Tierische Erzeugung und Klimawandel: Auswirkungen und Anpassungen aus Sicht der Tierernährung

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1 Institut für Tierernährung Tierische Erzeugung und Klimawandel: Auswirkungen und Anpassungen aus Sicht der Tierernährung Sven Dänicke Friedrich-Loeffler-Institut Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit (FLI) Institut für Tierernährung Bundesallee Braunschweig

2 Institut für Tierernährung Thermoneutrale Zone und Thermoregulation (schematisch, Kadzere et al., 2002) Cold zone Death due to cold LCT Thermoneutral zone Death due to heat UCT Hot zone Cool zone Thermal comfort Warm zone Heat production rate Hypothermia Hyperthermia Core body temperature Environmental temperature

3 Body/skin temperature [ C] Respiration rate [per minute] Institut für Tierernährung Effects of the thermal environment on rectal temperature ( ), skin temperature ( ) and respiration rate (Breaths per minute; ) of sheep (Lohölter et al., 2012) Ambient temperature [ C]

4 Fermentationswärme Nettoenergie (NE) Treibhauseffekt Bruttoenergie (GE) Verdauliche Energie (DE) Kotenergie Treibhauseffekt N 2 O CH 4 Umsetzbare Energie (ME) Harnenergie 1 q=me/ge k f Fett (NE f ) Energieerhaltungsbedarf (EMR) k p Protein (NE p ) k l Laktation (NEL) Wärmeproduktion (HP)

5 Fütterungsmaßnahmen, welche die Wärmebildung durch das Tier reduzieren bzw. Wärmeabgabe erleichtern können Maßnahme Beispiel Wirkung/Wirkmechanismus Fütterungstechnik Rohfaseranteils Proteinanteils Erhöhung des Futterfettanteils Nutzung von Zusatzstoffen Vermeidung von unerwünschten Stoffen Fütterung während der kühleren Abend- und Nachtstunden Gekühltes Tränkwasser Weniger Heu, mehr Kraftfutter Weniger Sojaschrot Sojaöl, Kokosfett, Nicht-Stärke- Kohlenhydrat-spaltende Futterenzyme Konjugierte Linolsäuren (CLA) Niacin Mutterkornalkaloide Die durch die Fütterung induzierte Wärme kann durch einen höheren Temperaturgradienten besser an die Umgebung abgegeben werden Aufgenommenes gekühltes Tränkwasser kann mehr Körperwärme aufnehmen Verminderung der Fermentations- und Verdauungswärme Verminderung von Stoffwechselwärme für die N-Ausscheidung Über eine erhöhte Fettverdaulichkeit entstehen weniger Verluste bei der Verwertung der Energie im Stoffwechsel Erhöhte Hautdurchblutung durch Weiterstellung der peripheren Blutgefäße Verminderte Hautdurchblutung durch Engerstellung der peripheren Blutgefäße -Diese Maßnahmen tragen gleichzeitig dazu bei, den durch Wärmestress bedingten Rückgang im Futterverzehr abzumildern. -Dabei sind die Deckung des Energie- und Nährstoffbedarfs sowie ernährungsphysiologische Restriktionen zu beachten.

6 Fütterungsmaßnahmen, welche die Wärmebildung durch das Tier reduzieren bzw. Wärmeabgabe erleichtern können Maßnahme Beispiel Wirkung/Wirkmechanismus Fütterungstechnik Rohfaseranteils Proteinanteils Erhöhung des Futterfettanteils Nutzung von Zusatzstoffen Vermeidung von unerwünschten Stoffen Fütterung während der kühleren Abend- und Nachtstunden Gekühltes Tränkwasser Weniger Heu, mehr Kraftfutter Weniger Sojaschrot Sojaöl, Kokosfett, Nicht-Stärke- Kohlenhydrat-spaltende Futterenzyme Konjugierte Linolsäuren (CLA) Niacin Mutterkornalkaloide Die durch die Fütterung induzierte Wärme kann durch einen höheren Temperaturgradienten besser an die Umgebung abgegeben werden Aufgenommenes gekühltes Tränkwasser kann mehr Körperwärme aufnehmen Verminderung der Fermentations- und Verdauungswärme Verminderung von Stoffwechselwärme für die N-Ausscheidung Über eine erhöhte Fettverdaulichkeit entstehen weniger Verluste bei der Verwertung der Energie im Stoffwechsel Erhöhte Hautdurchblutung durch Weiterstellung der peripheren Blutgefäße Verminderte Hautdurchblutung durch Engerstellung der peripheren Blutgefäße -Diese Maßnahmen tragen gleichzeitig dazu bei, den durch Wärmestress bedingten Rückgang im Futterverzehr abzumildern. -Dabei sind die Deckung des Energie- und Nährstoffbedarfs sowie ernährungsphysiologische Restriktionen zu beachten.

