Projekt


Quantifizierung der Methanemissionen bei Rindern mit Hilfe des fäkalen Biomarkers Archaeol (MethanA)

Kontakt: Prof. Dr. Cornelia C. Metges

Laufzeit: 2013-2017

Förderung: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft

Zusammenfassung:
Die Methan-Emissionen aus der deutschen Landwirtschaft gehen zum Großteil auf die Rinderhaltung zurück, wobei Milchkühe mit einem Anteil von 77% die bedeutendsten Emittenten sind. Das klimaschädliche Gas Methan entsteht hauptsächlich bei der Verdauung von pflanzlicher Rohfaser im Pansen von Wiederkäuern, die die Hauptverursacher für Methanemissionen aus der Tierhaltung darstellen. An der Umwandlung von Futterbestandteilen zu Methan sind methanogene Archaea beteiligt. Im vorliegenden Projekt wurde die GC-MS-Analytik des Archaea-Membranlipids Archaeol, dass mit dem Kot von Rindern ausgeschieden wird, etabliert und verbessert, sowie seine Eignung als indirekter Marker der tierindividuellen Methanemission geprüft. Dazu wurde an 10 laktierenden Deutsch-Holstein-Kühen aus der Versuchsherde Karkendamm der CAU Kiel in den Respirationskammern des Leibniz-Instituts für Nutztierbiologie (FBN) die tierindividuelle Methanemission und die Archaeolkonzentration in parallel gesammelten Kotproben bestimmt. Es wurde Praktikabilität, Reproduzierbarkeit und Präzision verschiedener analytischer Methoden zur Extraktion und massenspektrometrischen Quantifizierung von fäkalem Archaeol untersucht und verglichen. Wir konnten zeigen, dass die Lipidextraktionsprozedur mittels Ultraschall arbeitsaufwändiger und um die Hälfte weniger effizient ist als die Soxhletextraktion für die Archaeolausbeute. Das mittels positiver chemischer Ionisierung erzeugte Archaeol-Molekülion eignete sich am besten für die massenspektrometrische Quantifizierung. Wir konnten bestätigen, dass in praxisrelevanten Futtermitteln kein Archaeol nachweisbar ist. Weiterhin ergaben unsere Untersuchungen, dass die intraindividuellen Variabilität der Archaeolkonzentration im Kot von Milchkühen, die dieselbe Futterration erhielten, nicht unerheblich ist und die Archaeolkonzentration im Panseninhalt geringer ist als im Kot. Die Kinetik der fäkalen Archaeol-Konzentration hängt vom Zeitpunkt der Futteraufnahme und der aufgenommenen Futtermenge ab, was wir erstmalig zeigen konnten. Der Verlauf der Archaeol-Konzentration im Laktationsverlauf weist ebenfalls auf eine Abhängigkeit von der Futteraufnahmemenge und der Rationszusammensetzung hin. Weitere systematische Untersuchungen zur Kinetik der fäkalen Archaeolausscheidung bei Milchkühen sind notwendig, bevor die Eignung von Archaeol als indirekter Marker für den Methanausstoß feststeht.