Overview of research projects

Funding: GIZ Project no.: 13.1432.7.-001.00 Contract no.: 81170269

Project Details:
Development of an improved vaccine for progressive control of Contagious Bovine Pleuropneumonia"

This proposal is part of an ambitious multi-stage process. The ultimate goal is to develop and make available better vaccine for contagious bovine pleuro pneumonia (CBPP), which are significantly better than those currently available. The data obtained as part of the validation of the improved tests will also enable existing epidemiological models of CBPP transmission to be enhanced. The improved epidemiological models will enable the formulation of new, more appropriate and evidence-based control policies. The main output will be the identification of pathogen molecules that could be used for designing more effective vaccines. That will be achieved by comparing the in vitro and in vivo proteome of MmmSC (2 dimensional electrophoresis and mass spectrometry) and by functional inhibition studies using a panel of monoclonal antibodies (MAbs).The project is carried out in Kenya, Germany and Namibia.

Results:

Overall this project was very successful: Within the project, we have generated knowledge, technologies and products, which will considerably contribute to the progressive control of CBPP.

Knowledge

Until now, very few virulence factors have been described for Mycoplasma mycoides, which lack the typical toxins and secretion systems of many other bacteria. Here, we provide evidence that the galactofuranose containing galactan, the polysaccharide coating of Mycoplasma mycoides subsp. capri and mycoides, indeed is a virulence factor. This information supports the further development of a polysaccharide conjugated vaccine.

Data generated within this project also supports the so far anecdotal evidence that CBPP infections indeed lead to lifelong immunity, at least for up to a year as we tested here. This shows that it will be possible to generate longer lasting immunity through improved future vaccines than the short lived immunity generated by the currently available vaccines.

We also show, through three different approaches (Precision Cut Lung Slice (PCLS) model system, in vivo immunosuppression trial as well as the in vitro cell assays, activities 1.2, 5.2 to 5.5, resp.) that the host may react to the pathogen in a counterproductive way, which leads to the hypothesis that severe and sometimes fatal outcome of CBPP is partly due to a misdirected host immune response.

Technologies

During the project, in vitro assays allowing the study of the interaction of mycoplasma with lung epithelial cells, macrophages and dendritic cells have been established.

A multiplex qPCR for the simultaneous detection of bovine cells and mycoplasmas of the Mycoplasma mycoides cluster was developed, allowing the quantification of both host and pathogen within one system.

An in vitro infection model using Precision cut lung slices (PCLS) was established to study host-pathogen interactions, bacterial adhesion, cell tropism, host specificity and cytotoxicity for Mmm and Mmc.

First steps to improve the CBPP challenge model have been initiated within this project, where repeated intranasal spraying of the infectious material replaced endotracheal intubation. This model needs further improvement, and the need for a robust challenge model has now been taken to a new level, with discussions including major international CBPP researchers.

Products

Last but not least, two products came out as a result of this project.

Through a consortium led by VIDO-InterVac and KALRO, a prototype subunit vaccine including proteins identified by ILRI resulted in filing a patent in North America for a CBPP vaccine.

A point-of-care lateral flow assay diagnostic tool has been developed, and a collaboration with a private sector company has been established to produce our previously developed cocktail ELISA.

 

Publications:

Gourgues G, Barré A, Beaudoing E, Weber J, Magdelenat G, Barbe V, Schieck E, Jores J, Vashee S, Blanchard A, Lartigue C, Sirand-Pugnet P. 2016. Complete Genome Sequence of Mycoplasma mycoides subsp. mycoides T1/44, a Vaccine Strain against Contagious Bovine Pleuropneumonia. Genome Announc. 2016 Apr 14;4(2). pii: e00263-16. doi: 10.1128/genomeA.00263-16.

Weldearegay YB, Pich A, Schieck E, Liljander A, Gicheru N, Wesonga H, Thiaucourt F, Kiirika LM, Valentin-Weigand P, Jores J, Meens J. 2016. Proteomic characterization of pleural effusion, a specific host niche of Mycoplasma mycoides subsp. mycoides from cattle with contagious bovine pleuropneumonia (CBPP).J Proteomics. 2016 Jan 10;131:93-103. doi: 10.1016/j.jprot.2015.10.016.

 

Liljander A, Yu M, O'Brien E, Heller M, Nepper JF, Weibel DB, Gluecks I, Younan M, Frey J, Falquet L, Jores J. 2015. A field-applicable recombinase polymerase amplification assay for rapid detection of Mycoplasma capricolum subsp. capripneumoniae. J Clin Microbiol 53:2810-2815. doi: 10.1128/JCM.00623-15. Epub 2015 Jun 17.

