Originalartikel

© D. Hegglin / swild.ch

 

Colson, V., Mure, A., Valotaire, C., Le Calvez, J.M., Goardon, L., Labbé, L., Leguen, I., Prunet, P., 2018. A novel emotional and cognitive approach to welfare phenotyping in rainbow trout exposed to poor water quality. Appl. Anim. Behav. Sci. (abstract)


Weitere zitierte Literatur

Champagne, D.L., Hoefnagels, C.C.M., de Kloet, R.E., Richardson, M.K., 2010. Translating rodent behavioral repertoire to zebrafish (Danio rerio): Relevance for stress research. Behav. Brain Res. 214, 332-342. (abstract)

Sneddon, L.U., Braithwaite, V.A., Gentle, M.J., 2003. Novel object test: Examining nociception and fear in the rainbow trout. J. Pain 4, 431-440. (abstract)

Fisch-Bibliothek 2020
 

Schlechte Wasserqualität erzeugt negativen emotionalen Zustand (2020)

Haltungsbedingungen sollten so gestaltet sein, dass Tiere gesund sind und ihr natürliches Verhalten ausleben können, sie also in ihrem physischen Zustand nicht beeinträchtigt sind. Die Erkenntnisse zur Empfindungsfähigkeit von Tieren haben gezeigt, dass auch die psychische Ebene erfasst werden muss, will man den Tieren in Gefangenschaft ein gutes Leben bieten. Daher braucht es Indikatoren, die anzeigen, wann sich Tiere in einem beeinträchtigten emotionalen Zustand befinden.

 

Kurzzusammenfassung >>

In dieser Studie wurden Regenbogenforellen (Onchorhynchus mykiss) während drei Wochen einem chronischen Stressor ausgesetzt und ihr Verhalten aufgenommen. Anschliessend wurden Test durchgeführt, um ihren emotionalen Zustand zu erfassen.

 

Schlechte Wasserqualität führt zu Stress

Die experimentelle Haltung in schlechter Wasserqualität mit reduziertem Sauerstoffgehalt (chronischer Stressor) führte dazu, dass die Regenbogenforellen weniger aktiv waren und gleichzeitig verstärktes Gruppenschwimmen zeigten. Möglicherweise war dies ein Abwehrverhalten. Oder sie suchten aktiv nach besseren Bedingungen, denn sie hielten sich gehäuft im Bereich des Wasserzuflusses in den Tank auf.

 

Chronischer Stress beinträchtigt die kognitiven Fähigkeiten

Anschliessend wurden die Forellen beider Gruppen eingefangen und je alleine in ein neues Becken mit normalen Wasserbedingungen - das heisst, guten Sauerstoffbedingungen - gesetzt. Mit der Einzelhaltung in neuer Umgebung wurde eine bedrohliche Situation für die Forellen erzeugt. Die Forellen aus der gestressten Gruppe wiesen höhere Cortisolwerte auf und zeigten weniger Meideverhalten gegenüber Menschen als die nicht gestressen Forellen.

Dies deutet auf eine Langzeitwirkung des Stressors und auf eine Beeinträchtigung der kognitiven Fähigkeiten hin, denn die Forellen waren weniger aufmerksam, als es in einer bedrohlichen Situation zu erwarten wäre. Aufmerksam zu sein, ist überlebenswichtig.

 

Zudem schnitten die gestressten Forellen in einer Lernaufgabe – einen neutralen Reiz mit einer Futterbelohnung zu verbinden – schlechter ab als die Kontrollgruppe. Das deutet darauf hin, dass die  die Forellen noch immer mit der Bewältigung der Stresssituation beschäftigt waren und sie dies beim Lernen hinderte.

 

Emotionaler Zustand kann erfasst werden

Die Resultate zeigen, dass es möglich ist, mit geeigneten Indikatoren (z. B. Schwimmaktivität, Aufmerksamkeit, Lernfähigkeit) den emotionalen Zustand von Fischen zu untersuchen. Bei Regenbogenforellen könnten diese Indikatoren helfen, in der Praxis eine Beeinträchtigung des psychischen Wohlbefindens  zu erfassen.

 

 

 

Hintergründe >>

In der artgerechten Tierhaltung sollten die Tiere ihre Grundbedürfnisse decken, ihr normales Verhalten ausleben können und vor unangenehmen Situationen, Schmerzen und Verletzung geschützt werden. Dies erreicht man damit, dass man die Tiere in Gehegen oder Aquarien hält, die alle diese Kriterien erfüllen, und die Pflege danach ausrichtet.

