GIFTIGE KOKASSER? (metabolitter) til det omgivende miljø. Læren om de økologiske konsekvenser

Transkript

1 GIFTIGE KOKASSER? Af Jørn Grønvold, Peter Holter, Tina Stendal Svendsen & Karl-Martin Vagn Jensen Til bekæmpelse af skadedyr i planteog husdyrproduktion anvendes mange kemiske stoffer. Gennem en årrække har den offentlige debat ofte berørt denne menneskeskabte anvendelse og den deraf følgende spredning af sprøjtemidler og medicin og dennes nedbrydningsprodukter fra stofskiftet (metabolitter) til det omgivende miljø. Læren om de økologiske konsekvenser ved anvendelse af potentielt toksiske (giftige) stoffer på planter og dyr kan sammenfattes under navnet økotoksikologi. Økotoksikologiske undersøgelser beskæftiger sig med hvordan den levende natur rammes af den menneskeskabte udledning af kemiske stoffer. Det er selvfølgelig især uheldigt hvis sådanne stoffer under deres cirkulation i miljøet rammer harmløse eller endnu værre gavnlige organismer. Stoffernes giftighed (toksicitet) kan måles enten på det individuelle plan, fx dødelig virkning, nedsat fertilitet, reduceret størrelse eller forkrøbling, eller på populationsniveau, fx effekt på biomasse eller antal af individer pr. arealenhed eller rumfang. Hos vore landlevende husdyr optræder en lang række skadedyr, også kaldet parasitter (snyltere) såvel inde i den levende krop (endoparasitter) som 1. Engangsbehandling som injektion eller langtidsbehandling som en 5-10 cm lang bolus kan indeholde fenbendazol der kun dræber parasitiske rundorme eller ivermectin der rammer en lang række endo- og ektoparasitter hos produktionskvæg. En stykke kvæg tvinges til at sluge en bolus hvorefter denne pga. sin betydelige vægt, bliver i vommen og herfra afgiver medicin til tarmkanalen i flere måneder. Spørgsmålet er om kokassen herved bliver giftig for fx fluer, gødningsbiller og regnorme. 26 6/2005 GIFTIGE KOKASSER

2 2. A: hvert individ i en flok græssende kreaturer udskiller ca. 10 kokasser om dagen. En frisk aflagt kokasse tiltrækker flere forskellige fluer og biller. B: kokassernes ophav, de græssende kreaturer tiltrækker og generes af en lang række myg og fluer, bl.a. den lille stikflue (Haematobia irritans). Det meste af tiden sidder stikfluerne med hovedet nedad på kvægets krop, ofte i stort antal, og suger blod. C: de forlader kun værten i få sekunder for at lægge æg i de helt friske kokasser. Som andre gødningsinsekter medvirker maddikerne til kokassens nedbrydning. (J. Grønvold & J. Frismodt) uden på dyrenes overflade (ektoparasitter) (fig. 1). Disse omfatter samlet protozoer (éncellede dyr), samt ikter, bændelorme, rundorme, insekter og mider. Inden for dette spektrum findes også de parasitter der angriber dansk produktionskvæg, og de kan forårsage sygdom der er behandlingskrævende. PARASITBEKÆMPELSE I HUSDYRPRODUKTIONEN Til behandling af kvæg mod parasitiske rundorme, insekter og mider kan man anvende antiparasitære kemiske midler, bl.a. Panacur og Ivomec. Panacur er dog kun virksom mod rundorme. Disse to stoffer har været genstand for danske såvel som udenlandske økotoksikologiske undersøgelser. Panacur er et medikament der er baseret på fenbendazol. Det er et kemisk fremstillet stof der menes i rundorme at binde sig til cellernes skelet (mikrotubuli). Resultatet er at rundorme, herunder de parasitiske af slagsen, dør af sult. Stoffets virkningsmekanisme er dog stadig ikke helt klarlagt. Ivomec er et middel der indeholder det kemiske stof ivermectin. Det er udvundet af en svampelignende bakterie, Streptomyces avermitilis, isoleret fra japanske jordprøver. Stoffet blokerer nervesystemet hos rundorme, insekter og mider hvorved parasitterne dør eller lammes og efterfølgende