 

Seersholm FV, Fischer A, Heller M, Jores J, Sachse K, Mourier T, Hansen AJ. 2015. Draft Genome Sequence of the First Human Isolate of the Ruminant Pathogen Mycoplasma capricolum subsp. capricolum. Genome Announc 3:e00583-00515. doi: 10.1128/genomeA.00583-15.

 

Schieck E, Lartigue C, Frey J, Vozza N, Hegermann J, Miller RA, Valguarnera E, Muriuki C, Meens J, Nene V, Naessens J, Weber J, Lowary TL, Vashee S, Feldman MF, Jores J. 2016. Galactofuranose in Mycoplasma mycoides is important for membrane integrity and conceals adhesins but does not contribute to serum resistance. Mol Microbiol 99:55-70. doi: 10.1111/mmi.13213. Epub 2015 Oct 14.

 

Sterner-Kock A, Haider W, Sacchini F, Liljander A, Meens J, Poole J, Guschlbauer M, Heller M, Naessens J, Jores J. 2016. Morphological characterization and immunohistochemical detection of the proinflammatory cytokines IL-1beta, IL-17A, and TNF-alpha in lung lesions associated with contagious bovine pleuropneumonia. Trop Anim Health Prod 48:569-576. doi: 10.1007/s11250-016-0994-9. Epub 2016 Feb 2.

 

Nkando I, Perez-Casal J, Mwirigi M, Prysliak T, Townsend H, Berberov E, Kuria J, Mugambi J, Soi R, Liljander A, Jores J, Gerdts V, Potter A, Naessens J, Wesonga H. 2016. Recombinant Mycoplasma mycoides proteins elicit protective immune responses against contagious bovine pleuropneumonia. Vet Immunol Immunopathol 171:103-114. doi: 10.1016/j.vetimm.2016.02.010. Epub 2016 Feb 23.

 

Heller M, Gicheru N, Tjipura-Zaire G, Muriuki C, Yu M, Botelho A, Naessens J, Jores J, Liljander A. 2016. Development of a Novel Cocktail Enzyme-Linked Immunosorbent Assay and a Field-Applicable Lateral-Flow Rapid Test for Diagnosis of Contagious Bovine Pleuropneumonia. J Clin Microbiol. 2016 Jun;54(6):1557-65. doi: 10.1128/JCM.03259-15.

 

Perez-Casal J, Prysliak T, Maina T, Wang Y, Townsend H, Berverov E, Nkando I, Wesonga H, Liljander A, Jores J, Naessens J, Gerdts V, Potter A. 2015. Analysis of immune responses to recombinant proteins from strains of Mycoplasma mycoides subsp. mycoides, the causative agent of contagious bovine pleuropneumonia. Vet Immunol Immunopathol. 2015 Nov 15;168(1-2):103-10. doi: 10.1016/j.vetimm.2015.08.013. Epub 2015 Sep 9.

 

Heller M, Schwarz R, Noe G, Jores J, Fischer A, Schubert E, Sachse K. 2015. First human case of severe septicaemia associated with Mycoplasma capricolum subsp. capricolum infection. JMM Case Reports DOI: 10.1099/jmmcr.0.000101.

Cooperation Partners:

ILRI, Nairobi (Kenia)

FLI Insel Riems

Funding: Deutsche Forschungsgemeinschaft, 143.800 EUR

Project Details:
Schweine sind in ihrer Ernährung und dem Aufbau des Verdauungstrakts dem Menschen sehr ähnlich und stehen bezogen auf die intestinale Nährstoffaufnahme dem Menschen deutlich näher als Nager. Letztere werden aber überwiegend als Studienobjekte für Transportvorgänge im Darm genutzt, auch wenn bei ihnen bereits deutliche Unterschiede zum Menschen gefunden wurden. Aufgrund der Zunahme an ernährungsbedingten oder -bezogenen Erkrankungen wird es immer wichtiger Tiermodelle zu nutzen, die den speziellen evolutionären Anpassungen an menschliche Ernährung entsprechen. Ob das Schwein aber tatsächlich Verdauungsmechanismen entwickelt hat, die auf funktioneller und regulativer Ebene mit den menschlichen übereinstimmen, ist in vielen Details noch ungeklärt. Unsere Arbeitsgruppe konnte beim Schwein Unterschiede in der Effizienz der Glucoseaufnahme abhängig vom Dünndarmsegment (Jejunum vs. Ileum) beobachten, die aber nicht mit dem jeweiligen lokalen Vorkommen des Transporters SGLT1 erklärbar sind, der als ein besonders wichtiges Element in der intestinalen Glucoseaufnahme zu sehen ist. Im Fokus dieses Projektantrags steht die kurzfristige Modulation der SGLT1 vermittelten Aufnahme des essentiellen Energieträgers Glucose in den zwei unterschiedlich reaktiven Abschnitten des porcinen Dünndarms durch induzierte Aktivierung oder Hemmung von drei Proteinkinasen. Die Erfassung der Effekte geschieht funktionell mit Hilfe von transportphysiologischen Untersuchungen in Ussingkammern und der Messung von Aufnahmeraten eines Glucoseäquivalents in Bürstensaummembranvesikel. Zusätzlich werden Veränderungen in den Expressionshöhen und Phosphorylierungsgraden intrazellulärer Signalmoleküle und des SGLT1 ermittelt. Die Aufklärung der Bedeutung von Proteinkinasen für die apikale Präsenz und Aktivität des SGLT1 beim Schwein soll neben einer Absicherung dieses Tiermodells für verdauungsrelevante Fragestellungen beim Menschen auch einen grundsätzlichen Beitrag zum besseren Verständnis regulativer Mechanismen der intestinalen Glucoseaufnahme leisten.