7 Fermentationswärme Nettoenergie (NE) Treibhauseffekt Bruttoenergie (GE) Verdauliche Energie (DE) Kotenergie Treibhauseffekt N 2 O CH 4 Umsetzbare Energie (ME) Harnenergie 1 q=me/ge k f Fett (NE f ) Energieerhaltungsbedarf (EMR) k p Protein (NE p ) k l Laktation (NEL) Wärmeproduktion (HP)

8 Verteilung der Bruttoenergie in einer 600 kg schweren Kuh mit 40 kg Milchleistung bei einem Milchfettgehalt von 4% (Tyrell, 1985 zit. von Coppock) 00% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Kotenergie 35.3% Methanenergie 5.3% Harnenergie 2.8% Wärmeenergie 31.1% Milchenergie 25.5%

9 Partitionierung der Wärmeproduktion einer 600 kg schweren Kuh mit 40 kg Milchleistung bei einem Milchfettgehalt von 4% (Tyrell, 1985 zit. von Coppock) 00% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Erhaltung 23.5% Verdauung 12.2% Fermentation 8.3% Milchbildung 52.9% Bildung und Exkretion von Kot und Harn 3%

10 Institut für Tierernährung Methanenergie und Fermentationswärme in Abhängigkeit vom Kraftfutteranteil in der täglichen Ration von Milchkühen (nach verschiedenen Literaturquellen) Kraftfutteranteil (%) Methanenergie (% der Bruttoenergie) Fermentationswärme (% der Bruttoenergie)

11 Institut für Tierernährung Wärmestress bei Milchkühen in Abhängigkeit vom THI (Temperatur-Feuchtigkeit-Index)

12 Einfluss des THI auf die tierindividuellen tageszeitlichen Schwankungen im Pansen-pH-Wert und in der Pansentemperatur (Lohölter et al., 2012) Pansen-pH Pansentemperatur ( C) Kuh 711 Kuh Kuh 711 Kuh 716 THI = 73 Kuh 711 Kuh Tageszeit [h] Kuh 711 Kuh 716 THI = 64 Pfeile kennzeichnen Wasseraufnahme

13 Fütterungsmaßnahmen, welche die Wärmebildung durch das Tier reduzieren bzw. Wärmeabgabe erleichtern können Maßnahme Beispiel Wirkung/Wirkmechanismus Fütterungstechnik Rohfaseranteils Proteinanteils Erhöhung des Futterfettanteils Nutzung von Zusatzstoffen Vermeidung von unerwünschten Stoffen Fütterung während der kühleren Abend- und Nachtstunden Gekühltes Tränkwasser Weniger Heu, mehr Kraftfutter Weniger Sojaschrot Sojaöl, Kokosfett, Nicht-Stärke- Kohlenhydrat-spaltende Futterenzyme Konjugierte Linolsäuren (CLA) Niacin Mutterkornalkaloide Die durch die Fütterung induzierte Wärme kann durch einen höheren Temperaturgradienten besser an die Umgebung abgegeben werden Aufgenommenes gekühltes Tränkwasser kann mehr Körperwärme aufnehmen Verminderung der Fermentations- und Verdauungswärme Verminderung von Stoffwechselwärme für die N-Ausscheidung Über eine erhöhte Fettverdaulichkeit entstehen weniger Verluste bei der Verwertung der Energie im Stoffwechsel Erhöhte Hautdurchblutung durch Weiterstellung der peripheren Blutgefäße Verminderte Hautdurchblutung durch Engerstellung der peripheren Blutgefäße -Diese Maßnahmen tragen gleichzeitig dazu bei, den durch Wärmestress bedingten Rückgang im Futterverzehr abzumildern. -Dabei sind die Deckung des Energie- und Nährstoffbedarfs sowie ernährungsphysiologische Restriktionen zu beachten.