Damit sind jedoch grundsätzlich nur die lebensnotwendigen Bedürfnisse abgedeckt. Will man in einem umfassenden Sinn etwas über den Zustand eines Tiers erfahren, muss man auch seine emotionale Reaktion auf eine Situation verstehen. Diese sagt vermutlich mehr aus, wie das Tier seine Umgebung wertet, als die Umgebung selbst.

Die Haltungsbedingungen sollten also auch so gestaltet sein, dass es den Tieren auf der emotionalen Ebene gut geht, das heisst, dass sie frei sind negativen emotionalen Zuständen wie beispielsweise Angst, Langeweile oder Frustration. Sie sollten die Möglichkeit haben, für sie befriedigende Verhalten ausleben zu können wie eine aktive Futtersuche oder sozialen Austausch mit Artgenossen, also auch auf der kognitiven Ebene positive Erfahrungen zu machen. Dieses subjektive Empfinden einer Situation wird in der Tierschutzforschung vor allem bei Landwirbeltieren seit einiger Zeit untersucht. Bei Fischen hingegen steht dieser Forschungsansatz noch am Anfang.

Um den subjektiven emotionalen Zustand eines Tiers zu erfassen, kann man auf verschiedenen Ebenen ansetzen. So kann man sowohl das Verhalten beobachten, physiologische Parameter messen – wie beispielsweise das Stresshormon Cortisol – als auch die Auswirkungen einer Situation auf die kognitiven Fähigkeiten erfassen.


 

Studiendesign und Resultate

Regenbogenforellen werden intensiv genutzt, sowohl in der Speisefischzucht als auch als Versuchstiere in der Forschung. Regenbogenforellen sind empfindsame Fische und können durch die Haltungsbedingungen in ihrem Wohlbefinden beeinträchtig werden. Daher braucht es verlässliche Indikatoren, die Rückschlüsse auf Probleme in der Haltung zulassen.

 

Die Autorinnen dieser Studie wählten einen neuen, innovativen Ansatz, indem sie die Wirkung eines chronischen Stressors, eine beeinträchtigte Wasserqualität, auf den emotionalen Zustand und die kognitiven Fähigkeiten untersuchten.

Forellen zeigen mit Verhalten schlechte Wasserqualität an

In einem ersten Schritt wurde während dreier Wochen mittels Video das Verhalten bei der experimentelle Gruppe in Wasser mit reduziertem Sauerstoffgehalt aufgenommen (Stereotypien (repetitives Schwimmen in der Tankecke), explosives beschleunigtes Schwimmen, Sprünge aus dem Wasser, Inaktivität, sich Gruppieren). In anderen Studien hatte man den negativen Einfluss schlechter Wasserqualität auf das Wohlbefinden der Forellen nachweisen können und zwar anhand klassischer Indikatoren, das heisst anhand physiologischer, gesundheits- und wachstumsspezifischer Indikatoren. Als Kontrolle diente eine Gruppe, die in Wasser mit normalem Sauerstoffgehalt gehalten wurde.

Die Regenbogenforellenforellen reagierten auf die schlechte Wasserqualität mit deutlich weniger aktivem Schwimmverhalten. Gleichzeitig schwammen sie häufiger in der Gruppe als die Kontrollgruppe. Die Beobachtungen zeigten zudem, dass die gestressten Regenbogenforellen sich vorzugsweise beim Wassereinfluss gruppierten, wo die besten Verhältnisse herrschten. Diese Verhaltensindikatoren könnten also dazu dienen, auf Gruppenebene eine tierschutzrelevante Situation zu erkennen.

Erfassen des psychischen Zustands

Anschliessend an die erste Phase wurden alle Forellen wieder unter Bedingungen mit normaler Wasserqualität gehalten und anschliessend zwei potentiell bedrohlichen Situationen ausgesetzt, die es erlauben sollten, den psychischen Zustand der Fische zu erfassen:

(1) Soziale Isolation in einer neuen Umgebung (open field test*) und

(2) menschliche Präsenz am Tank.

(1) Für den open field test wurden Forellen beider Gruppen eingefangen und je alleine in ein neues Becken gesetzt. Für die Verhaltensbeobachtungen wurde eine zentrale Zone und eine 20cm breite Randzone definiert. Es wurde verschiedentlich beobachtet, dass sich Tiere in bedrohlichen Situationen bevorzugt entlang von Wänden oder Deckungsstrukturen bewegen. Daher wird das Schwimmen in der Randzone als Zeichen für Verunsicherung oder Ängstlichkeit interpretiert (Champagne et al. 2010). Als Verhaltensparameter wurden die Schwimmgeschwindigkeit, Anteil Zeit in der Randzone sowie die Schwimmdauer aufgenommen und eine Messung des Stresshormons Cortisol im Blut durchgeführt.