Results:

https://dl.sciencesocieties.org/publications/jas/abstracts/94/supplement3/238

http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/249232356

Funding: DFG (STE 1428/4-1, BI 262/18-1), 145.045 EUR

Project Details:
Heutige Organismen enthalten Information über ihre phylogenetische Entstehung in den Sequenzen der Proteine und Nucleinsäuren. Daher basiert die moderne Systematik nun vor allem vergleichenden DNA-Sequenzanalysen. Es gibt allerdings einen bedeutenden Mangel an anderen, nicht molekularen Merkmalen mit phylogenetischer Bedeutung, die die molekular basierte Systematik bestätigen oder korrigieren können, und Unklarheiten beseitigen helfen. Da die Zellkommunikation eine wichtige Rolle in der Funktion eines Organismus spielt, kann die Analyse der Verteilung von Botenstoffen zusätzliche Einsichten in die Evolutionsgeschichte liefern. Viele Arten des Tierreichs benützen Acetylcholin als Transmitter an der Synapse zur Skelettmuskulatur. Im Gegensatz dazu konnte bei einigen Arthropodenarten Glutamat als exzitatorischer Transmitter an neuromuskulären Synapsen identifiziert werden. Das Projekt wird die Hypothese testen, dass die schnellen exzitatorischen Motoneuronen im Stamm der Arthropoden ausschließlich glutamaterg sind. Mittels elektrophysiologischer und zytochemischer Techniken sowie Immunfärbungen wird untersucht, ob dieses Merkmal eine Synapomorphie der Euarthropoda oder möglicherweise der Panarthropoda (Euarthropoda, Onychophora, Tardigrada) ist. Periphere Inhibition durch GABAerge Motoneurone ist innerhalb der Evertebraten weit verbreitet, scheint aber in mehreren Gruppen zu fehlen. Um zu testen, ob solche zellspezifischen chemischen Eigenschaften als Merkmale zur Charakterisierung systematischer Gruppierungen dienen können, wird in diesem Projekt die histologische Färbung cholinerger, GABAerger und glutamaterger Marker mit Elektrophysiologie an der neuromuskulären Synapse bei Arthropoden und einigen Outgroup-Spezies kombiniert. Als Ziel des Projekts wird angestrebt, einen Satz von etablierten Neurotransmittern an der neuromuskulären Synapse bereitzustellen, die als Merkmale für phylogenetische Analysen herangezogen werden können.

Results:

Zusammenfassung der Projektergebnisse

 