14 Fermentationswärme Nettoenergie (NE) Treibhauseffekt Bruttoenergie (GE) Verdauliche Energie (DE) Kotenergie Treibhauseffekt N 2 O CH 4 Umsetzbare Energie (ME) Harnenergie 1 q=me/ge k f Fett (NE f ) Energieerhaltungsbedarf (EMR) k p Protein (NE p ) k l Laktation (NEL) Wärmeproduktion (HP)

15 % Institut für Tierernährung Futterfette verringern beim Broiler den Anteil der Wärmebildung, der aus der Verwertung der umsetzbaren Energie für die Produktbildung (Energieansatz im Lebendmassezuwachs) resultiert (Dänicke et al., 2001) ohne Fettzusatz 12% Sojaöl 12% Kokosfett * Signifikant von der Kontrolle (ohne Fettzusatz) verschieden (p<0.05) * *

16 Fütterungsmaßnahmen, welche die Wärmebildung durch das Tier reduzieren bzw. Wärmeabgabe erleichtern können Maßnahme Beispiel Wirkung/Wirkmechanismus Fütterungstechnik Rohfaseranteils Proteinanteils Erhöhung des Futterfettanteils Nutzung von Zusatzstoffen Vermeidung von unerwünschten Stoffen Fütterung während der kühleren Abend- und Nachtstunden Gekühltes Tränkwasser Weniger Heu, mehr Kraftfutter Weniger Sojaschrot Sojaöl, Kokosfett, Nicht-Stärke- Kohlenhydrat-spaltende Futterenzyme Konjugierte Linolsäuren (CLA) Niacin Mutterkornalkaloide Die durch die Fütterung induzierte Wärme kann durch einen höheren Temperaturgradienten besser an die Umgebung abgegeben werden Aufgenommenes gekühltes Tränkwasser kann mehr Körperwärme aufnehmen Verminderung der Fermentations- und Verdauungswärme Verminderung von Stoffwechselwärme für die N-Ausscheidung Über eine erhöhte Fettverdaulichkeit entstehen weniger Verluste bei der Verwertung der Energie im Stoffwechsel Erhöhte Hautdurchblutung durch Weiterstellung der peripheren Blutgefäße Verminderte Hautdurchblutung durch Engerstellung der peripheren Blutgefäße -Diese Maßnahmen tragen gleichzeitig dazu bei, den durch Wärmestress bedingten Rückgang im Futterverzehr abzumildern. -Dabei sind die Deckung des Energie- und Nährstoffbedarfs sowie ernährungsphysiologische Restriktionen zu beachten.

17 % Institut für Tierernährung Nicht-Stärke-Kohlenhydratspaltende Futterenzyme verringern über eine verbesserte Fettverdaulichkeit beim Broiler den Anteil der Wärmebildung, der aus der Verwertung der umsetzbaren Energie für die Produktbildung (Energieansatz im Lebendmassezuwachs) resultiert (Dänicke et al., 1999) * 0 Ohne Enzym Mit Enzym * Signifikant von der Kontrolle (ohne Enzym) verschieden (p<0.05)

18 Fütterungsmaßnahmen, welche die Wärmebildung durch das Tier reduzieren bzw. Wärmeabgabe erleichtern können Maßnahme Beispiel Wirkung/Wirkmechanismus Fütterungstechnik Rohfaseranteils Proteinanteils Erhöhung des Futterfettanteils Nutzung von Zusatzstoffen Vermeidung von unerwünschten Stoffen Fütterung während der kühleren Abend- und Nachtstunden Gekühltes Tränkwasser Weniger Heu, mehr Kraftfutter Weniger Sojaschrot Sojaöl, Kokosfett, Nicht-Stärke- Kohlenhydrat-spaltende Futterenzyme Konjugierte Linolsäuren (CLA) Niacin Mutterkornalkaloide Die durch die Fütterung induzierte Wärme kann durch einen höheren Temperaturgradienten besser an die Umgebung abgegeben werden Aufgenommenes gekühltes Tränkwasser kann mehr Körperwärme aufnehmen Verminderung der Fermentations- und Verdauungswärme Verminderung von Stoffwechselwärme für die N-Ausscheidung Über eine erhöhte Fettverdaulichkeit entstehen weniger Verluste bei der Verwertung der Energie im Stoffwechsel Erhöhte Hautdurchblutung durch Weiterstellung der peripheren Blutgefäße Verminderte Hautdurchblutung durch Engerstellung der peripheren Blutgefäße -Diese Maßnahmen tragen gleichzeitig dazu bei, den durch Wärmestress bedingten Rückgang im Futterverzehr abzumildern. -Dabei sind die Deckung des Energie- und Nährstoffbedarfs sowie ernährungsphysiologische Restriktionen zu beachten.

