Der Ausstoß von Methan ist von Tier zu Tier unterschiedlich. Einige Rinder geben mehr, andere weniger Methan ab. Somit könnte eine gezielte Züchtung Einfluss auf den Methanausstoß nehmen. Doch was hätte das für weitere Auswirkungen?
Dieser Artikel erschien in der Ausgabe 3/2024 der Milchpraxis.
Mikroorganismen sind für den Abbau der von Wiederkäuern aufgenommenen Nahrung unerlässlich. Die hier vorhandene Symbiose zwischen dem Wiederkäuer (Wirt) und seinem Mikrobiom ist für beide Partner von Vorteil. So übernehmen die ruminalen Mikroorganismen (= Pansenbakterien, Archaeen, Protozoen u. a.) solche Aufgaben, die im Genom eines Wiederkäuers nicht verankert sind. Erst das ruminale Mikrobiom mit seiner Fähigkeit einerseits zur Kolonisation an pflanzliche Partikel und andererseits zur Enzymbildung ermöglicht beispielsweise den Abbau von Zellwandbestandteilen. Methan (CH4) wird durch sogenannte methanogene Archaeen produziert. Ihre CH4-Synthese kann als Endprodukt ihrer speziellen Atmung angesehen werden.
Tierindividuelle Unterschiede in der CH4-Bildung
Es gibt zwischenzeitlich gute Belege dafür, dass eine Zwischen-Tier-Variation in der CH4-Bildung existiert. Da Wiederkäuer aber selbst keine Gene für die CH4-Bildung in ihrem Genom besitzen, stellt sich die Frage nach den möglichen Ursachen für diese Zwischen-Tier-Variabilität. Hier gibt es erste und wertvolle Hinweise dafür, dass diese in zugehörigen anatomisch-physiologischen Variationen des Gastrointestinaltraktes (= GIT oder vereinfacht: Magen-Darm-Trakt) der Wiederkäuer begründet sind, die wiederum im Genom des Wiederkäuers als ‚Bauplan‘ tierindividuell verankert sind (Abb. 1). Da – wie bereits erwähnt – Wiederkäuer selbst keine Gene für die CH4-Bildung besitzen, sollte hier korrekterweise von einer ‚indirekten‘ Erblichkeit (= ‚indirekten‘ Heritabilität) der Methanbildung bei Wiederkäuern gesprochen werden. Damit kommt gleichzeitig die Besonderheit des Merkmals ‚CH4-Bildung‘ – im Gegensatz beispielsweise zur genetischen Determinierung der Milchleistung oder der Körpermaße der Tiere – zum Ausdruck (Abb. 1).
Da die tägliche CH4-Erzeugung eng mit der (Futter-)Trockenmasseaufnahme korreliert, sollte der CH4-Output prinzipiell nicht isoliert von der Trockenmasseaufnahme betrachtet werden, da eine deutliche Abhängigkeit von der Futteraufnahme zwischenzeitlich hinreichend gut belegt ist (Tabelle). Enge positive Assoziationen zwischen Futteraufnahme bzw. Milcherzeugung und
täglicher Methanbildung bedingen somit, dass bei gerichteter Selektion beispielsweise der Milchkühe auf reduzierte tägliche Methanbildung (= g CH4/d) sowohl die Futteraufnahme als auch Milchleistung negativ beeinflusst werden (Tabelle). Eine intensive Auslese der Milchkühe wiederum auf eine reduzierte Methanintensität (= g CH4/kg EKM) übt darüber hinaus zusätzlichen Selektionsdruck vor allem auf eine weitere schnelle Erhöhung der Milchleistung aus (Tabelle). Darüber hinaus ist in Studien mit Schafen vor allem in Australien und Neuseeland gut belegt, dass eine gerichtete Selektion der Wiederkäuer auf einen reduzierten CH4-Ertrag regelmäßig zu einem kleineren Pansen, einem veränderten Fressverhalten sowie einem modifizierten Mikrobiom führt.
Methan-Minderungsstrategien
Im Hinblick auf eine generelle Minderung der CH4-Emission im Rahmen der Nahrungsmittelerzeugung mit Wiederkäuern sind kurzfristige Effekte somit vorzugsweise durch fütterungsbedingte Maßnahmen (z. B. Fütterungszusätze wie bspw. Zitronengras) sowie ausgewählte tierbezogene Einflussnahmen (z. B. Reduzierung der Tierverluste, Verlängerung der Nutzungsdauer der Tiere etc.) sicherzustellen (Abb. 2). Und auch bezüglich der direkten Beeinflussung des Pansenmikrobioms ist noch dringend weiterer Forschungsbedarf vorhanden. Die Etablierung einer zusätzlichen genetisch- züchterischen Selektion bereits hochleistender Tiere auf den täglichen CH4-Output oder auch auf die CH4-Intensität ist äußerst schwierig. Sie sollte aufgrund des vorliegenden Wissensstandes aktuell noch nicht der Zuchtpraxis empfohlen werden. Stattdessen sollten ‚einfachere‘ Strategien – vor allem im Fütterungbereich und in der weiteren Verbesserung der Tiergesundheit und Nutzungsdauer – intensiver weiter verfolgt und der Praxis empfohlen werden (Abb. 2). Ein längeres Verbleiben der Kühe in der Herde führt regelmäßig dazu, dass eine geringere Anzahl weiblicher Tiere zur Bestandsreproduktion benötigt wird. Gleichzeitig reduziert sich der CH4-Anfall aus der Jungrinderaufzucht. Eine verlängerte Nutzungsdauer der Milchkühe – möglichst in Verbindung mit einer kurzen Färsenaufzuchtdauer – führt gleichzeitig dazu, dass z. B. mehr Masthybriden (= männliche Kreuzungskälber z. B. durch Anpaarung der Altkühe mit gesextem Sperma von Weiß-Blauen Belgiern) für die Fleischerzeugung bereitgestellt und so eine verbesserte Rentabilität der Milcherzeugung und der gesamten Proteinerzeugung mit Milchkühen sichergestellt werden können. Hier bleiben alle Beteiligten – der Rinderhalter, der betreuende Tierarzt bzw. der Berater künftig weiter gefordert.
Fazit
Wiederkäuer besitzen in ihrem Genom keine Gene für die Methan-(CH4-)Bildung. Es gibt gute Beweise dafür, dass das individuelle
Pansenvolumen und die ruminale Passagerate des Verdauuungsbreies zur Variabilität der CH4-Produktion zwischen Einzeltieren beitragen. Aufgrund des begrenzten Kenntnisstandes zur Methanogenese (= Komplex der Methanbildung) sind vor allem indirekte Methan-Minderungsstrategien (z. B. Verlängerung der Nutzungsdauer der Milchkühe, geringes Erstkalbealter, Zusatz von ‚artfremdem‘ Futter wie Zitronengras in der Ration etc.) für die Praxis interessant. Bei intensiv-einseitiger Auswahl niedriger CH4-Emittenten in Zuchtprogrammen mit hochleistenden Milchkühen sollte – nach dem aktuell vorliegenden Kenntnisstand – größte Vorsicht walten, da dies zusätzlich zu einer verminderten Effizienz der Zellwandverwertung von Pflanzenpartikeln bei Wiederkäuern führen kann.