In contrast to the vertebrates and many other phylogenetic groups which use acetylcholine as chemical messenger at the neuromuscular junction, in some well-studied crustacean and insect preparations glutamate has been shown as the excitatory transmitter. However, it is currently unknown whether glutamate acts as neuromuscular transmitter in other arthropod lineages. In this cytochemical/immunofluorescence investigation, we studied potential neurotransmitters in ventral ganglia and neuromuscular junctions of selected species of Myriapoda, Chelicerata, basal Hexapoda. and pterygote insects. We could co-localize glutamate with synapsin labelling in synaptic boutons on skeletal muscles in all studied arthropod specimens. Acetylcholine esterase (AChE) activity as a marker for cholinergic synapses was found abundantly in the central nervous systems, but not at neuromuscular junctions. Our data indicate that glutamate, and to a lesser extent, GABA are most likely neurotransmitters at arthropod neuromuscular junctions, whereas acetylcholine is very unlikely to play a role in neuromuscular transmission. As outgroup we localized AChE at the neuromuscular junctions of the Annelida Platynereis, Lumbricus and Eisenia. Together with our previous findings of mixed cholinergic/glutamatergic neuromuscular innervations in the onychophoran sister group, the new data support our hypothesis of the skeletal neuromuscular transmitter glutamate as a phylogenetic character of Arthropoda. During the evolution of rapid arthropod locomotion, GABAergic inhibitory neuromuscular transmission may have been an advantageous character, but is missing in several taxa. We found neuromuscular GABA labelling in all non-holometabolous hexapods. In chelicerates we found GABA in spider and scorpion, but not pseudoscorpion NMJs. In Myriapods, we found GABA in walking leg NMJs, but body wall NMJs displayed GABA-immunoreactivity only in Chilopoda. In addition to revealing glutamate and GABA as the most likely neurotransmitters at the neuromuscular junction, we made the surprising discovery of GABA and its biosynthetic enzyme glutamate decarboxylase (GAD) in sensory neurons of a centipede. Some arthropod mechanosensory neurons may not only use acetylcholine as a common neurotransmitter, but GABA is also a candidate. This is in line with published data from other labs on neurotransmitter diversity in the arthropod sensory system, showing histaminergic mechanosensory neurons in Drosophila and a spider. To address neurochemical characters the central nervous system, we investigated the morphology of identifiable serotonin-containing neurons in the wingless hexapod taxa Archeognata and Zygentoma. Comparisons with the patterns of serotonin-containing neurons in major tetraconate taxa suggested a close phylogenetic relationship of Remipedia, Cephalocarida, and Hexapoda. A recently published phylogenomic analysis considered Remipedia as the sole crustacean sister group of Hexapoda. Using a lipophilic dye, we traced the remipedian olfactory projection neuron pathway up to the hemiellipsoid bodies. All parts of the hemiellipsoid body expressed the catalytic subunit of the cAMP-dependent protein kinase A, an enzyme particularly enriched in in insect mushroom bodies. Moreover, immunofluorescence of the GAD enzyme revealed a cluster of GABAergic interneurons in the hemiellipsoid body, reminiscent of the characteristic feedback neurons of the mushroom body. These findings support the hypothesis of homology between remipedian hemiellipsoid bodies and hexapod mushroom bodies, despite differences in the neuroanatomical architecture and the malacostracan ground pattern of the olfactory pathway.

http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/249531961

Cooperation Partners:

Dr. Heiko Meyer, Laser Zentrum Hannover

Funding: MELUND, 42.480 EUR

Project Details:
Die Kegelrobben- und Seehundbestände haben im Jahr 2014 einen Höchststand im Wattenmeer erreicht.
In dem Projekt soll untersucht werden wie sich die Bestände weiterentwickeln und ob die Zunahme einen Einfluss auf den Gesundheitszustand der Robben hat. Es soll untersucht werden ob die parasitäre, virologische und mikrobielle Belastung, an den Küsten Schleswig Holsteins, sterbender Kegelrobben sich verändert hat. Hierfür werden die im festgelegten Untersuchungszeitraum geborgenen und an das ITAW zur Untersuchung verbrachten Kegelrobben vollständig seziert. Die Tiere werden vermessen, gewogen und pathologisch untersucht. Darüber hinaus werden histologische, parasitologische, virologische und mikrobiologische Untersuchungen in Kooperation mit der Pathologie der TiHo und der Justus-Liebig Universität in Gießen durchgeführt. Die Ergebnisse werden mit den Erkenntnissen der letzten Jahre verglichen um die Entwicklung des Gesundheitszustandes zu bewerten.
Ferner soll die Entwicklung der Habitatnutzung erforscht und bewertet werden. Hierzu sollen Seehundjäger geschult und Daten die sie zur Habitatnutzung erheben ausgewertet werden. Da Kegelrobben eine wandernde Population darstellen, sollen die Daten mit den Nachbarländern ausgetauscht werden. Von besonderer Bedeutung sind hier das Trilaterale Wattenmeersekretariat (CWSS) und die Trilaterale Seehundexpertengruppe (TSEG).