udstødes fra eller slipper deres vært som i denne sammenhæng er kvæg. Fra behandlede dyr udskilles begge stoffer primært gennem ekskrementerne (kokasserne), fortrinsvis i uomdannet form, men også som stofskifteprodukter. Sidstnævnte kan i øvrigt også være virksomme antiparasitære midler. Men en vis større eller mindre del nedbrydes dog til harmløse stoffer i kvægets krop inden udskillelsen med ekskrementerne. Kokasser udskilt fra behandlede dyr kan på denne baggrund frygtes at være giftige for den gødningsfauna der nedbryder kokasserne samt andre dele af den kokasse-relaterede fauna på græsgangene. Dette hænger især sammen med at en del medlemmer af faunaen GIFTIGE KOKASSER 2005/6 27

3 er beslægtede med de parasitter som midlerne er udviklede til at ramme. Danske økotoksikologiske undersøgelser på dette felt skal omtales senere. BIOLOGISK NEDBRYDNING AF KOKASSER Kokassen udgør et velafgrænset levested som findes overalt på danske græsgange hvor der færdes kreaturer i sommerhalvåret (fig. 2). Kokassen består groft sagt af en vandig grød indeholdende tygget græs og tarmsaft samt protozoer og bakterier som kun kan trives inde i det iltfrie miljø i vom og tarm hos levende drøvtyggere ude i kokasserne dør de. Kokassen udgør til gengæld en lettilgængelig næring som kan udnyttes af en række fritlevende små hvirvelløse dyr, såsom insekter (myg, fluer, biller) og regnorme (fig. 1) som aktivt koloniserer kokassen. Disse organismer kan medbringe en række nye bakterier og svampe. Små og lidet mobile, jordlevende rundorme bringes ligeledes ofte passivt med idet de hænger fast på de gødningsbiller der aktivt flyvende opsøger de friske kokasser. Disse vil desuden blive koloniseret af myg, fluer, biller og til sidst regnorme som både spiser af dem og formerer sig i dem. Det betyder at gødningsfaunaens ungdomsstadier/larver også kan findes her. Ved deres tilstedeværelse deltager gødningsfaunaen meget aktivt i kokassens omsætning. Danske undersøgelser tyder på at 55-75% af kokassens forsvinden skyldes fysisk borttransport af gødningen, hovedsagelig fordi den bliver ædt af regnorme som afsætter deres ekskrementer andetsteds. De resterende 25-45% skyldes respiration (nedbrydning af gødningen under iltforbrug) i selve kokassen. Denne respiration er især bakterier og svampe ansvarlige for. Kokasser under nedbrydning indeholder millioner af bakterier pr. gram samt et vidtforgrenet netværk af svampetråde. Desuden kan der være eller flere jordlevende rundorme pr. gram. Effekten af fluer og biller (ikke mindst deres larver) er nok mest indirekte, idet deres aktivitet i kokassen gør gødningen mere løs og luftig og dermed mere attraktiv for regnormene. Over en periode på uger til få måneder nedbrydes kokassen. Uden tilstedeværelse af gødningsfaunaen ville kokassens nedbrydning vare betydeligt længere. Dette kan illustreres med et australsk eksempel. Da de første engelske kolonialister ankom til Australien i 1788, medbragte de fem køer og to tyre. I 1900-tallet var bestanden af kvæg vokset til mange millioner dyr. Normalt vil gødningsbiller under sådanne himmelstrøg dominere gødningsfaunaen og være hovedansvarlige for nedbrydningen af den lokale, gødning. Uheldigvis bliver de naturligt forekommende australske gødningsbiller kun i beskedent omfang tiltrukket af kvæggødning, idet faunaen er tilpasset den lokale tørre pungdyrgødning. Resultatet var at der ophobede sig kokasser i et omfang der skabte problemer som følge af alvorlig indskrænkning af græsarealerne og nedsat cirkulationen af kokassens næringsstoffer. Man har med et vist held løst problemet ved indførsel af afrikanske gødningsbiller der godt kan lide kokasser. Med det australske