Untersuchung von Parasiten in Wildgehegen: Einsatz innovativer Technologien und biologischer Antagonisten

Investigation of parasites in wildlife enclosures: Use of innovative technologies and biological antagonists

von Christopher Sander
Kumulative Dissertation
Datum der mündl. Prüfung:2025-02-05
Erschienen:2025-03-27
Betreuer:PD Dr. Stephan Neumann
Gutachter:PD Dr. Stephan Neumann
Gutachter:Prof. Dr. Niko Balkenhol
Zum Verlinken/Zitieren: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-11142

 

 

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Zusammenfassung

Englisch

Objectives Wild animals kept in enclosures are exposed to an increased risk of parasite infections due to their limited range of movement and the sometimes high animal density and associated heavy soiling of the enclosures. Helminths and protists are of particular interest in this context. Despite the known risks, however, there are only a few studies on parasites in animal enclosures, not least because the topic is considered taboo by the public. Yet the ecological health of soils in wildlife parks plays an important role in maintaining animal health. Infections with STH pose a significant threat to wild animals in enclosures. To gain an impression of the parasite risk in German wildlife enclosures, 17 enclosures of six animal species in seven facilities were examined for parasites in soil and fecal samples. As regular faecal examinations are necessary for monitoring and maintaining health, the next step was to develop a rapid test to detect nematodes. This should simplify health monitoring as much as possible and offer animal keepers and wildlife park operators a simple and cost-effective diagnostic option in future. Environmentally friendly treatment alternatives were also investigated. Conventional treatment and control of parasites often leads to environmental problems and resistance. Nematophagous fungi can be a promising solution, as they combat nematodes in a natural way. For this reason, the suitability and effectiveness of three nematophagous fungi species were investigated in a further step in order to develop sustainable strategies for controlling helminths already in the wild park soil and thus reduce the risk of transmission from the soil to the animals. Methods The study examined 661 faecal samples from fallow deer (Dama dama, N=247), wild boar (Sus scrofa, N=207), red deer (Cervus elaphus, N=111), mouflon (Ovis orientalis musimon, N=76), roe deer (Capreolus capreolus, N=12) and bison (Bison bonasus, N=8) as well as 136 soil samples from 12 individual enclosures and five mixed-enclosures. The results of the sample analyses were displayed on enclosure maps using a geographical information system (GIS). Two polyclonal antibodies directed against the SUMO proteins of nematodes (C- & N-term) were used for the rapid test. For this study, 102 fecal samples from wild boar, fallow deer, red deer and dogs (Canis lupus familiaris) were examined. The fecal samples were defined using the sedimentation technique and then used to evaluate the developed rapid test. Three commercially available nematophage fungi (Arthrobotrys oligospora, Dactylaria scaphoides and Nematoctonus leiosporus) were tested for their suitability for biological control of nematodes in soil. For this purpose, parasites were isolated from one of the game parks using the Baermann-Wetzel method. In a first step, the three fungi were cultivated on agar in Petri dishes. The parasites were then placed in the dishes and tested for suitability. In a second step, the fungal mycelium of the three species was placed on Petri dishes with enclosure trays and, after growth, brought into contact with the parasites again and examined. Results The examination of the fecal samples revealed that the most common parasite species were Strongyloides sp., Trichostrongylus sp., Trichuris sp. and Coccidia. Three hundred and sixty fecal samples (54.46 %) tested positive for parasites using flotation and sedimentation methods. In addition, parasites were detected in 62.5 % (N=85) of the soil samples. With the help of a GIS, the results could be displayed in an enclosure map and initial hypotheses on environmental relationships could be made. A particularly large number of parasites were found in the vicinity of feeding and resting areas. A sensitivity of 95.38 %, a specificity of 81.08 % and an accuracy of 90.2 % were achieved for the rapid test based on the samples. With regard to controlling the parasites with biological antagonists, the two media tests (agar and enclosure soil) showed that the nematophagous fungi were more effective on the agar plate than on the autoclaved enclosure soil. In addition, D. scaphoides showed good efficacy on both media, while the other two fungi showed differences between the two media. Conclusion With regard to the parasite situation in the enclosures, the results of this thesis show that parasites are relatively common in both soil and faecal samples and that housing conditions may be an important factor in the spread of parasites in the enclosures. The results also highlight the need for more regular monitoring and targeted parasite management to protect animal health. GIS can be used as an additional tool to identify hotspots and target the environment for management. Analysis of faeces and soil in enclosures, as well as parasite mapping, play a crucial role in understanding the diversity, distribution and dynamics of parasites in enclosures. There is currently no commercially available rapid test for the detection of parasitic helminths in soil. The results of the developed rapid test show that the detection of parasitic nematodes is possible. However, the results also show that the test should be further optimised to increase its specificity. In the context of resistance development due to overtreatment with anthelmintics, false-positive results can lead to incorrect management decisions. However, the rapid test has the potential to provide rapid, low-cost, low-burden disease surveillance in wildlife, allowing on-the-spot decisions to be made to protect animal health. The nematophagous fungus Dactylaria scaphoides showed the greatest potential as a biological control agent for gastrointestinal parasites, although it has been little studied in this context. Arthrobotrys oligospora also showed potential for soil treatment and has been well studied for its usefulness in other applications. Nematoctonus leiosporus has not shown sufficient efficacy in trials and has been little studied. Nevertheless, the unique mode of action, versatility and environmental friendliness of nematophagous fungi make them an attractive alternative to conventional chemical control methods. They continue to play an important role in the control of parasitic nematodes in the face of increasing resistance to widely used anthelmintics. In summary, this dissertation demonstrates that further research into novel detection methods and control strategies as sustainable management practices is critical to minimising the threat posed by parasites in animal enclosures.
Keywords: Helminths; Wildlife; Animal enclosures; Pest management; Predatory fungi; Lateral flow assay

