Massensterben von Weidetieren, ausgelöst durch giftige Gräser: Solche Schlagzeilen kennt man vor allem aus Übersee. Ob diese Gefahr auch in deutschen Wiesen steckt, haben Würzburger Tierökologen erforscht.
,,Vorsicht Gift - Gefahr auf der Pferdeweide! Warum das Pferdeparadies den Tod bedeuten kann": Wer im Internet die Seiten von Pferdehaltern und Pferdeliebhabern liest, könnte danach seine Umgebung mit ganz neuen Augen sehen. Denn das, was er bisher für den Inbegriff einer unbelasteten Natur gehalten hat - sattgrüne Wiesen, auf denen die Grashalme sich sanft im Wind wiegen - ist demnach in Wirklichkeit ein Hort zahlreicher giftiger Substanzen, die Pferde, Rinder und Schafe in Lebensgefahr bringen.
Ob diese Aussagen für Deutschland stimmen, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) in Kooperation mit Wissenschaftlern aus den USA untersucht. Die Doktorandin Veronika Vikuk und ihr Betreuer, Professor Jochen Krauß, haben dafür das Vergiftungspotenzial von 13 Grasarten in drei Regionen Deutschlands bestimmt. Ihre Ergebnisse, die sie jetzt in der Fachzeitschrift Applied and Environmental Microbiology veröffentlicht haben, zeigen: Auch in Deutschland finden sich giftige Substanzen in Gräsern. Die Gefahr, dass sich Tiere auf der Weide massenhaft vergiften, ist jedoch gering. Und mit vergleichsweise einfachen Mitteln lässt sie sich weiter reduzieren.
Ein Pilz produziert die Giftstoffe
Dabei sind es eigentlich gar nicht die Gräser, die das Leben von Pferden und anderen Weidetieren in Gefahr bringen: ,,Gräser können in Symbiose mit endophytischen Pilzen leben. Diese Pilze sind in der Lage, sogenannte Alkaloide zu produzieren, die für Weidevieh giftig sein können", beschreibt Veronika Vikuk das Problem. Endophytisch bedeutet: Der Pilz lebt innerhalb der Pflanze, er ist von außen zumeist unsichtbar. Von dieser engen Symbiose profitieren beide Partner: Der Pilz erhält von der Pflanze Nährstoffe, die Pflanze wird im Gegenzug resistenter gegen Stressfaktoren, wie beispielsweise Fraßfeinde, oder Trockenheit. Droht Gefahr, kann das Weidegras den Pilz dazu animieren, verstärkt Giftstoffe zu produzieren. Diese halten die Tiere davon ab, die Pflanze zu fressen.
,,Diese Symbiose wurde vor allem durch Vergiftungsereignisse bei Weidevieh, wie Schafen oder Kühen, in Neuseeland, Australien und Nordamerika bekannt", erklärt Jochen Krauß. Rund 100.000 Tiere sollen 2002 in Australien daran gestorben sein; die jährlichen Kosten für die Landwirtschaft werden auf zwei Milliarden Dollar geschätzt. Allerdings betrachten nicht alle den Pilz als Gefahr: Aus Sicht von Pflanzenzüchtern ist die Symbiose von einigen Rasengräsern und speziellen Pilzen erwünscht, immerhin erhöht sie dessen Stressresistenz und verbessert den Ertrag. Saatgut wird deshalb heute teilweise gezielt mit speziellen Endophyten besiedelt.
Gift in fünf Grasarten entdeckt
,,In Europa gibt es bisher nur wenige Berichte über solche Vergiftungen von Weidevieh", sagt Veronika Vikuk. Wie hoch die Infektionsraten verschiedener Gräser in Deutschland sind und welche Giftstoffe diese produzieren, sei allerdings bisher weitestgehend unbekannt. Das ändert sich mit der jetzt von dem internationalen Forscherteam veröffentlichten Studie. Sie liefert erstmals einen umfassenden Überblick über Infektionsraten sowie Alkaloidproduktion in Gräsern in Deutschland, die mit Epichloë-Pilzen infiziert sind. Demnach sind fünf der untersuchten 13 Grasarten mit verschiedenen Epichloë-Pilzen infiziert. Sie produzieren für Insekten und Wirbeltiere toxische Giftstoffe. Wie hoch die Konzentrationen sind und ob diese schon lebensbedrohlich für die Tiere sind, untersucht das Forscherteam zur Zeit noch.
Für seine Studie hat das internationale Forscherteam in den Gräsern die An- beziehungsweise Abwesenheit verschiedener Gene bestimmt, die für die Produktion der Alkaloide nötig sind. Anschließend hat es im Labor analysiert, welche Alkaloide tatsächlich produziert werden, um so ein mögliches Vergiftungspotential abzuschätzen. Diese Methode eignet sich seiner Meinung nach gut, um den Endophyten-Status auf Weideflächen zu überprüfen und regelmäßig zu kontrollieren. So könnten mögliche Vergiftungen auch in Zukunft vermieden werden.
Eine höhere Diversität senkt die Gefahr
In einem Punkt können Vikuk und Krauß allerdings Entwarnung geben: ,,Wir konnten nachweisen, dass das Startgen für die Herstellung von Ergovalin, einer für Wirbeltiere toxischen Substanz, im heimischen Deutschen Weidelgras weitestgehend fehlt und dass die Substanz auch tatsächlich nicht produziert wird", sagt Vikuk. Diese Information könnte vor allem Saatgutentwickler interessieren, die die Vorteile der Pilzinfektion nutzen, gleichzeitig aber die negativen Effekte auf Weidetiere vermeiden wollen. Ein weiteres Wirbeltiergift im Deutschen Weidelgras, Lolitrem B, ist davon aber unbeeinflusst und kommt in toxischen Konzentrationen vor.
Die Gefahr einer Vergiftung von Pferden, Rindern oder Schafen lässt sich nach Ansicht der Wissenschaftler allerdings vergleichsweise leicht verringern: ,,Landwirte sollten darauf achten, die Diversität auf Weiden zu erhöhen und Monokulturen, vor allem vom Deutschen Weidelgras zu vermeiden", sagt Jochen Krauß. Ein Massensterben von Tieren trete insbesondere dort auf, wo die Tiere mangels Alternativen gezwungen sind, das giftige Gras zu fressen. Auf Wiesen mit unterschiedlichen Pflanzenarten könnten sie auf andere Gräser ausweichen und damit hohe Giftkonzentrationen vermeiden.
Eine höhere Diversität sei auch angesichts der Klimaerwärmung angeraten. Schließlich sind Gräser, die mit endophytischen Pilzen in Symbiose leben, bei steigenden Temperaturen und zunehmenden Dürreperioden im Vergleich zu Gräsern ohne Pilzbefall aufgrund ihrer höheren Stressresistenz im Vorteil. Ohne Eingriffe von außen sei deshalb zu befürchten, dass der Klimawandel auch in Deutschland das Risiko für Vergiftungen von Weidetieren erhöht.
Infection Rates and Alkaloid Patterns of Different Grass Species with Systemic Epichloë Endophytes. Veronika Vikuk, Carolyn A. Young, Stephen T. Lee, Padmaja Nagabhyru, Markus Krischke, Martin J. Mueller, Jochen Krauss. Applied and Environmental Microbiology, DOI: 10.1128/AEM.00465-19