Results:

Die Kegelrobbenbestände in Schleswig-Holstein nehmen in Nord- und Ostsee seit einigen Jahren immer weiter zu. Die Untersuchungsergebnisse der letzten Jahre zeigen, dass im Magen-Darm-Trakt Magenwürmer Pseudoterranova decipiens und Contracaecum osculatum, die zoonotisch relevante Leberegelart Pseudamphistomum truncatum, die bei Ostsee-Kegelrobben schwere Leberveränderungen hervorrufen kann, aber auch Acanthocephala (Corynosoma spp.) im Darm gefunden werden. Letztere haben ebenfalls eine gesundheitliche Bedeutung bei Tieren aus der Ostsee und sind mit chronischen, entzündlichen Veränderungen vor allem im Dickdarm assoziiert. Weiterhin wurden Enteritis, Enzephalitis, Dermatitis, Hepatitis, Gastritis und Septikämien, sowie perinataler Tod diagnostiziert. Weiterhin wurden verschiedene Bakterien gefunden, zu denen auch zoonotische Erreger wie Erysipelothrix rhusiopathiae gehören. Daher ist es sehr wichtig, dass die Hygienemassnahmen strikt eingehalten werden. Die Ergebnisse aus den Gesundheitsuntersuchungen der Kegelrobben, die in den Gewässern der Ost- und Nordsee in Schleswig-Holstein gefunden wurden sind ein wichtiger Beitrag für mehrere Abkommen, so z.B. Trilaterale Wattenmeerabkommen, HELCOM und OSPAR und sind wichtig weiter fortzuführen.

Funding: BfN, 570.920 EUR

Project Details:
Das Monitoring und die Zustandsbewertungen mariner Wirbeltiere dient als Grundlage für die Erfüllung der Natura 2000-Berichtspflichten und den regionalen Meeresübereinkommen OSPAR, der Helsinki-Konvention sowie der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL). Die Berichtsanforderungen für die deutsche Nord- und Ostsee betreffen insbesondere Seevögel, marine Säugetiere und Fische. Als Voraussetzung für die Bewertungen sollen Datenerhebungen im langfristig angelegten Biodiversitätsmonitoring mit Schwerpunkt in der "Ausschließlichen Wirtschaftszone" (AWZ) erfolgen.
Das Aufgabenspektrum wird in fachspezifische Teilaufgaben gegliedert und von Nachunternehmen mit den jeweils erforderlichen Kompetenzen wissenschaftlich umgesetzt.
Das ITAW übernimmt das Monitoring und die Bewertung von Meeressäugetieren. Regelmäßig werden mittels standardisierter, fluggestützer Erfassungen Daten zur Verteilung und Dichte von marinen Säugetieren erhoben. Das Vorhaben greift auf in den zurückliegenden Jahren erstellten Untersuchungsergebnisse zurück und führt die Aufgaben mit erweiterten Parametern fort.
Die Ergebnisse des Vorhabens sollen dem Bundesamt für Naturschutz (BfN) als wissenschaftliche Basis für die Erfüllung der Berichtspflichten sowie weiterer Vollzugsaufgaben (z.B. Bewertung von anthropogenen Eingriffen) in der AWZ dienen.

Results:

Im Rahmen des Projekts TopSpace wurden von 2014 bis 2017 Schweinswalerfassungen der deutschen Nord und Ostsee durchgeführt. Dabei konnte die in den Vorjahren beobachteten Verteilungsmuster bestätigt werden, die Zahl an Schweinswalen wurde in den Sommermonaten auf durchschnittlich 35.000 Tieren geschätzt. Die FFH Gebiete Sylter Aussenriff und Borkum Riffgrund erwiesen sich auch während dieses Projekts als Kerngebiete der Schweinswale und bleiben die einzigen Gebiete in der deutschen Nordsee, in denen wir seit Jahren regelmößig eine überdurchschnittlich hohe Zahl von Mutter Kalb Paaren beobachten können. In der Ostsee rechnen wir im Sommer mit etwa 3.000 Tieren, vor allem das Gebiet um Fehmarn zeichnet sich durch Mutter Kalb Sichtungen und überdurchschnittlich hohe Dichten aus. Die Daten zum Monitoring finden sich neuerdings als interaktive Karte in visuell ansprechender Weise unter https://geodienste.bfn.de/schweinswalmonitoring?lang=en aufbereitet.

 

Gilles, A., S. Viquerat, E. A. Becker, et al. 2016. Seasonal habitat-based density models for a marine top predator, the harbor porpoise, in a dynamic environment. Ecosphere 7:e01367.

https://geodienste.bfn.de/schweinswalmonitoring?lang=en

Cooperation Partners:

CAU

Funding: Ministerium für Energiewende, Landwirtschaft, Umwelt, Natur und Digitalisierung, 147.634 EUR

Project Details:
Since 2014, the aim has been to obtain an accurate annual overview of the number of harbor porpoises found dead and captured. Basic biological data such as age, sex, weight, location, date of discovery and special features are to be recorded for all animals. These data are important as they will be forwarded to ASCOBANS, ICES and the IWC. Therefore, uniform and verified data sets are to be produced.
Furthermore, new examination methods for the detection of bycatch will be researched on freshly dead harbor porpoises, with a special focus on the detection of bycatch and the examination of the health status. For bycatch diagnostics, new methods from forensics will be tested in order to enable a reliable examination. For this purpose, fresh bycatch will be autopsied as soon as possible after death and histological, immunocytochemical and microbiological examinations will be performed. In order to preserve as many by-catch porpoises as possible, a close cooperation with the fishermen will be established and they will be supported in the release of the animals.

