Einleitung

Nach Berechnungen des Weltklimarates IPCC wird im 21. Jahrhundert erwartet, dass es zu einem Anstieg der globalen Erdoberflächentemperatur zwischen 1°C bis 6°C kommt. Verantwortlich für diese Erhöhung sind unter anderem die Treibhausgase Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4), Stickstoffoxid (NO) und Ozon (O3), welche in der Erdatmosphäre infrarote Strahlung absorbieren und dadurch im Wesentlichen zum Klimawandel beitragen. Derzeitigen Berechnungen zufolge, ist die Landwirtschaft weltweit maßgeblich am Ausstoß von Treibhausgasen beteiligt (siehe Abbildung 1). Der Ausstoß umfasst nahezu ausschließlich die CH4- und NO2- Emission. Das Treibhausgasaufkommen in der deutschen Landwirtschaft beläuft sich zurzeit auf etwa 6,3%. Dabei sind etwa 44% der CH4 - Emission landwirtschaftlichen Ursprungs, wobei die Wiederkäuer den wesentlichen Anteil ausmachen. Maßnahmen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen werden weltweit eingehend erforscht. Die Staaten der EU haben sich dazu verpflichtet, die Treibhausgasemission in naher Zukunft maßgeblich zu verringern (Flachowsky und Brade, 2007).

Methanbildung im Verdauungstrakt der Rinder

Die Orte der mikrobiellen Verdauung sind die drei Vormägen der Wiederkäuer, der Netzmagen (Retikulum), der Pansen (Rumen) und der Blättermagen (Omasum). In ihnen laufen wesentliche Verdauungsprozesse ab: (Flachowsky et al., 2004)

Die Mikroflora des Pansens besteht hauptsächlich aus Bakterien, Arachaea, Protozoen und einigen anaeroben Pilzarten (Janssen, 2010). Die mikrobielle Verdauung in den Vormägen beginnt nach der Zerkleinerung des aufgenommenen Futters durch anfängliches Kauen und darauffolgendes Wiederkäuen (Hungate, 1966). Im Pansen wird das zerkleinerte Futter durchmischt und unter anaeroben Bedingungen, bei einem pH-Wert von 5,6-6,7 und bei 39°C durch Mikroben fermentiert (Hungate, 1966; Kolver und de Veth, 2002). Auch bereits vorverdaute Futterkomponenten werden hier umgewandelt, bevor sie in den weiteren Verdauungstrakt gelangen (Janssen, 2010). Das, während des mikrobiellen Abbauprozesses der Kohlenhydrate, entstehende Nebenprodukt, ist Methan. Die, bei der Fermentation entstehenden Produkte sind flüchtigen Fettsäuren, hauptsächlich Acetat, Propionat und Butyrat (Demeyer und van Nevel, 1975; van Nevel und Demeyer, 1996). Flüchtige Fettsäuren werden vom Tier aufgenommen, da sie die Hauptenergiequelle der Wiederkäuer darstellen. Während der Produktion von Acetat und Butyrat, entsteht Wasserstoff. Zusätzlich entstehen Ammoniak und Kohlendioxid. Acetat, Propionat und Butyrat spielen eine wichtige Rolle in der Kohlenstoff- und Energieanforderung des Wiederkäuens und werden nahezu von der gesamten Pansenwand absorbiert (Janssen, 2010). Das, während der Fermentation entstandene Wasserstoffgas, dient als Energiequelle der, für die Methanproduktion zuständigen, methanogenen Arachaea (Hungate et al., 1970). Während der Produktion lagern sie das entstandene Wasserstoffgas an Kohlendioxid an, wodurch es zur Bildung von Methan kommt (Demeyer und van Nevel, 1975; van Nevel und Demeyer, 1996). Das Endprodukt Methan, wird während der Eruktation (Aufstoßen) durch den Wiederkäuer in die Umgebung abgegeben. Die Methangasbildung kann anhand folgender Gleichungen zusammengefasst werden: (Flachowsky und Brade, 2007)

Methangasmessungen

Potenziale zur Methangasreduzierung

Modifizierung des Futtermittels

Futteraufnahme und Passagezeit

Futterzusammensetzung

Auswirkung einer pH-Wert-Veränderung im Rumen

Futterzusätze

Veränderung des Genoms

Umstrukturierung des Herdenmanagements

Antimethanpille und Impfung gegen methanogene Bakterien

Fazit

Bibliographie