Warum Vieh durch den Verzehr giftiger Pflanzen stirbt

Unsere Forschung hat gezeigt, dass Tiere lernen können, zwischen sicheren und schädlichen Pflanzen zu unterscheiden. Doch warum fressen sie giftige Pflanzen und sterben? Unter den meisten Umständen können Tiere lernen, ob eine Pflanze sicher oder schädlich ist, weil der Verzehr einer Pflanze zu einer Rückmeldung vom Darm an das Gehirn führt. Feedback teilt dem Körper normalerweise mit, ob ein Lebensmittel einen hohen Gehalt an Toxinen enthält oder nicht. Leider wird dieser Mechanismus zur Unterscheidung zwischen sicheren und schädlichen Lebensmitteln in einigen Situationen umgangen, was dazu führt, dass Tiere unter einer übermäßigen Aufnahme giftiger Pflanzen leiden.

Toxine sind überall

Viele Menschen gehen davon aus, dass nur giftige Pflanzen Giftstoffe enthalten, aber in Wirklichkeit kommen Giftstoffe in allen Gräsern, Stauden, Sträuchern und Bäumen vor. Sogar das Gemüse, das wir in unseren Gärten anbauen, enthält geringe Mengen an Giftstoffen. Tomaten und Kartoffeln enthalten Alkaloide, Spinat enthält Oxalate, Mais enthält cyanogene Glykoside und Kohl enthält Glucosinolate. Pflanzen zu essen bedeutet, Giftstoffe aufzunehmen. Giftige Pflanzen enthalten Toxine in so hohen Konzentrationen, dass sie offensichtliche Anzeichen von Vergiftung, Krankheit oder Tod verursachen.

Nicht alle Toxine verursachen Übelkeit

Damit Tiere lernen, dass eine Pflanze schädlich ist, müssen sie nach dem Verzehr der Pflanze Übelkeit verspüren. Übelkeit führt dazu, dass Tiere eine Abneigung gegen die Pflanze entwickeln, was bedeutet, dass sie entweder aufhören zu essen oder die Aufnahme der Pflanze reduzieren. Die Alkaloide im Johanniskraut zum Beispiel scheinen keine Übelkeit zu verursachen, sodass Tiere nicht lernen können, dass Johanniskraut schädlich ist. Von den getesteten Toxinen verursachen die meisten Übelkeit und Tiere können lernen, sie zu vermeiden. Leider wurden die meisten Toxine nicht getestet (Pfister et al., 2010).

Feedback muss kurz nach dem Essen erfolgen 

Tiere können lernen, das Fressen von Nahrungsmitteln zu vermeiden, vorausgesetzt, die Verzögerung zwischen Fressen und Krankheit beträgt 12 Stunden oder weniger. Mäuse nehmen zu viel d-Con auf, weil Krankheit und Tod erst 4 bis 5 Tage nach dem Verzehr der Nahrung auftreten. Daher ist es unwahrscheinlich, dass Pflanzen, die chronische Toxizitätsprobleme verursachen, die über Wochen oder Monate auftreten, wie z. B. Lebererkrankungen oder Hufabrieb, Nahrungsmittelaversionen erzeugen. Ebenso können Pflanzen, die Geburtsfehler verursachen, trächtige Tiere nicht krank genug machen, um sie davon abzuhalten, die Pflanze wieder zu fressen (Burritt und Provenza, 1991).

Kein Vorbild oder falsches Vorbild

Nutztiere, die in Gebieten mit akut giftigen Pflanzen aufgezogen werden, sterben im Allgemeinen nicht durch den Verzehr dieser Pflanzen, aber Tiere, die neu in der Gegend sind, können dies tun. Jungtiere lernen, die Pflanzen zu meiden, die ihre Mütter meiden. Wenn Tiere kein Vorbild haben, das ihnen akut giftige Pflanzen beibringt, fressen sie möglicherweise zu viel und sterben, bevor sie aus dem Feedback lernen können, dass die Pflanzen schädlich sind. Wenn andererseits Kinder, die von erfahrenen Müttern aufgezogen werden, schließlich kleine Mengen von Pflanzen essen, die ihre Mütter meiden, und krank werden, entwickeln sie eine stärkere Abneigung gegen diese Pflanzen, als wenn sie ohne Mutter als Vorbild krank werden (Provenza et al., 1993). Produzenten in einigen Gebieten mit akut giftigen Pflanzen lassen neue Tiere die Pflanzen probieren und ihnen dann eine subletale Lösung der giftigen Pflanze in Wasser per Magensonde zuführen, um ihnen beizubringen, die Pflanze zu meiden.