Results:

For the project By-catch and health assessment of harbor porpoises.

Assessment of by-catch and health of harbor porpoises, between 172 and 318 dead harbor porpoises from the North Sea and Baltic Sea were examined from 2014 to 2017. Throughout the study period, there was no evidence of epidemic infectivity in the harbor porpoises. The number of bycatch surrenders varied widely among study years, with the highest number in 2016. In addition, suspected bycatch cases were identified among stranded harbor porpoises, indicating that not all bycatch are surrendered. Other causes of death included septicemia, bronchopneumonia, and perinatal death. The dead animals are contaminated with various bacteria, among which were zoological pathogens, so hygienic measures must always be followed.

The investigations show that it is very important to examine the porpoises for health status. The information obtained will be made available for ASCOBANS, ICES and the national IWC. They are important for the assessments for the preparation of the FFH reports. As the habitat of harbor porpoises in the North and Baltic Seas will continue to change and the animals are exposed to anthropogenic influences as well as interactions with humans, it is important to continue to examine the animals in detail for their health status in the coming years.

Funding: H.W. SCHAUMANN STIFTUNG Nds. Tierseuchenkasse, 20.000 EUR

Project Details:
In diesem Projekt werden organische Beschäftigungsmaterialien für Schweine hinsichtlich ihres möglichen Hygienerisikos beziehungsweise des möglichen Eintrags schweinerelevanter Erreger und Zoonose-Erreger untersucht sowie Anwendungsaspekte erfasst.

Gefördert durch die H.W. SCHAUMANN STIFTUNG und die Nds. Tierseuchenkasse

Results:

https://porcinehealthmanagement.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40813-018-0100-y

Cooperation Partners:

ISN Projekt GmbH

Landwirtschaftskammer Niedersachsen

Funding: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, 146.597 EUR

Project Details:
Ziel der Studie ist die Optimierung der Dauergrünlandwirtschaft unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten. Hierfür werden Grünland- und Klimadaten, Einzeltiergesundheits- und Leistungsdaten erhoben und verglichen sowie Verhaltensbeobachtungen bei vier Angusrind- Herden an repräsentativen Standorten Deutschlands durchgeführt.

Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft (BÖLN).

Results:

http://orgprints.org/32364/1/32364_12NA042_TiHo_Hannover_Kemper_2017_MuKuGreen.pdf

Cooperation Partners:

Hochschule Osnabrück

Project Details:
Die Aufgabenstellung und Zielsetzung dieses Projektes ist, den Einfluss des Sertoli Zell (SC)-spezifischen Knockouts des Gap Junction-Proteins Connexin 43 auf die räumliche und zeitliche Expression verschiedener Tight Junction-Proteine (Claudin-3,-5 und-11 sowie Occludin) der von SC gebildeten Blut-Hoden-Schranke nachzuweisen. Hierbei werden Knockout-Tiere mit Wildtyp-Tieren vergleichen.

Results:

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0198100

Funding: Senator für Umwelt, Bau und Verkehr, Freie Hansestadt Bremen, 40.000 EUR

Project Details:
Dieses Projekt zielt darauf ab, die Grundlagen für ein besseres Verständnis des lokalen Prädationsgefüges im Bremer Blockland zu bilden, um dadurch die Voraussetzungen für eine effiziente Verminderung des Prädationsdruckes auf bestimmte Zielarten von Wiesenbrütern und des Niederwildes zu schaffen.

Die Erforschung der Verlustursachen bei Gelegen und Jungtieren, insbesondere die durch Prädation bedingt sind, ist aber zwingende Voraussetzung für eine Umsetzung in den praktischen Schutz der Zielarten und muss zu Beginn des Projektes im Vordergrund stehen. Zur Bewertung des Einflusses ist es nicht ausreichend nur Populationsdichten von Beutetieren und Prädatoren gegenüber zu stellen. Das Verstehen der Verlustmechanismen oder auch das "Wer, Wann, Wie und Wo" der Prädation ist der einzig sinnvolle zielführende Ansatz. Die auf wissenschaftlichen Grundlagen basierenden Erkenntnisse können in praktische Maßnahmen in einem geplanten weiterführenden Projekt umgesetzt werden, wie z.B. in eine gezielte und effektive Prädatorenbejagung in Kombination mit geeigneten Habitatverbesserungsmaßnahmen.

