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Der spezielle Verdauungsapparat der Wiederkäuer ermöglicht es diesen, selbst schwer verdauliche Pflanzenfasern effizient zu verwerten. Um die Nährstoffe schwer verdaulicher Fasern aufzuschliessen, besitzen Wiederkäuer vier Mägen: Pansen, Netzmagen, Blättermagen, Labmagen. Im grössten davon, dem Pansen, werden Zellbestandteile und schwer verdauliche Gerüstsubstanzen durch Mikroorganismen und deren Enzyme aufgeschlossen.
Stickstoffrecycling des Wiederkäuers
Für die Verwertung der Pflanzenfasern brauchen Mikroorganismen unter anderem Stickstoff. Rund 60 – 90 % des im Pansen anfallenden Stickstoffs werden von Mikroorganismen in Ammoniak umgewandelt. Pansenbakterien konsumieren jedoch nur einen Teil dieses verfügbaren Ammoniaks. Der überschüssige Teil gelangt über den Blutstrom in die Leber und wird dort durch Bildung von Harnstoff «neutralisiert». Harnstoff wird bei den meisten Tierarten über die Nieren als Abfallprodukt ausgeschieden. Wiederkäuer können den in der Leber gebildeten Harnstoff erneut nutzen, indem sie ihn über den Speichel oder die Pansenwand in den Verdauungstrakt zurückführen. Dieses «Stickstoffrecycling» heisst in der Fachsprache «ruminohepatischer Kreislauf» (Pansen-Leber-Kreislauf). Die Evolution bildete die Wiederkäuer somit zu effizienten Stickstoffverwertern, weil sie Stickstoff «recyclen» können. Das Stickstoff-Recycling war für die Vorfahren unserer heutigen domestizierten Wiederkäuer überlebenswichtig, weil nur nährstoffarme und grobfasrige Gräser und Büsche als Nahrung zur Verfügung standen. Den spärlich vorhandenen Stickstoff konnten sie damit mehrmals wieder via Leber in den Pansen zurückführen und so die Harnausscheidung des Stickstoffs auf ein Minimum reduzieren.
Erfolgskonzept mit Tücken
Dieses Stickstoffrecycling ist somit für Wiederkäuer wichtig, welche vorwiegend stickstoffarmes Futter zur Verfügung haben. Für moderne Milchkühe kann dieses Stickstoffrecycling jedoch eine Stoffwechselbelastung darstellen. Stickstoff kann in der heutigen Rindviehfütterung bis zum Überfluss zugegeben werden. Aber je höher der Stickstoffüberschuss, desto mehr Ammoniak gelangt via Pansenwand zur Leber, welche den Ammoniak zu Harnstoff umwandeln muss. Hat die Kuh keinen Bedarf für den Recycling- Stickstoff, wird der unter Energieaufwand hergestellte Harnstoff über den Urin ausgeschieden. Der Rohproteingehalt der Futterration hat einen grossen Einfluss, ob und wie viel des von der Leber hergestellten Harnstoffs recycelt werden kann oder ausgeschieden werden muss (siehe Illustration).
Stickstoffüberschuss vermeiden
Hohe Milchharnstoffwerte sind ein Zeichen dafür, dass die Leber viel Harnstoff erzeugt. Dies deutet wiederum auf einen Rohproteinüberschuss im Pansen hin. Ein Rohproteinüberschuss kann verschiedene Ursachen haben:
– Zu viel Rohprotein in der Ration: Den Kühen wird zu viel Rohprotein gefüttert. Die Mikroorganismen können den überschüssigen Stickstoff nicht verwerten.
– Energiemangel: Die Mikroorganismen haben für die Verwertung des Stickstoffs zu wenig Energie. Der ungenutzte Stickstoff wird als Harnstoff ausgeschieden.
– Störung des Pansenmilieus: Ist das Pansenmilieu gestört (z.B. durch eine chronische Pansenübersäuerung), sind die Mikroorganismen weniger aktiv.
Die Mikroorganismen verwerten somit weniger Pflanzenfasern und Stickstoff. Der unverdaute Stickstoff wird über den ruminohepatischen Kreislauf ausgeschieden. Besonders bei hochleistenden Kühen sollte vermieden werden, dass die Leber zu viel überschüssigen Ammoniak in Harnstoff umwandeln muss. Es soll darauf geachtet werden, dass das Protein-Energie-Verhältniss in der Futterration dem Laktationsstadium entsprechend ausgeglichen und das Pansenmilieu für die Mikroorganismen möglichst günstig ist. Tankmilchproben sind ein geeignetes Hilfsmittel zur Kontrolle des Milchharnstoffwertes in einer Herde. Das Stickstoffrecycling der Wiederkäuer ist ein Geniestreich der Natur. Bei Hochleistungskühen kann es jedoch auch seine Tücken haben. Der Landwirt muss diese Gefahren kennen und wissen, wie er diese meiden kann.