Die vorher gestressten Regenbogenforellen verhielten sich zwar in der für sie potentiell bedrohlichen Situation nicht anders als die Kontrollgruppe, hatten jedoch einen signifikant erhöhten Cortisolspiegel. Das könnte darauf hindeuten, dass eine schlechte Wasserqualität einen langanhaltenden Effekt hat und die Fische bei bedrohlichen Situationen auf physiologischer Ebene mit einer stärkeren Stressreaktion reagieren.

(2) In der zweiten bedrohlichen Situation – das Herantreten eines Menschen an den Tank – reagierten die Forellen beider Gruppen mit Flucht und gruppierten sich jeweils am anderen Ende des Tanks. Allerdings reagierten die gestressten Forellen deutlich weniger stark. Man weiss, dass Stress das normale Fluchtverhalten beeinflussen kann (siehe auch die Arbeit von Sneddon et. al., in der Schmerzreize die Aufmerksamkeit von Forellen deutlich senkte). Die Autoren deuten dies auch als Apathie, ein Verhalten, das Tiere zeigen, wenn sie keine Möglichkeit haben, eine stressige oder bedrohliche Situation zu meiden, und ein Zeichen reduzierten Wohlbefindens ist. Dieser Test ist in der Praxis einfach durchzuführen und kann dazu dienen, tierschutzrelevante Probleme zu erkennen.

Lernfähigkeiten von gestressten Forellen sind beeinträchtigt

Im dritten Schritt untersuchten die Forscherinnen die Wirkung der vorher erlebten chronischen Stresssituation auf die kognitiven Fähigkeiten der Forellen und zwar auf ihr räumliches Lernen. Zwei Wochen nach dem Stresstest führten die Autoren folgende Lernaufgabe durch: Die die Forellen mussten lernen, dass Verschwinden der Wasserströmung (neutraler Reiz) mit einer Belohnung aus dem Futterautomaten zu verknüpfen (appetitive Konditionierung). Der Futterautomat war auf der dem Wassereinfluss gegenüberliegenden Seite des Tanks installiert und gab 60 Sekunden nach Versiegen der Strömung Futter ab. Erwartet wurde, dass die Forellen lernten, sofort auf jene Seite zu schwimmen, sobald die Wasserströmung aufhörte.

Die Kontrollgruppen lernten diese Aufgabe deutlich besser als die gestressten Gruppen. Der Test zeigt auch die guten Lernfähigkeiten von Regenbogenforellen. Auch die gestressten Forellen fanden schliesslich zum Futter, doch zeigt dies, dass ein chronischer Stress wie schlechte Wasserqualität einen langanhaltenden Effekt auf das Futtersuchverhalten hat. Es schien, dass die Motivation für die Futtersuche weniger hoch war.

 

In diesem Zusammenhang ist der Ansatz der kognitiven Voreingenommenheit interessant, eine weitere Methode, um den emotionalen Zustand von Tieren zu erfassen. Ist ein Tier (oder eine Person) in einer positiven Grundstimmung, schätzt sie eine Situation positiver ein, als ein Tier, dass sich aufgrund unangenehmer Erfahrungen in einer negativen Grundstimmung befindet. Es scheint, dass die Forellen die Situation (Futterbelohnung) weniger positiv einschätzten, weil sie durch die erlittene Stresssituation in einer negativeren Grundstimmung waren als ihr Artgenossen aus der Kontrollgruppe.

Ein weiterer Punkt, den man den Autoren gemäss untersuchen müsste, sind die Auswirkungen der chronischen Stresssituation auf die Hirnfunktionen der Forellen. Möglicherweise wird die durch die chronische Stressreaktion die Ausschüttung von Neurotransmittern (z.B. Serotonin) beeinträchtigt, die in der Verarbeitung von Informationen involviert sind.

Fazit
Die reduzierte Schwimmaktivität, die eingeschränkte Lernfähigkeit und die reduzierte Reaktion auf Gefahrensituationen (Mensch) können darauf hindeuten, dass sich die gestressten Forellen tatsächlich in einem negativen emotionalen Zustand befanden. Diese Indikatoren könnten helfen, in der Praxis eine Beeinträchtigung des psychischen Wohlbefindens bei Regenbogenforellen zu erfassen.

 

 

* open field test

In diesem Testverfahren werden Tiere in eine neue Umgebung gebracht, was eine Bedrohungssituation darstellt, besonders wenn in Gruppen lebende Tiere im Test einzeln gehalten werden. Als Parameter werden das Aktivitäts- und Erkundungsverhalten der Tiere sowie Stressindikatoren erhoben.