Dieser seltsame Tierversuch könnte den Klimawandel lösen
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Können wir das Vieh zur Toilette erziehen? Möchten wir?
Die Antwort auf diese beiden Fragen lautet Jawohl – und es könnte uns helfen, die Probleme der Wasserverschmutzung und des Klimawandels zu lösen. Rinderurin ist reich an Stickstoff, was zu einer Reihe von Umweltproblemen beiträgt.
Wenn Kühe hauptsächlich im Freien aufgezogen werden, wie dies in Neuseeland und Australien der Fall ist, wird der Stickstoff ihres Urins im Boden abgebaut und es entstehen zwei problematische Stoffe: Nitrat und Protoxid.
Nitrat aus Urinflecken sickert in Seen, Flüsse und Grundwasserleiter (im Gestein enthaltene Grundwasserlachen), verschmutzt das Wasser und trägt zum übermäßigen Wachstum von Unkraut und Algen bei.
Lachgas ist ein lang anhaltendes Treibhausgas, das 300 Mal stärker ist als Kohlendioxid. Dies Konto für etwa 12% der Treibhausgasemissionen Neuseelands, von denen ein Großteil aus dem Agrarsektor stammt.
Wenn Kühe hauptsächlich in Ställen gehalten werden, wie in Europa und Nordamerika, entsteht ein weiteres Schadstoffgas, Ammoniak, wenn sich Stickstoff im Urin mit Kot auf dem Stallboden vermischt.
Wenn jedoch ein Teil des von Rindern produzierten Urins aufgefangen und verarbeitet werden könnte, könnte der darin enthaltene Stickstoff abgeleitet und die Umweltbelastung verringert werden. Aber wie könnte die Urinabscheidung erreicht werden?
An diesem Problem haben wir mit Mitarbeitern des Bundesinstituts für Tiergesundheitsforschung und des Forschungsinstituts für Nutztierbiologie gearbeitet. Unsere Forschung wird heute in der Zeitschrift veröffentlicht Aktuelle Biologie. Es ist Teil der Promotion unserer Kollegin Neele Dirksen. These.
Töpfchentraining (aber ohne Windeln)
In unserem von der VolkswagenStiftung geförderten Forschungsprojekt haben wir Jungrindern das Urinieren an einem bestimmten Ort, also die Benutzung der „Toilette“, nach verhaltenspsychologischen Prinzipien beigebracht.
Die Verhaltenspsychologie sagt uns, dass sich das Verhalten wahrscheinlich wiederholen wird, wenn ihm eine Belohnung oder „Verstärkung“ folgt. So sind wir einen Hund ausbilden kommen, wenn gerufen.
Wenn wir also ein bestimmtes Verhalten fördern wollen, wie zum Beispiel das Urinieren an einem bestimmten Ort, müssen wir dieses Verhalten verstärken. Für unser Projekt haben wir diese Idee ähnlich wie beim Töpfchentraining für Kinder mit einem Verfahren namens „Backward Chaining“ umgesetzt.
Zuerst wurden die Kälber auf den Toilettenbereich, eine Latrine, eingesperrt und beim Wasserlassen mit einem Lieblingsleckerbissen verstärkt. Dies etablierte die Zelle als großartiger Ort zum Urinieren.
Die Kälber wurden dann in eine Gasse außerhalb der Bucht gelegt und wieder verstärkt, um in die Zelle zu gelangen und dort zu urinieren. Wenn das Wasserlassen im Weg begann, wurde es durch einen etwas unangenehmen Wasserstrahl abgeschreckt.
Nach Optimierung des Trainings haben sieben der acht von uns trainierten Kälber das Urinieren in die Latrinenbucht gelernt – und das so schnell wie Menschenkinder.
Die Kälber erhielten nur 15 Tage Training, und die Mehrheit erlernte alle Fähigkeiten beim Wasserlassen von 20-25, was schneller ist als die Toilettentrainingszeit für Kinder von drei und vier Jahren.
Dies hat uns zwei Dinge gezeigt, die vorher nicht bekannt waren.
- Rinder können lernen, auf ihren Urinierungsreflex aufzupassen, weil sie zum Stall umgezogen sind, wenn sie bereit sind, ihn zu benutzen.
- Rinder lernen, das Wasserlassen zu unterdrücken, bis sie am richtigen Ort sind, wenn sie dafür belohnt werden.
Töpfchentraining Rinder: die nächsten Schritte
Unsere Forschung ist ein Proof of Concept. Rinder können ohne allzu große Schwierigkeiten auf die Toilette trainiert werden. Die Erweiterung der Methode für die praktische Anwendung in der Landwirtschaft bringt jedoch zwei weitere Herausforderungen mit sich, die in der nächsten Phase unseres Projekts im Mittelpunkt stehen werden.
Erstens brauchen wir eine Möglichkeit, das Wasserlassen im Latrinengehege zu erkennen und zu verstärken – ohne menschliches Eingreifen.
Es ist wahrscheinlich nichts weiter als ein technisches Problem. Ein elektronischer Sensor für das Urinieren wäre nicht schwer zu entwickeln, und kleine Mengen attraktiver Belohnungen könnten in einem Stift bereitgestellt werden.
Außerdem müssen wir den optimalen Standort und die Anzahl der benötigten Latrinenhütten ermitteln. Dies ist ein besonders schwieriges Problem in Ländern wie Neuseeland, wo Rinder die meiste Zeit in offenen Buchten statt in Scheunen verbringen.
Ein Teil unserer zukünftigen Forschung wird es erfordern zu verstehen, wie weit Rinder bereit sind zu gehen, um einen Stall zu benutzen. Und es bleibt noch viel zu tun, um zu verstehen, wie man diese Technik am besten bei Tieren in Innen- und Außenzuchtkontexten anwenden kann.
Wir wissen, dass Stickstoff im Urin von Rindern sowohl zur Wasserverschmutzung als auch zum Klimawandel beiträgt, und Toilettentraining bei Rindern kann diese Auswirkungen reduzieren.
Je mehr Urin wir auffangen können, desto weniger müssen wir die Zahl der Rinder reduzieren, um die Emissionsziele zu erreichen – und desto weniger müssen wir bei der Verfügbarkeit von Milch, Butter, Käse und Fleisch für Rinder Kompromisse eingehen.
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht auf Die Unterhaltung durch Douglas Elliffe und Lindsay Matthews an der Universität Auckland. Lies es Originalartikel hier.