In einigen Fällen kann es sich bei einer giftigen Pflanze um ein neuartiges Lebensmittel handeln, oder Vieh wurde davon abgehalten. Wenn diese Tiere mit Tieren grasen dürfen, die die giftige Pflanze bereitwillig fressen, werden wahrscheinlich bald alle Tiere anfangen, die Pflanze zu fressen. In einer Forschungsstudie (Abbildung 1) wurde eine Gruppe von Rindern darauf trainiert, Rittersporn zu vermeiden, indem ihnen kurz nach dem ersten Fressen von Rittersporn Lithiumchlorid verabreicht wurde. Lithiumchlorid verursacht Übelkeit und Nahrungsmittelaversionen. Die andere Gruppe von Rindern erhielt kein Lithiumchlorid, nachdem sie Rittersporn gefressen hatte, also fraßen sie bereitwillig Rittersporn. Rinder, die darauf trainiert wurden, den Rittersporn zu meiden, fraßen ihn drei Jahre lang nicht. Solange Rinder als getrennte Gruppen weideten, nahmen diejenigen, die darauf trainiert waren, Rittersporn zu vermeiden, keine Bisse von Rittersporn, während Rinder, die Rittersporn nicht abwehrten, 20 % (Jahr 1), 12 % (Jahr 2) und 11 % (Jahr 3) ihrer Bisse nahmen hoher Rittersporn. Schließlich wurden am Ende der Studie die beiden Rindergruppen gemischt und innerhalb von 21 Tagen fraßen alle Rinder Rittersporn, einschließlich derjenigen, die trainiert wurden, Rittersporn zu meiden (Ralphs und Olson, 1990).

Nährstoffe senden gemischte Signale

Während die meisten Toxine Nahrungsmittelaversionen hervorrufen, sind viele toxinreiche Pflanzen auch nahrhaft. Die Aufnahme eines nahrhaften Lebensmittels, das auch Giftstoffe enthält, ist in der Regel zyklisch. Tiere erhöhen die Aufnahme eines nahrhaften, giftigen Futters, bis sie durch das Toxin im Futter krank werden, und verringern dann die Aufnahme des Futters. Nachdem sich das Tier von der Krankheit erholt hat, erhöht es die Aufnahme aufgrund der Rückmeldung der Nährstoffe im Futter wieder und der Zyklus wiederholt sich. Leider essen sie manchmal zu viel und sterben. Rechts ist ein Diagramm der Ritterspornaufnahme durch eine einzelne Kuh über 30 Tage (Pfister et al., 1997).

Toxine müssen einen bestimmten Geschmack haben

Tiere müssen in der Lage sein, entweder das Toxin oder einen mit dem Toxin gepaarten Geschmack zu schmecken, um Veränderungen der Toxinkonzentrationen in Lebensmitteln zu erkennen. Wenn die Toxinkonzentration ansteigt, sich aber der Geschmack der Pflanze nicht ändert, können Tiere den Anstieg nicht erkennen und sie fressen möglicherweise zu viel von der Pflanze. Unter Umständen ändert sich die Konzentration des Toxins nicht, aber seine Verfügbarkeit steigt. Zum Beispiel sind Pflanzen, die cyanogene Glykoside enthalten, für Wiederkäuer relativ unbedenklich. Das Cyanid in diesen Verbindungen wird nicht freigesetzt, bis es mit einem Enzym in der Pflanze interagiert, wenn das Tier die Nahrung kaut oder während der Verdauung. Nach einem Frost platzen jedoch Pflanzenzellmembranen, wodurch sich cyanogene Glykoside und das Enzym vermischen können. Somit ist das gesamte Cyanid in der Pflanze verfügbar, sobald das Tier die Pflanze frisst, was sie sehr giftig macht. Der Geschmack der Pflanze ändert sich nicht, aber die Toxizität nimmt zu (Knight and Walter, 2001).

Stress erhöht die Toxizität

Stress erhöht die Potenz eines Toxins. Zum Beispiel verursachen die Alkaloide im Rittersporn eine Abneigung, aber sie verursachen auch Muskellähmung und Atemversagen. Wenn ein Tier Rittersporn frisst und dann von einem Raubtier oder einem Hirten gestresst wird, funktionieren die Muskeln aufgrund des Giftes im Rittersporn nicht richtig und das Tier stirbt an Atemversagen.

Neue Umgebungen verursachen auch Stress. Die gleiche Dosis eines Toxins hat in einer unbekannten Umgebung eine viel größere Wirkung als in einer vertrauten. Stress verstärkt die Wirkung des Toxins auf das Tier, wahrscheinlich durch Verringerung der Wirksamkeit von Entgiftungsprozessen, ähnlich wie chronischer Stress Immunreaktionen unterdrückt. Daher kann der Verzehr giftiger Pflanzen in Mengen, die in vertrauten Umgebungen subletal sind, in unbekannten Gegenden tödlich sein (Siegel, 1976). In neuen Umgebungen ist es auch weniger wahrscheinlich, dass Tiere neue Lebensmittel ausprobieren, und Abneigungen gegen Lebensmittel verschwinden eher. Wenn also ein neuer Standort neuartige Lebensmittel und vertraute giftige Lebensmittel enthält, können Tiere vertraute giftige Lebensmittel neuartigen Lebensmitteln vorziehen (Burritt und Provenza, 1997).