eksempel in mente kan det konkluderes at gødningsfaunaen er særdeles vigtig og bør beskyttes mod giftige kemiske stoffer så godt det er muligt. Medfører brugen af antiparasitære midler på græssende kvæg en toksisk effekt på den gavnlige danske gødningsfauna? Vi ved at fx Panacur og Ivomec har dokumenteret effekt mod rundorme, og Ivomec desuden rammer insekter og mider. Man kan yderligere frygte at danske regnorme kan lide skade ved at opsøge kokasser fra behandlede dyr. Spørgsmålet bliver endnu mere aktualiseret ved brugen af depot-boluser der nu er forbudt i Danmark. Det er små, tunge cylindre der anbringes i drøvtygger-vommen (sluges og bliver i vommen), og hvorfra der over 4-5 måneder udskilles kontinuerligt antiparasitære midler. Ved denne behandlingsform aflægges der selvfølgelig betydelig flere kokasser indeholdende medicin og medicinrester end ved éngangsbehandling. DE DANSKE ØKO- TOKSIKOLOGISKE STUDIER En række myg, fluer, biller og jordlevende rundorme der opsøger kokasser, har været genstand for danske økotoksikologiske undersøgelser. Her er undersøgt anvendelsen af ivermectin og fenbendazol. Myg og fluer Mange myg og fluer er knyttet til markens kokasser hvor de voksne lægger deres æg og i en del tilfælde også søger føde. Følgelig udvikles deres larver i gødningen og medvirker dermed ved den biologiske nedbrydning. Blandt myggene finder man i danske kokasser mitter, dansemyg, svampemyg, vinduesmyg og sommerfuglemyg. Blandt fluerne finder man mange arter der opsøger kokassen når den er helt frisk og nylagt. Nogle arter er 28 6/2005 GIFTIGE KOKASSER

4 3. Et lille udvalg af de mange dyr man kan finde på og i en kokasse. A: den gule gødningsflue (Scathophaga stercoraria) i parring. Hannen, med kraftig gul behåring, sidder oven på den væsentligt mindre hun. Hannen er ca. 10 mm lang. Denne flue er om foråret og efteråret almindelig på helt friske kokasser. B: rødplettet møgkær (Sphaeridium scarabaeoides), en vandkær (familie af hovedsageligt vandlevende biller) der er gået på land og lever i frisk gødning. Den er ca. 6 mm lang. C: rødbenet møgbille (Aphodius rufipes), en ca. 10 mm lang bille der sidst på sommeren er meget almindelig i gødning. D: rødbenet møgbilles ca. 2 cm lange larve som æder gødning med glubende appetit. E: den godt 2 cm lange markskarnbasse (Geotrupes spiniger) er en af vores største gødningsbiller. De voksne biller nedgraver store mængder gødning som fødelager for larverne. Disse prægtige og nyttige biller er desværre i stærk tilbagegang. F: stor regnorm (Lumbricus terrestris), den største (ca. 15 cm lang) af de regnormearter der æder af gødningen og derved bidrager til kokassers forsvinden. I forenden ses det orangerøde bælte som producerer ormens citronformede ægbeholdere. (L. Stenseng) meget små hvilket gælder springfluerne og svingefluerne. Af større flueformer kan den gule gødningsflue være meget talrig (fig. 3A). Den kendes på de lange ben og den kraftige behåring. Som en af de få fluer er den et rovdyr der ved pludselige spring overfalder andre fluer og udsuger dem. Af andre fluer skal til sidst blot nævnes den grønne kokasseflue den lille stikflue og efterårs-stikfluen. De to sidstnævnte er faktisk blodsugende parasitter på græssende kvæg og som sådan skadedyr. De er på den anden side også gavnlige ved at deres larver medvirker ved kokassens nedbrydning. Ved indsamling af ekskrementer fra kvæg til forskellig tid efter éngangsbehandling med ivermectin og derefter udlægning af standard-kokasser i nærheden af afgræssede arealer med en naturlig insekt-gødningsfauna, kunne det bestemmes om kokasserne var giftige over for larvestadier af myg og fluer. Resultaterne viste tydeligt at fluer er særdeles følsomme over for ivermectin idet larve-udviklingen blev totalt bremset i kokasser aflagt af kreaturer helt op til 30 dage efter en éngangsbehandling (boks 1). Myggelarvernes udvikling blev kun hæmmet i op til 10 dage efter en éngangsbehandling. Derimod har udenlandske forsøg ikke påvist nogen toksisk effekt af fenbendazol på myg og fluer. Biller Under danske forhold vil specialister inden for vandkærer, gødningsbiller (især møgbiller og skarnbasser) samt GIFTIGE KOKASSER 2005/6 29