19 Körpertemperatur ( C) Atemfrequenz (min -1 ) Institut für Tierernährung Konjugierte Linolsäuren (CLA) verursachen weniger Verluste bei der Verwertung der Energie im Stoffwechsel von Milchkühen (Liu et al., 2008) * * Basaldiät Basaldiät+ 100 g CLA/d Basaldiät Basaldiät+ 100 g CLA/d 72 * Signifikant von der Kontrolle (Basaldiät) verschieden (p<0.05) THI: ~ 66-88

20 Einfluss des THI und der Fütterung von CLA auf die Körperkerntemperatur von Milchkühen (unveröffentlicht) Rektaltemperatur ( C) Kontrolle (ohne CLA) Kontrolle oder CLA CLA THI

21 Fütterungsmaßnahmen, welche die Wärmebildung durch das Tier reduzieren bzw. Wärmeabgabe erleichtern können Maßnahme Beispiel Wirkung/Wirkmechanismus Fütterungstechnik Rohfaseranteils Proteinanteils Erhöhung des Futterfettanteils Nutzung von Zusatzstoffen Vermeidung von unerwünschten Stoffen Fütterung während der kühleren Abend- und Nachtstunden Gekühltes Tränkwasser Weniger Heu, mehr Kraftfutter Weniger Sojaschrot Sojaöl, Kokosfett, Nicht-Stärke- Kohlenhydrat-spaltende Futterenzyme Konjugierte Linolsäuren (CLA) Niacin Mutterkornalkaloide Die durch die Fütterung induzierte Wärme kann durch einen höheren Temperaturgradienten besser an die Umgebung abgegeben werden Aufgenommenes gekühltes Tränkwasser kann mehr Körperwärme aufnehmen Verminderung der Fermentations- und Verdauungswärme Verminderung von Stoffwechselwärme für die N-Ausscheidung Über eine erhöhte Fettverdaulichkeit entstehen weniger Verluste bei der Verwertung der Energie im Stoffwechsel Erhöhte Hautdurchblutung durch Weiterstellung der peripheren Blutgefäße Verminderte Hautdurchblutung durch Engerstellung der peripheren Blutgefäße -Diese Maßnahmen tragen gleichzeitig dazu bei, den durch Wärmestress bedingten Rückgang im Futterverzehr abzumildern. -Dabei sind die Deckung des Energie- und Nährstoffbedarfs sowie ernährungsphysiologische Restriktionen zu beachten.

22 C Effect of Rumen Protected Niacin on Vaginal Temperature in Lactating Dairy Cows Subjected to Acute Heat Stress (Zimbelman et al., 2008) without supplements with rumen protected Niacin Hour

23 Relationship between conception rate and THI (Zimbelman et al., 2008)

24 Fütterungsmaßnahmen, welche die Wärmebildung durch das Tier reduzieren bzw. Wärmeabgabe erleichtern können Maßnahme Beispiel Wirkung/Wirkmechanismus Fütterungstechnik Rohfaseranteils Proteinanteils Erhöhung des Futterfettanteils Nutzung von Zusatzstoffen Vermeidung von unerwünschten Stoffen Fütterung während der kühleren Abend- und Nachtstunden Gekühltes Tränkwasser Weniger Heu, mehr Kraftfutter Weniger Sojaschrot Sojaöl, Kokosfett, Nicht-Stärke- Kohlenhydrat-spaltende Futterenzyme Konjugierte Linolsäuren (CLA) Niacin Mutterkornalkaloide Die durch die Fütterung induzierte Wärme kann durch einen höheren Temperaturgradienten besser an die Umgebung abgegeben werden Aufgenommenes gekühltes Tränkwasser kann mehr Körperwärme aufnehmen Verminderung der Fermentations- und Verdauungswärme Verminderung von Stoffwechselwärme für die N-Ausscheidung Über eine erhöhte Fettverdaulichkeit entstehen weniger Verluste bei der Verwertung der Energie im Stoffwechsel Erhöhte Hautdurchblutung durch Weiterstellung der peripheren Blutgefäße Verminderte Hautdurchblutung durch Engerstellung der peripheren Blutgefäße -Diese Maßnahmen tragen gleichzeitig dazu bei, den durch Wärmestress bedingten Rückgang im Futterverzehr abzumildern. -Dabei sind die Deckung des Energie- und Nährstoffbedarfs sowie ernährungsphysiologische Restriktionen zu beachten.

25 Institut für Tierernährung Eine gezielte Mutterkornalkaloidgehaltes des Futters von Milchkühen vermindert die Wärmebelastung bei höheren Außentemperaturen (Schumann et al., 2008) Kühe gefüttert mit: Basaldiät Basaldiät + Mutterkornalkaloide 0

26 Fermentationswärme Nettoenergie (NE) Treibhauseffekt Bruttoenergie (GE) Verdauliche Energie (DE) Kotenergie Treibhauseffekt N 2 O CH 4 Umsetzbare Energie (ME) Harnenergie 1 q=me/ge k f Fett (RE f ) Energieerhaltungsbedarf (EMR) k p Protein (RE p ) k l Laktation (NEL) Wärmeproduktion (HP)

27 Institut für Tierernährung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!