Methoden zur Bestimmung des Nährstoff- und Energiebedarfs
Für viele Tierarten wird der Nährstoff- und Energiebedarf über Tierversuche ermittelt. Hierfür gibt es verschiedene Methoden.
Nährstoffbedarf
Dosis-Effekt-Versuche
Bei dieser Methose werden Dosen verschiedener Nährstoffe variiert und die Wirkung zur Einschätzung des Bedarfs genutzt.
Zunahme und Leistung
Zunahmen wachsender Tiere, sonstige Leistung, Nährstoffgehalte in Blut und anderen Geweben sowie Parameter wie z.B. Enzymaktivität der Bedarfseinschätzungen. Auf diese Weise werden Essentialität und mögliche toxische Wirkung ermittelt.
Energiebedarf
Der Energiebedarf eines Tieres ist nicht einfach zu ermitteln. Es kommen viele Variationsfaktoren wie z.B. Rasse, Körperform, dem Haarkleid und Temperament ins Spiel.
Wissenschaftlich wurden und werden verschiedene Methoden angewandt um den Energiebedarf zu bestimmen.
- Messung der Wärmeproduktion
- Messung der aufgenommenen Energie und des Körpergewichtes
- Doppelt markiertes Wasser
Messung der aufgenommenen Energie und des Körpergewichts
1. Ethologisch
Bei dieser Methode wird durch Beobachtung des natürlichen Fressverhaltens bei gleichbleibendemKörpergewicht versucht Rückschlüsse auf den Energiebedarf des Tieres zu ziehen.
Diese Methode wurde Beispielsweise bei wildlebenden Katzen angewandt. MacDONALD et al. (1984) geht für eine Katze von einer Aufnahme von ca. 12 Mäusen pro Tag auf. Jede Maus hat ein Bruttoenergiegehalt von ca. 125 kJ. Daraus wurde die tägliche Bruttoenergieaufnahme berechnet die wildlebende Katze benötigen um ihr Gewicht zu halten.
Angewendet wird die Methode wissenschaftlich in Perioden in denen das Gewicht konstant gleich bleibt.
2. Empirisch
Im Sinne von „Try and error“ wird davon ausgegangen, dass die Energiezufuhr dann bedarfsdeckend ist, wenn es bei normaler artgerechter Haltung weder zu einem Gewichtsverlust noch zur Entwicklung von Übergewicht kommt.
Messung der Wärmeproduktion
1. Direkte Kalorimetrie
Die Energie gewinnt ein Tier durch die Verbennung von Nahrungsstoffen. Somit wird alle vom Tier umgesetzte Energie als Wärme nach außen abgegeben. Diese kann mit verschiedenen Methoden gemessen werden.
- Eiskalorimeter: Es wird die Schmelzwärme des abfließenden Wassers berechnet. Einfach zu handhaben, allerdings nur bei 0°C Umgebungstemperatur möglich
- Wärmefalle: Das Tier sitzt in einer Wärmeisolierten Box. Die Wärme welche über die Belüftung abtransportiert wird wird gemessen. Wird mit einem Gradientenkalorimeter gemessen entfällt bei dieser Methode die sonst anfallende zeitliche Trägheit der Messung
2. Indirekte Kalorimetrie
Wie bei der direkten Kalorimetrie wird die Wärmeproduktion des Körpers zur Messung des Energiebedarf genutzt. Allerdings wird die Wärmeabgabe über den Stoffumsatz berechnet. Hierfür erfolgt eine Messung von Gaswechseldaten wie Sauerstoffverbrauch, Kohlendioxidabgabe und Harnstickstoffgehalt.
Es gilt folgende allgemeine Reaktion:
Nahrung + Sauerstoff → Kohlendioxid + Wasser + Energie
Bei dieser Methode wurden Unterschiede abhängig von der Haltungs- und damit bei Bewegungsmöglichkeiten festgestellt.
Energieverbrauchsmessung mit doppelt markiertem Wasser
Diese Methode basiert auf der Bestimmung des Energiegehaltes durch die Messung der Abgabe an Kohlenstoffdioxid. Nach einer subkutane Injektion von doppelt markiertem Wasser werden Blut- oder Harnproben entnommen.
Die Tiere enthalten eine definierte Menge Wasser aus stabilen Isotope (D²18^O. Anschließend bestimmt man die Verdünnung der Isotope im Körperwasser und die Auswaschrate aus der Körperflüssigkeit über mehrere Tage. Die Auswaschrate von D entspricht dem Wasserumsatz und die Auswaschrate von 18^O ermögicht die Berechnung der Kohlendioxid-Produktion.
Bei freilebenden Tieren findet diese Methode selten Anwendung, da es schwierig ist, das Gesamtkörperwasser exakt zu bestimmen.
Quellen
Kamphues, J.; Coenen, M.; Kienzle, E. (2004): Supplemente zu Vorlesungen und Übungen in der Tierernährung. Alfeld-Hannover: M. & H. Schaper. 10. Aufl. ISBN 3-7944-0205-7
Edtstadtler-Pietsch G. (2003): Untersuchungen zum Energiebedarf von Katzen, Wien
Schade L. (2006): Untersuchungen zum Energiestoffwechsel von trächtigen Katzen, Zürich