5 Udskillelsesprofil af ivermectin efter éngangsbehandling. Éngangsbehandling Figuren viser udskillelsesprofil af ivermectin, dvs. koncentrationen af uomdannet medicin pr. kg frisk kokasse efter éngangsbehandling i form af injektion af kvæg med 0,2 mg pr. kg kropsvægt. En tilsvarende profil kendes ikke for fenbendazol. Bolus-behandling (langtidsbehandling) Fenbendazol frigives fra sin bolus i nogenlunde konstant koncentration svarende til ca. 10 mg pr. kg frisk gødning, mens udskillelsen af ivermectin kun andrager 0,5-1,8 rovbiller følge i kølvandet på de tidligt ankommende fluer ved kokassens kolonisering. Hovedparten vil lægge æg i gødningen, men kun voksne BOKS 1: BEHANDLING mg pr. kg frisk gødning hvilket er af samme størrelsesorden som den maximale udskillelse af ivermectin efter to dage ved engangsbehandling (se kurven). Begge typer bolusser har en virkningsperiode på dage, og udvaskningen fra bolusserne er henholdsvis 135 mg fenbendazol pr. dag pr. dyr og 12 mg ivermectin pr. dag pr. dyr. Det skønnes at kun 35-40% fenbendazol og 80-90% ivermectin udskilles i uomdannet form i gødningen. Omsætningsprodukterne vil i flere tilfælde også være virksomme mod parasitter. vandkærer og gødningsbiller samt sidstnævntes larver vil æde af gødningen og dermed aktivt deltage i kokassens omsætning. I de samme eksperimentelle kokasser som blev anvendt ved forsøget med myg og fluer, kunne det konstateres at gødningsbillernes larveudvikling blev hæmmet i kokasser aflagt op til 1 dag efter éngangsbehandling med Ivermectin. Men kokasser udskilt 10 dage efter éngangsbehandling var ikke toksiske (boks 1). Det må derfor antages at kokasse-relaterede biller kun i begrænset omfang tager skade af parasitbehandling med Ivermectin, med mindre der foretages bolus-behandling med følgende langtidsudskillelse af stoffet. I kokasser fra bolus-behandlet kvæg er gødningsbillernes larver tilsyneladende ikke i stand til at optage føde da tarmen fremtræder tom, og larvernes udvikling ender tidligt med døden. Visse iagttagelser antyder at nyklækkede larvers munddele i ivermectin-holdige kokasser bliver forkrøblede, hvilket kan være årsagen til hindret fødeoptagelse. Ifølge udenlandske forsøg har fenbendazol ikke nogen påviselig toksisk effekt på kokasse-relaterede biller. Regnorme Sidst i successionsforløbet samler regnorme sig i og under kokasser. To undersøgelser på danske græsgange har påvist at hverken antallet eller biomassen af regnorme i og under kokasser påvirkes negativt af ivermectinbehandling (injektion og bolusbehandling). Undersøgelserne omfattede også fenbendazol (udskilt i gødningen fra bolus-behandlet kvæg) der heller ikke påvirkede forekomsten af regnorme. I de to undersøgelser blev der observeret mellem 7 og 12 regnormearter, hvilket udgør en meget repræsentativ andel af de i Danmark forekommende arter. Et tre-årigt laboratorieforsøg med 30 6/2005 GIFTIGE KOKASSER