Mangel an Wasser oder alternativen Nahrungsmitteln

Durstige Tiere haben oft keinen Appetit. Wenn giftige Pflanzen in hoher Dichte in der Nähe von Tränken wachsen, können durstige Tiere, sobald sie trinken, giftige Pflanzen zu sich nehmen, während sie darauf warten, dass der Rest der Herde oder Scharen tränen. Wenn Tiere die Wahl haben, ein giftiges Futter zu sich zu nehmen oder zu verhungern, fressen sie normalerweise giftige Pflanzen. Tiere brauchen nahrhafte Alternativen, wenn giftige Pflanzen vorhanden sind. Beispielsweise starben 1971 1250 Schafe an der übermäßigen Aufnahme von Halogen. Schafe hatten nur begrenzte Wasservorräte und waren hungrig; Infolgedessen fraßen Schafe die 10-fache Menge an Halogeton, um zum Tod zu führen (Abbildung 3) (EPA, 1971). Schafe können etwas Halogeton ohne nachteilige Auswirkungen in ihre Ernährung aufnehmen, vorausgesetzt, Halogen wird langsam zu ihrer Ernährung hinzugefügt, damit sich der Pansen an die Oxalate in Halogeton anpassen kann, und Schafe fressen Halogeton zusammen mit anderen Pflanzen (James und Cronin, 1974).

Tiere auf einer guten Ernährungsebene fressen mit geringerer Wahrscheinlichkeit giftige Pflanzen und können sie besser entgiften, wenn sie sie fressen. Darüber hinaus leiden magere Tiere in schlechter körperlicher Verfassung möglicherweise eher unter den Auswirkungen giftiger Pflanzen als Tiere in durchschnittlicher körperlicher Verfassung. Beim Verzehr giftiger Pflanzen haben Tiere in schlechter körperlicher Verfassung höhere Toxinkonzentrationen in ihrem Blut als Tiere in durchschnittlicher körperlicher Verfassung (Lopez-Ortiz et al., 2004).

Schlussfolgerungen

Manager können Viehverluste aufgrund giftiger Pflanzen möglicherweise reduzieren, wenn sie verstehen, warum Tiere giftigen Pflanzen erliegen. Tiere langsam in Gebiete mit giftigen Pflanzen einzuführen, zu wissen, wie sich das Toxin auf Tiere auswirkt, alternatives Futter und ausreichend Wasser bereitzustellen und giftige Pflanzen in der Nähe von Wasserstellen zu entfernen, trägt zum Schutz der Tiere bei.

Referenzen

Burritt, E. A. und F. D. Provenza. 1991. Fähigkeit von Lämmern, mit einer Verzögerung zwischen der Nahrungsaufnahme zu lernen, und Konsequenzen bei Mahlzeiten, die neuartige und vertraute Lebensmittel enthalten. Appl. Animation. Verhalten Wissenschaft. 32:179-189.

Burritt, E.A. und F.D. Provence. 1997. Wirkung einer neuartigen Umgebung auf die Bildung und Persistenz einer konditionierten Futteraversion und Aufnahme von neuartiger Nahrung durch Schafe. Appl. Animation. Verhalten Wissenschaft. 54:317-325.

EPA. 1971. Der Seep-Todesfall im Januar 1971 in der Nähe von Garrison, Utah. Radiologisches Forschungsprogramm. US Atomic Energy Commission SF 54 373. November 1971.

James, L. F. und E. H. Cronin. 1974. Managementpraktiken zur Minimierung der Todesverluste von Schafen, die auf von Halogeton befallenem Gebiet weiden. J. Reichweitenverwaltung. 27:424–426.

Knight A.P. und Walter R.G. 2001. Ein Leitfaden zur Pflanzenvergiftung von Tieren in Nordamerika. Teton New Media, Jackson, Wyoming.

Lopez-Ortiz S, K.E. Panter, J.A. Pfister und K.L. Launchbaugh. 2004. Die Auswirkung des Körperzustands auf die Disposition von Alkaloiden aus Silberlupine (Lupinus argenteus Pursh) bei Schafen. J. Anim. Wissenschaft. 82:2798-2805.

Pfister, J. A., F. D. Provenza, G. D. Manners, D. R. Gardner und M.H. Ralf. 1997. Tall Larkspur Ingestion:Can Cattle Ingestion unterhalb der toxischen Werte? J.Chem. Ecol. 23:759-777.

Pfister, J.A., Gardner, D.R., Cheney, C.C., Panter, K.E., Hall, J.0. 2010. Die Fähigkeit mehrerer giftiger Pflanzen, Geschmacksaversionen bei Schafen zu konditionieren. Kleiner Rum. Auflösung 90:114-119.

Provenza, F.D., J.J. Lynch und J. V. Nolan. 1993. Die relative Bedeutung von Mutter und Toxikose bei der Auswahl von Lebensmitteln durch Lämmer. J.Chem. Ecol. 19:313-323.

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Siegel, S. 1976. Morphin-Analgetika-Toleranz:Seine Situationsspezifität unterstützt ein Pawlowsches Konditionierungsmodell. Wissenschaft 193:323-325.