Deutsch

Zielsetzung Wildtiere, die in Gehegen gehalten werden, sind aufgrund ihres eingeschränkten Bewegungsradius sowie der teilweise hohen Tierdichte und der damit verbundenen starken Verschmutzung der Gehege einem erhöhten Risiko von Parasiteninfektionen ausgesetzt. Von besonderem Interesse sind in diesem Zusammenhang Helminthen und Protozoen. Trotz der bekannten Risiken gibt es jedoch nur wenige Studien über Parasiten in Tiergehegen, nicht zuletzt, weil das Thema in der Öffentlichkeit als Tabu gilt. Dabei spielt die ökologische Gesundheit der Böden in Wildparks eine wichtige Rolle für die Erhaltung der Tiergesundheit. Infektionen mit STH stellen eine erhebliche Bedrohung für Wildtiere in Gehegen dar. Um einen Eindruck vom Parasitenrisiko in deutschen Wildgehegen zu erhalten, wurden 17 Gehege von sechs Tierarten in sieben Einrichtungen auf Parasiten in Boden- und Kotproben untersucht. Da zur Überwachung und Gesunderhaltung regelmäßige Kotuntersuchungen notwendig sind, wurde in einem nächsten Schritt ein Schnelltest zum Nachweis von Nematoden entwickelt. Dieser soll die Gesundheitsüberwachung so weit wie möglich vereinfachen und Tierpflegerinnen und -pflegern und Wildparkbetreiberinnen und -betreibern künftig eine einfache und kostengünstige Diagnosemöglichkeit bieten. Auch umweltfreundliche Behandlungsalternativen wurden untersucht. Die konventionelle Behandlung und Bekämpfung von Parasiten führt häufig zu Umweltproblemen und Resistenzen. Nematophage Pilze können eine vielversprechende Lösung darstellen, da sie Nematoden auf natürliche Weise bekämpfen. Aus diesem Grund wurde in einem weiteren Schritt die Eignung und Wirksamkeit von drei nematophagen Pilzarten untersucht, um nachhaltige Strategien zur Bekämpfung von Helminthen bereits im Wildparkboden zu entwickeln und damit das Übertragungsrisiko vom Boden auf die Tiere zu reduzieren. Methoden In der Studie wurden 661 Kotproben von Damhirschen (Dama dama, N=247), Wildschweinen (Sus scrofa, N=207), Rothirschen (Cervus elaphus, N=111), Mufflons (Ovis orientalis musimon, N=76), Rehen (Capreolus capreolus, N=12) und Wisenten (Bison bonasus, N=8) sowie 136 Bodenproben aus 12 Einzelhaltungs-Gehegen und fünf Gemischthaltung-Gehegen untersucht. Die Ergebnisse der Probenuntersuchungen wurden mit Hilfe eines geographischen Informationssystems (GIS) auf Gehegekarten dargestellt. Für den Schnelltest wurden zwei polyklonale Antikörper, die gegen die SUMO-Proteine von Nematoden gerichtet sind (C- & N-Term), verwendet. Für diese Studie wurden 102 Kotproben von Wildschweinen, Damhirschen, Rothirschen und Hunden (Canis lupus familiaris) untersucht. Die Kotproben wurden mit Hilfe der Sedimentationstechnik definiert und dann zur Auswertung des entwickelten Schnelltests verwendet. Drei kommerziell erhältliche nematophage Pilze (Arthrobotrys oligospora, Dactylaria scaphoides und Nematoctonus leiosporus) wurden auf ihre Eignung zur biologischen Bekämpfung von Nematoden im Boden untersucht. Dazu wurden Parasiten aus einem der Wildparks nach der Baermann-Wetzel-Methode isoliert. In einem ersten Schritt wurden die drei Pilze auf Agar in Petrischalen kultiviert. Anschließend wurden die Parasiten in die Schalen gegeben und die Eignung dort getestet. In einem zweiten Schritt wurde das Pilzmyzel der drei Arten auf Petrischalen mit Gehegeböden aufgebracht und nach dem Wachstum erneut mit den Parasiten in Kontakt gebracht und untersucht. Ergebnisse Die Untersuchung der Kotproben ergab, dass die häufigsten Parasitenarten Strongyloides sp., Trichostrongylus sp., Trichuris sp. und Kokzidien waren. So wurden dreihundertsechzig Kotproben (54,46 %) mittels