6 4. Rundormen Pristionchus maupasi, længde ca. 1 mm. Den har lige har lagt et æg. (J. Bresciani) stor regnorm, der kan spise betydelige mængder gødning, har påvist at vigtige parametre, såsom overlevelse, vækst og reproduktion, ikke påvirkes negativt af hverken ivermectin eller fenbendazol. Dette resultat gælder for de koncentrationer af ivermectin og fenbendazol der naturligt udskilles fra bolus-behandlede kreaturer. Jordlevende rundorme Blandt de mange jordlevende rundorme der også optræder i kokasser, har én art, Pristionchus maupasi (fig. 4),været udvalgt til økotoksikologiske undersøgelser. I laboratorieforsøg viste det sig meget overraskende at rundormens populationsvækst var betragteligt øget i kvæggødning fra ivermectin og fenbendazol bolus-behandlet kvæg (fig. 5). Forsøg med stigende medicinkoncentration i gødningen har sandsynliggjort at begge stoffer under naturlige forhold udskilles i så lave koncentrationer at de ingen toksisk effekt har på Pristionchus maupasi. Men det er stadig uforklarligt og meget overraskende at en jordlevende rundorm tilsyneladende trives bedre i potentielt giftige kokasser, når man tænker på at begge stoffer er potente over for parasitiske rundorme inde i kvægets tarm før udskillelsen. Den gunstige effekt kan muligvis skyldes påvirkning af de bakterier som indgår i rundormenes føde. Det skal selvfølgelig nævnes at ikke alle rundorme behøver at være lige følsomme over for de anvendte stoffer. Fremtidige forsøg vil måske give svar på om forskellig følsomhed kan være en forklaring på omtalte forsøgsresultater. KONKLUSION 5. Populationsudviklingen af rundormen Pristionchus maupasi i gødning fra ivermectin og fenbendazol bolus-behandlet kvæg. Den vandrette streg angiver startantallet af rundorme, og søjlerne viser det antal der udviklede sig i små gødningsportioner a 4,5 gram i løbet af 12 dage ved 15 C. Som nævnt tidligere kan både myg, fluer, biller og regnorme i Danmark deltage i kokassernes nedbrydning. På jorder med en rig regnormefauna må GIFTIGE KOKASSER 2005/6 31

7 Under eksperimentelle forhold har det vist sig at alternative biologiske bekæmpelsesmetoder (dvs. ikkekemiske metoder) kan reducere parasitbelastningen hos kvæg. Her nævnes et eksempel på biologisk bekæmpelse som benytter sig af svampe (se også boks 3). Det er i øvrigt utænkeligt at disse metoder på nævneværdig måde kan påvirke kokassens nedbrydningshastighed. Ca. 20 µm tykvæggede sporer (A) af rovsvampen Duddingtonia flagrans som fodres til kvæg der er inficeret med endoparasitiske rundorme (B). En halv snes arter af rundorme kan parasitere i mave- og tarmkanalen hos kvæg, men Ostertagia ostertagi er hos ungkreaturer i deres første græsningssæson den mest tabvoldende. Inficerede dyr vokser typisk langsommere, men sygdom med diarré forekommer ikke sjældent. De voksne parasitter i mavetarmkanalen er trådtynde og op til ca. 1 cm i længden og mange tusinder i antal. Efter parring afgiver hunnerne æg (C) som føres ud i kokassen (E) sammen med svampesporerne (D) der passerer tarmen uskadt og uden at spire. Men i kokassen vil svampesporerne, under indvirkning af ilt, spire og skabe et svampenetværk (mycelium, F) hvorpå der dannes mange nye tykvæggede sporer (G) samt nogle få tyndvæggede sporer (H) som i øvrigt ikke er afgørende i denne sammenhæng. Det er derimod vigtigt at der rundt om på svampenetværket dannes rundbuer (løkker) af svampetråde; ofte er flere sammenvoksede (I). Disse løkker danner svampen når den stimuleres af rundorme der bevæger sig hen over svampenetværket. Løkkerne er klæbrige for rundorme, også de parasitiske af slagsen. Så når de klækkes fra æggene (c) i kokassen, vil rovsvampen i løbet af nogle timer danne løkker som i stort omfang fanger de små rundorme larver (i) der bevæger sig rundt og før eller senere får hoved eller hale ind i de klæbrige løkker. Efter fangsten vil rovsvampen gennemvokse rundormene og dræbe dem, inden de spredes som smittefarlige larver til græsset og bliver spist af modtagelige ungkreaturer. Metoden er patenteret. BOKS 2: BIOLOGISK BEKÆMPELSE I man, på baggrund af de her fremlagte resultater, ikke forvente de store problemer ved anvendelse af ivermectin, da regnorme som er de vigtigste nedbrydere, ikke rammes. Derfor vil nedbrydningshastigheden kun i begrænset omfang blive nedsat hvilket danske forsøg synes at bekræfte. Men hvis kokasser afgives på regnormefattige lokaliteter hvor nedbrydningen i væsentlig grad er afhængig af insekter, må man som følge af iver- 32 6/2005 GIFTIGE KOKASSER

