischer Futterinhaltsstoffe mit spezifischen Bakterienspezies
assoziiert ist, konnte erstmals für die
Abbauprodukte der nicht in Proteinen vorkommenden
Aminosäure Mimosin, welche in der tropischen
Leguminosengattung Leucaena verbreitet ist, gezeigt
werden. Ziegen auf Hawaii waren gegenüber Wiederkäuern
an anderen Standorten wesentlich toleranter
gegenüber Mimosin. Als Ursache konnte die Entgiftung
der Mimosin-Abbauprodukte durch Synergistis
jonesii nachgewiesen werden (Allison et al. 1990).
In zahlreichen nativen Sträuchern und Bäumen der
südlichen Hemisphäre kommt Monofluorazetat vor,
dass durch Dehalogenase entgiftet werden kann. Dieses
Enzym kommt natürlicherweise z. B. in Bodenbakterien
der Gattung Moraxella vor, konnte aber
inzwischen auch in Pansenbakterien etabliert werden
(Gregg et al. 1998). Derzeit sind umfangreiche Feldstudien
in Australien geplant, um die ökologischen
Gesamtwirkungen dieser Maßnahme auf Flora und
Fauna zu untersuchen. Als drittes Beispiel kann das
Vorkommen tannintoleranter Bakterien bei vielen
(Wild-)Wiederkäuerarten (Nelson et al. 1998) angeführt
werden. Obwohl Tannine in geringeren Konzentrationen
durch eine Verringerung des ruminalen
Rohproteinabbaus bei konstanter Verdaulichkeit im
postruminalen Verdauungstrakt positive Auswirkungen
auf den Proteinwert von Futtermitteln für
Wiederkäuer ausüben können, haben hohe Konzentrationen
auch bei Wiederkäuern negative Effekte auf
Futteraufnahme und Verdauungsgeschehen. Mit den
angeführten Beispielen kann gezeigt werden, dass
Mikroorganismen, die über Mechanismen verfügen,
toxische Verbindungen zumindest partiell abbauen zu
können, einen erheblichen Selektionsvorteil besitzen
und ökologische Nischen besetzen können. Deshalb
ist eine Etablierung entweder dieser Spezies selbst
oder ihrer Entgiftungsmechanismen in anderen Pansenbakterienspezies
ein attraktives und realisierbares
Ziel geworden. Maßnahmen der Fütterungsgestaltung
und des Fütterungsmanagements treten demgegenüber
in den Hintergrund.
3.2 Protozoen
Negative Effekte durch Protozoen –
Verringerung der Effizienz des N-Umsatzes
Protozoen, vor allem Ziliaten, sind reguläre Besiedler
der Vormägen von Wiederkäuern. Es ist vielfach
belegt, dass Protozoen aufgrund hoher proteolytischer
Aktivität gegenüber dem Futterprotein sowie
der Aufnahme und Lysis von Bakterienzellen verantwortlich
für ein umfangreiches intraruminales N-Recycling
und damit eine ineffiziente N-Nutzung sind.
Entsprechend konnte gezeigt werden, dass sich die
Effizienz der N-Nutzung durch Wiederkäuer durch
eine Entfernung von Protozoen aus dem Pansen
(Defaunierung) steigern lässt. Weiterhin begünstigen
die Protozoen die Methanbildung, indem sie als Wirt
für Methanbildner dienen, die auf der Oberfläche
von Protozoen siedeln. Zu dem ersten Aspekt wurde
kürzlich eine Studie zum Ganzkörper-N-Umsatz von
Schafen publiziert, aus der in Tabelle 2 einige Daten
zusammengefasst sind.
Es wird deutlich, dass die Defaunierung durch eine
dramatische Verringerung des N-Recyclings auf 33
bzw. 12 % im Ganzkörper bzw. Pansen eine Erhöhung
des mikrobiellen N-Flusses in den Dünndarm
um fast 50 % ermöglichte. Aus diesen und ähnlichen
Daten könnte geschlossen werden, dass eine Defaunierung
die Maßnahme der Wahl für eine effizientere
Nutzung der knappen Ressource Stickstoff in der
Tabelle 2: Auswirkungen einer Defaunierung des Pansens von
Schafen auf ausgewählte Kenngrößen des N-Umsatzes
(Wallace et al. 2001)
Defauniert Refauniert Defauniert:
Refauniert (%)
Mikrobieller N-
Fluss aus dem 13,3 8,9 149
Pansen (g/Tag)
N-Recycling
(g/Tag)
N-Recycling im
Pansen (g/Tag)
4,1 12,4 33
0,8 6,6 12
100