GPS-Tracking von Füchsen
Im Fokus der Untersuchungen steht dabei der Fuchs als Hauptprädator bei vielen Wiesenbrüter- und Niederwildarten. Im Rahmen dieses Projektes werden Füchse gefangen und mit GPS-Trackingsendern versehen, um das Raum-Zeitverhalten insbesondere zur Brut- und Aufzuchtzeit von Wiesenbrütern zu analysieren.

Mit hoher Wahrscheinlichkeit bedingen in erster Linie die vorhandenen Nahrungsressourcen in Qualität und Quantität sowie Störungen das jeweilige Verhaltensmuster, das sich mittels dieser modernen Technik nahezu lückenlos aufzeichnen lässt.

Fragestellungen:
1. Wie nutzten Füchse den Raum des Bremer Blocklandes im Jahresverlauf, insbesondere im Frühjahr während der Lege-, Brut- und Aufzuchtphase verschiedener Arten von Wiesenbrütern und des Niederwildes?
2. Lassen sich bestimmte, regelmäßige Verhaltensmuster in Raum und Zeit erkennen?
3. Gibt es Überschneidungen zwischen den Aufenthaltsbereichen bzw. exakten Tracks von Füchsen und den Neststandorten von Wiesenbrütern?

Results:

Telemetrietechnik und Besenderungen:

Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung konnten von April 2014 bis Dezember 2017 zehn Rotfüchse, mit sieben Fähen und drei Rüden, gefangen und mit GPS-Trackingsendern versehen werden, um das Raum-Zeit-Verhalten zu untersuchen. Alle Tiere überstanden die Besenderungsprozedur und das Tragen des Senders ohne erkennbare Verletzungen, Abschürfungen oder Strangulationen. Es konnten keine senderbedingten Todesfälle nachgewiesen werden. Die erreichte technische Lebensdauer der Sender erfüllte die Erwartungen vollends und übersteig in vielen Fällen sogar die vom Hersteller angegebenen Positionierungsanzahlen. So ließen sich im Durchschnitt 13.600 Positionen pro Tier erzeugen.

 

Streifgebiete und Laufstrecken:

Die im Blockland verfügbaren Ressourcen und ihre Verteilung stellen die bestimmenden Größen für das Raum-Zeit-Verhalten dar. Streifgebiete sind nach der Resource Dispersion Hypothesis (RDH) stets so groß, dass eine Fuchsgruppe darin ausreichend Nahrung findet und erfolgreich reproduzieren kann. In Abhängigkeit von der Ressourcenausstattung der Lebensräume können sich zum Teil erhebliche Unterschiede in der Raumnutzung und damit auch der Streifgebietsgrößen ergeben. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie bestätigen dieses. So reichen die 75%-Kernel-Streifgebietsgrößen von 93 bis 635 ha bei einem Mittel von 311 ha. Die geringfügig größeren Streifgebiete von durchschnittlich 325 ha bei Rüden im Vergleich zu 305 ha bei Fähen können auch ein Ausdruck der geringen Datengrundlage bei den Rüden sein. In verschiedenen Studien wurden in urbanen Lebensräumen stets die höchsten Fuchsdichten bei geringsten Streifgebietsgrößen nachgewiesen. Dieser Fakt wird auch in der eigenen Studie durch einen Fuchs im Bremer Stadtrandgebiet bestätigt, der eine 50%-Streifgebietsgröße von 24 ha aufwies und die oben genannte Theorie untermauert. Die zeitliche Differenzierung der Streifgebietsgrößen und Laufaktivität von Füchsen vor, während und nach den drei Phase der Wiesenvogel-Brutsaison ergab, dass sich die Leistung von Fähen auf einen Wert von 15 km/24 Stunden bis Mitte April erhöht. Dieses entspricht einer Steigerung von fast 20 % im Vergleich zur Vorbrutzeit der Wiesenvögel bis Mitte März. Mit hoher Wahrscheinlichkeit bedingen in erster Linie die vorhandenen Nahrungsressourcen in Qualität und Quantität sowie Störungen das jeweilige Verhaltensmuster von Füchsen. So ist es denkbar, dass der erhöhte Nahrungsbedarf zur Versorgung des Fuchsnachwuchses (eigene Welpen oder die der zugehörigen Fuchsgruppe) zu diesem Befund führt. Grundsätzlich bringen Rotfuchspopulationen verschiedene Raumnutzungstypen hervor, wodurch sie befähigt sind, auf den dynamischen Lebensraum heutiger Kulturlandschaften flexibel zu reagieren und die vorhandenen Ressourcen optimal auszunutzen.