Flotations- und Sedimentationsverfahren positiv auf Parasiten getestet. Zusätzlich wurden in 62,5 % (N=85) der Bodenproben Parasiten nachgewiesen. Mit Hilfe eines GIS konnten die Ergebnisse in einer Gehegekarte dargestellt und erste Hypothesen zu Umweltbeziehungen aufgestellt werden. In der Umgebung von Futter- und Ruheplätzen wurden besonders viele Parasitenfunde entdeckt. Für den Schnelltest konnte anhand der Proben eine Sensitivität von 95,38 %, eine Spezifität von 81,08 % und eine Genauigkeit von 90,2 % erreicht werden. Hinsichtlich der Bekämpfung der Parasiten mit biologischen Antagonisten haben die beiden Medientests (Agar und Gehegeboden) gezeigt, dass die nematophagen Pilze auf der Agarplatte effektiver waren als auf dem autoklavierten Gehegeboden. Zudem zeigte D. scaphoides eine gute Wirksamkeit auf beiden Medien, während die beiden anderen Pilze Unterschiede zwischen den beiden Medien aufwiesen. Schlussfolgerung Die Ergebnisse dieser Doktorarbeit zeigen in Bezug auf die Parasitensituation in den Gehegen, dass Parasiten sowohl in Boden- als auch in Kotproben relativ häufig vorkommen und dass die Haltungsbedingungen ein wichtiger Faktor für die Verbreitung von Parasiten in den Haltungsbereichen sein könnten. Die Ergebnisse unterstreichen auch die Notwendigkeit einer regelmäßigeren Überwachung und eines gezielten Parasitenmanagements, um die Gesundheit der Tiere zu schützen. GIS kann als zusätzliches Instrument eingesetzt werden, um Hotspots zu identifizieren und die Umwelt gezielt in das Management einzubeziehen. Die Analyse von Kot und Boden in den Gehegen sowie die Kartierung von Parasiten spielen eine entscheidende Rolle, um die Vielfalt, Verteilung und Dynamik von Parasiten in den Gehegen zu verstehen. Derzeit gibt es keinen kommerziell erhältlichen Schnelltest zum Nachweis von parasitischen Helminthen im Boden. Die Ergebnisse des entwickelten Schnelltests zeigen, dass der Nachweis parasitärer Nematoden möglich ist. Die Ergebnisse zeigen aber auch, dass der Test weiter optimiert werden sollte, um die Spezifität zu erhöhen. Im Zusammenhang mit der Resistenzentwicklung durch Überbehandlung mit Anthelminthika können falsch positive Ergebnisse zu falschen Managemententscheidungen führen. Der Schnelltest hat jedoch das Potenzial, ein schnelles, kostengünstiges und wenig belastendes Krankheitsmonitoring von Wildtieren zu ermöglichen, um vor Ort Entscheidungen zum Schutz der Tiergesundheit treffen zu können. Der nematophage Pilz Dactylaria scaphoides zeigte das größte Potential als biologisches Mittel zur Bekämpfung von Magen-Darm-Parasiten, obwohl er in diesem Zusammenhang nur wenig untersucht wurde. Arthrobotrys oligospora hat ebenfalls ein Potenzial für die Bodenbehandlung gezeigt und wurde bereits gut auf seine Nützlichkeit für andere Anwendungen untersucht. Nematoctonus leiosporus zeigte in den Versuchen keine ausreichende Wirksamkeit, wurde aber bisher nur wenig untersucht. Dennoch stellen nematophage Pilze aufgrund ihrer einzigartigen Wirkungsweise, Vielseitigkeit und Umweltfreundlichkeit eine attraktive Alternative zu herkömmlichen chemischen Bekämpfungsmethoden dar. Angesichts der zunehmenden Resistenz gegen die weit verbreiteten Anthelminthika spielen sie weiterhin eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung parasitärer Nematoden. Zusammenfassend zeigt diese Dissertation, dass die weitere Erforschung neuartiger Nachweismethoden und Bekämpfungsstrategien als nachhaltige Managementpraktiken von entscheidender Bedeutung für die Minimierung der Gefahren durch Parasiten in Tiergehegen ist.
 
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