8 mectin-behandling forvente en betydelig nedsat nedbrydningshastighed da myg og fluer rammes hårdt. I større eller mindre omfang rammes også gødningsbiller. Sådanne lokaliteter omfatter strandenge samt sandede og lidet frugtbare jorder som er typiske for det vestlige Jylland. Desværre foreligger der ingen danske forsøgsresultater fra sådanne områder. Fenbendazol er tilsyneladende harmløs for gødningsfaunaen i det hele taget. I Australien er regnorme pga. det tørre klima ikke talrige, og derfor vil insekter, ikke mindst gødningsbiller, bære hovedansvaret for kokassernes nedbrydning. Dette faktum sætter det australske problem i relief idet man kan frygte at de indførte afrikanske gødningbiller kan blive ramt ved udbredt anvendelse af ivermectin, især ved bolus-behandling Selv om problemerne ved anvendelse af ivermectin er begrænsede under danske forhold, er det dog højst ønskeligt at der med tiden udvikles alternative muligheder til kemisk medicinsk bekæmpelse da mange parasitter udviser øget modstandsdygtighed (resistens) over for de antiparasitære midler der i dag er kommercielt tilgængelige. Af denne grund er det glædeligt at bolus-behandling er blevet forbudt i Danmark da denne behandlingsform i udpræget grad fremskynder en resistens-udvikling. Alternative behandlingsformer bør i dette perspektiv have en høj prioritet (boks 2 & 3). Til sidst skal det nævnes at en række andre lægemidler anvendes til bekæmpelse af bl.a. protozoer, ikter og bændelorm, men deres økotoksikologiske betydning for gødningsfaunaen er endnu meget mangelfuldt belyst. A: Den lille stikflue dræbt af Entomophthora-svampen Erynia americana. (T. Steenberg) Følgende personer har, foruden forfatterne, deltaget i de danske undersøgelser: Ph.d. Christian Sommer, forskningschef Jørgen B. Jespersen & ph.d. Tove Steenberg, Statens Skadedyrlaboratorium, Danmarks Jordbrugsforskning. Forskningschef Mogens Madsen, BOKS 1: BEHANDLING B: Beauveria bassiana på den gule gødningsflue danner store mængder af sporer. (T. Steenberg) BOKS 3: INVOLVEREDE FORSKERE Der kan også anvendes insektpatogene svampe som kan dræbe ektoparasitiske fluer. De fleste af disse svampe tilhører én af de to grupper Entomophthora og Hyphomycetes. Svampe fra Entomophthora er ofte epidemidannende i fx bladlus- og fluebestande. Svampen Entomophthora muscae er således meget almindelig på stuefluer i stalde sidst på sommeren. Svampe fra Hyphomycetes, fx Beauveria bassiana, danner sjældent epidemier i den danske natur og har ofte et forholdsvis bredt værtspektrum. De indgår i mikrobiologiske bekæmpelsesmidler rettet mod en række jordbrugsdyr. Begge grupper svampe er fundet i ektoparasitiske fluer i Danmark, bl.a. i den lille stikflue, men forekomsten er meget begrænset. Ved at tilføre stikfluer en høj dosis af B. bassiana-sporer er det dog muligt at dræbe hovedparten af fluerne. Danmarks Fødevare- og Veterinærforskning. Professor Peter Nansen, lektor Jesper Monrad, lektor Michael Larsen, lektor Jens Wolstrup & professor Jørgen Eilenberg, Den Kgl. Veterinær- og Landbohøjskole. Cand. mag. Boy Overgaard Nielsen, Aarhus Universitet. GIFTIGE KOKASSER 2005/6 33