 

Nutzung von Habitatstrukturen:

Der Einfluss bestimmter Habitatstrukturen, insbesondere der von Feldgehölzen und Hegebüschen im Blockland auf das Raum-Nutzungsverhalten von Füchsen wurde in der vorliegenden Studie nicht durchgeführt. Trotzdem konnten neben den gehölzbestandenen Landschaftselementen vor allem andere deckungsreiche Landschaftsstrukturen wie die Schilfgürtel entlang der Wümme und die daran angrenzenden Hofstellen mit vielen potenziellen Versteckmöglichkeiten als bedeutsame Tageseinstände über die Streifgebietsberechnungen identifiziert werden. Darüber hinaus konnte für einige Tiere belegt werden, dass sie tagsüber keine derartigen Strukturen aufsuchen und sich im offenen Grünland aufhielten. Die Nutzung von Gehölzstrukturen durch Füchse am Tage bietet gerade dem jagdlichen Management gute Einsatzmöglichkeiten durch die Erhöhung der Antreffhäufigkeit und potenziellem Fangerfolg. Auf der anderen Seite wurde während der nächtlichen Aktivitätsphase der Füchse ihr jeweiliges Streifgebiet regelmäßig und gesamthaft belaufen. Dabei gab es nur wenige Bereiche geringen Ausmaßes, die nicht oder weniger häufig frequentiert wurden. Obwohl Füchse schwimmen und springen können, zeichnet sich bei der Betrachtung der nächtlichen Laufwege von Füchsen ab, dass diese gerne Fleetbrücken, Grabenübergänge und Stegbretter für das Überqueren der Gewässer zu nutzen. Dieser Aspekt könnte für ein Management (jagdliche oder lenkende Maßnahmen) eine große Bedeutung einnehmen in dem dort die Fallen gezielt erhöht oder die Überwege durch gitterartige Strukturen unattraktiv gestaltet werden.

 

Grenzlinien:

Insgesamt zeigen die Übertritte und Exkursionen nach Niedersachsen im Norden des Projektgebietes sowie in das Bremer Stadtrandgebiet nach Süden, dass die Wümme und die BAB keine unüberwindbaren Barrieren darstellen. Sie stellen gleichwohl Grenzlinien dar, die nur selten überschritten werden, und an denen sich die Form der Streifgebiete und die Art der Raumnutzung am Tag und in der Nacht orientieren. Diese Grenzlinien können im Rahmen des jagdlichen Managements eine bedeutsame Rolle einnehmen, da sich in diesen Strukturen Füchse aufgrund der Attraktivität sehr stark konzentrieren.

 

Einfluss auf Wiesenvögel:

Der Einfluss von Füchsen auf die lokalen Brutvogelpopulationen im Bremer Blockland konnte mit der vorliegenden Untersuchung nicht geklärt werden. Sie diente vor allem dazu das Raum-Zeit-Verhalten zu dokumentieren und erste Analysen zu diesem Themenkomplex bereitzustellen. Auch wenn dieser Einfluss nicht mit messbaren Zahlen belegt werden kann und die Anzahl besenderter Tiere während der Brutzeit von Wiesenvögeln recht gering war, so ist aus verschiedenen Gründen von einem recht hohen Einfluss auszugehen. Diese Annahme begründet sich vor allem dadurch, dass die nächtlichen Streifgebiete von Füchsen ausnahmslos im offenen Grünland liegen. Die hohe Laufleistung von durchschnittlich 11,5 km/24 Stunden und die damit einhergehende hohe Begegnungswahrscheinlichkeit zwischen Räuber und potenziellen Beutetieren untermauert den Einfluss des Fuchses auf den Bruterfolg von Wiesenvögeln, insbesondere durch seinen Nahrungsgeneralismus und -opportunismus.

 

Elektrozaun als Wiesenvogelschutzmaßnahme:

Die Effektivität eines Elektrozaunes zum Schutze der darin enthaltenden Brutkolonie bestimmter Wiesenvögel konnte anhand des Raumnutzungsmusters eines Fuchses belegt werden. Danach war das Eindringen in den Schutzbereich nicht festzustellen und bestätigt damit die Schutzwirkung.

Cooperation Partners:

Hochschule Bremerhaven

Prof. Dr.-Ing. Karsten Peter