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StartseiteForschung aktuellDie Klimaschraube im Magen der Milchkuh04.07.2019

RinderzuchtDie Klimaschraube im Magen der Milchkuh

Milchkühe stoßen große Mengen des besonders potenten Treibhausgases Methan aus. Es entsteht, wenn im Pansen das Futter vergärt. Doch nicht jede Kuh trägt gleichermaßen zum Klimawandel bei. Entscheidend sind die Mikroben in ihrem Magen und die steuernden Gene dahinter. Das eröffnet Perspektiven.

Von Lucian Haas

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Eine Milchkuh auf Weide im Nationalpark Kalkalpen, Oberösterreich (Imago)
Milchkühe tragen maßgeblich zum Treibhauseffekt bei. Neuzüchtungen könnten den Methan-Ausstoß verringern (Imago)
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Eine Kuh macht Muh, viele Kühe machen Mühe, heißt es. Aber auch viel Methan. Denn als Nebenprodukt der Verdauung der Wiederkäuer erzeugt eine Bakteriengemeinschaft im ersten Kuhmagen, dem Pansen, große Mengen dieses Treibhausgases.

"Milchkühe produzieren rund 500 Liter Methan pro Tag. Rechnet man alle Wiederkäuer weltweit zusammen, entspricht deren Anteil am Treibhauseffekt dem der gesamten Luftfahrtindustrie."

Milchkühe stoßen ähnlich viel Methan aus wie die gesamte Luftfahrtindustrie

Der Biochemiker John Wallace von der University of Aberdeen erforscht seit Jahren das Mikrobiom der Kühe. Jetzt hat er gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam die Ergebnisse einer besonders groß angelegten Studie vorgelegt. Bei mehr als 1000 Milchkühen in Großbritannien, Italien, Schweden und Finnland erhoben die Wissenschaftler Daten darüber: Wieviel Futter fressen die Tiere, wieviel Milch erzeugen sie damit, und wieviel Methan stoßen sie dabei aus? Zugleich untersuchten sie das Erbgut der Kühe und zudem jeweils die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft in ihrem Pansen. Die Frage dahinter: Gibt es einen Zusammenhang zwischen den Genen, der Milchleistung, dem Methanausstoß und dem Mikrobiom der Tiere?

"Wir konnten zeigen, dass ein Teil des Kern-Mikrobioms durch die Genetik der Kühe bestimmt wird. Wir wissen noch nicht genau, welche Gene das sind. Wir wissen jetzt aber, dass sie einen Einfluss haben. Und das bietet die Chance, künftig Rinder mit Blick auf ihr Mikrobiom zu züchten."

Gene beeinflussen Mikrobiom im Magen der Kühe

Als Kern-Mikrobiom bezeichnet John Wallace eine Gruppe von rund 500 Mikrobenarten, die die Forscher in mehr als 50 Prozent der untersuchten Kühe vorfanden. Bei 39 dieser Arten zeigte sich, dass ihre Vorkommen genetisch bedingt sind und gewissermaßen von den Kühen vererbt werden. Aus den Daten zum Mikrobiom konnten die Wissenschaftler mit Hilfe einer künstlichen Intelligenz sogar bestimmte Genmuster bei den Kühen vorhersagen, aber auch deren Milchleistung und Methanproduktion. Auf Basis solcher Erkenntnisse könnten eines Tages Kühe gezüchtet werden, in deren Pansen weniger Methan entsteht. Alternativ könnte man, unabhängig vom Erbgut der Kühe, eine Art Probiotika einsetzen, um die Methanbildung zu reduzieren.

"Wir könnten die Mägen sehr junger Kälber mit jenen Kern-Bestandteilen des Mikrobioms beimpfen, die für einen geringeren Methanausstoß entscheidend sind. Die Kälber würden dann mit einer optimierten Bakterienzusammensetzung im Pansen aufwachsen."

Auf welche Weise die Kuhgene die Bakterien im Kuhmagen beeinflussen, ist bisher noch ein Rätsel. Eine Theorie: Die Gene bestimmen unter anderem, wieviel Speichel die Kühe bilden. Und der Speichel beeinflusst das Lebensumfeld für die Bakterien im Pansen. Auch die Größe des Pansens und damit die Verweildauer des Futters darin sind genetisch beeinflusst, was ebenso einen Effekt auf das Mikrobiom haben könnte.

"Daneben besteht auch noch die Möglichkeit, dass es ganz spezifische Interaktionen zwischen den Kuhgenen und einzelnen Mikrobenspezies geben könnte. Das ist für künftige Forschungen besonders spannend."

Methan-Steuer für Milchbauern?

Bis der Klimaschutz eine direkte Rolle bei der Rinderzüchtung spielt, dürften allerdings noch viele Jahre vergehen. Und dann stellt sich immer noch die Frage, inwieweit die Bauern überhaupt bereit wären, auf gezielte Züchtung oder andere Methoden zur Methan-Reduktion bei den Kühen zu setzen. Denn einen wirtschaftlichen Vorteil in Form einer höheren Milchproduktion hätten sie dadurch nicht. Auch das hat die Studie gezeigt.

 "Man bräuchte also eine andere Form des Anreizes für die Bauern. Vielleicht in Form einer Art Strafe für die Produktion von Treibhausgasen – eine Methan- oder Kohlenstoff-Steuer oder so etwas. Das möchte ich aber nicht entscheiden, das ist etwas für Politiker."

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