Möglichkeiten der alternativen arzneimittelfreien Bekämpfung des fischpathogenen Trematoden Bucephalus polymorphus Baer, 1827 (Trematoda: Bucephalidae)

Abstract

Im Zuge der Überführung der EU- Verordnung 2377/90 in nationales Recht besteht in Deutschland seit dem 1.1.2000 ein breites Anwendungsverbot für Arzneimittel bei lebensmittelliefernden Tieren. Im Bereich der kommerziellen Fischzucht sind nur noch wenige Arzneimittel zur Anwendung zugelassen, insbesondere zur Begegnung endoparasitischer Krankheitsausbrüche steht gegenwärtig kein zugelassenes Präpa-rat mehr zur Verfügung. Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, anhand eines Mo-dellbetriebes die Beeinträchtigung von Fischbeständen durch Parasiten zu belegen und des weiteren Möglichkeiten der Entwicklung eines ökologisch unbedenklichen sowie kostengünstigen alternativen Verfahrens zur Unterbrechung entsprechender parasitärer Entwicklungszyklen zu erproben.

Durch parasitologische Untersuchungen an Fischen, Muscheln und Schnecken wird der für Erkrankungsfälle in einer Fischzucht- und Hälterungsanlage Sachsens ver-antwortliche Erreger identifiziert. Nach Anwendung diagnostischer Verfahren und von Infektionsversuchen gelingt der Nachweis mehrerer Parasitenspezies. Der Tremato-de Bucephalus polymorphus wird aufgrund der zahlenmäßigen Präsenz seiner freile-benden und parasitären Entwicklungsstadien zweifelsfrei als Agens für das Krank-heits- und Verlustgeschehen im Modellbetrieb diagnostiziert. Durch Sektion großer Mengen von als erste Zwischenwirte dienenden Muscheln (Dreissena polymorpha) wird ein Bild über die hohe B.- polymorphus- Parasitenlast innerhalb der Anlage ge-wonnen. Weiterhin kann belegt werden, dass die parasitäre Infektion in den ersten Zwischenwirten überwintert und über mehrere Jahre fortbestehen kann. Mit Hilfe ex- perimenteller Versuche wird die Infektiösität von B.- polymorphus- Zerkarien gegen verschiedene Fischarten untersucht. Dabei kann gezeigt werden, dass insbesondere Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) und bestimmte Cyprinidenarten sehr anfällig für B.- polymorphus- Infektionen sind. Nachfolgend wird die Rolle von zwei Raubfischarten (Zander, Sander lucioperca, Barsch, Perca fluviatilis) als potenzielle Endwirte der Parasitose untersucht. Nach Verfütterung infizierter Kleinfische können im Magen-Darm-Trakt der Zander adulte B. polymorphus nachgewiesen werden. Ein Nachweis adulter B. polymorphus in den Verdauungsorganen der Flussbarsche ge-lingt nicht. Weiterhin werden mit dem Ziel der Erarbeitung einer nichtchemischen Be- kämpfungsmöglichkeit mehrere Verfahren zur Behandlung des die Anlage versor- genden Talsperrenwassers in Laborversuchen auf ihre Wirksamkeit gegen B.- poly-morphus- Zerkarien getestet. Der Aufprall zerkarienhaltigen Wassers auf eine ebene Fläche führt bereits ab einer Fallhöhe von 36 cm zu Verletzungen bzw. zum Tod ei-niger Parasitenlarven. Die Anwendung von Ultraschall resultiert unter Laborbedin-gungen bei spezifischen Energieeinträgen von 0,0005-0,001 kWh/ l in Mortalitäten von 60 bis 100 %. Nach Bestrahlung mit ultraviolettem Licht bei Dosen von 1800 und 2850 J/ m2 zeigen untersuchte Zerkarien eine tendenziell verringerte Bewegungsak-tivität. Die Durchführung von Freilandversuchen mit Karpfen (C. carpio) und Regen-bogenforellen lässt erkennen, dass sowohl eine Ultraschallbehandlung mit 0,000652 kWh/ l als auch die Bestrahlung des Produktionswassers mit ultraviolettem Licht (Do-sis 58 J/ m2) potenziell zur Bekämpfung von B.- polymorphus- Invasionen geeignet ist. Im Anschluss werden weitere potenzielle Verfahren zur Erregerbekämpfung (Ozonie-rung, Mikrofiltration, elektrischer Strom, biologische Manipulation) den getesteten Lösungsmöglichkeiten gegenübergestellt und hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit, Wirt-schaftlichkeit und ökologischen Verträglichkeit diskutiert. Es wird hierbei deutlich, dass unter den gegenwärtigen Rahmenbedingungen kein Verfahren uneingeschränkt zur kostendeckenden Behandlung der gesamten Produktionswassermenge des Mo-dellbetriebs zu empfehlen ist. Selbst unter der Prämisse einer Erzeugung von kos-tengünstigem Strom aus alternativen Quellen bleibt die Wirtschaftlichkeit einer zent-ralen Wasserdekontamination fraglich.

Neben der regelmäßigen Reinigung und Desinfektion als grundlegende Behand- lungsmaßnahme wird zur Verminderung des Erregerdrucks bei vergleichbaren Para- sitosen abschließend empfohlen, mobile UV-Lampen mit einer effektiven UV-C- Strahlungsdosis von >400 J/ m2 zu verwenden, welche räumlich und zeitlich unab-hängig in den einzelnen Fischhälterungseinrichtungen installiert werden können. Sie erfassen eine Vielzahl eindringender Erreger, sind im Vergleich zu anderen geteste-ten Verfahren bei befriedigender Wirksamkeit kostengünstig zu beschaffen und zu betreiben sowie problemlos vom Personal auszuwechseln. Beim Auftreten techni-scher Schäden an den UV-Einheiten wären nur einzelne, leicht zu sanierende Fisch-hälterungseinheiten in Mitleidenschaft gezogen. Für die Anwendung von UV-Strahlung spricht weiterhin die hohe Arbeitssicherheit.

In the wake of Council Regulation (ECC) 2377/90, German agriculture has been se-verely affected by stringent restrictions concerning the use of medications in animals reared for human consumption. In commercial fish production, legal administration has been limited to a few desinfectants and antibiotic drugs. Currently, no permitted antiparasitic drug is available to treat fish stock threatened by endogenous parasites. After demonstrating the detrimental effects of fish-pathogenic parasites on commer-cial fish production by examining an exemplary fish-rearing facility, this paper contin-ues to investigate alternative, non chemical ways to effectively disrupt parasitic life cycles in an economic fashion.

Using different diagnostic procedures, numerous parasite species are identified in a fish-rearing facility in Saxony. The trematode Bucephalus polymorphus is quickly found to be causing reoccurring fish-mortality in the aforementioned facility because of its high intensities in examined fish and invertebrate hosts. It can be shown that B. polymorphus is able to survive several years in its 1st intermediate host, zebra mussel Dreissena polymorpha. Exposing different species of fish to cercariae of B. polymorphus demonstrates varying susceptibility rates among investigated spe-cies. Rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and several cyprinid species show high susceptibilities.

The role of pike perch (Sander lucioperca) and perch (Perca fluviatilis) as final hosts of the infection is investigated. After feeding on infected fish, adult trematodes are detected in the digestive tract of all examined pike perch, whereas none of the perch receiving a similar diet can be diagnosed with a B.- polymorphus- infection. To develop a practical anti parasitic treatment of the facilities´ production water which is taken from a nearby reservoir, three non chemical water treatments are examined for their effectiveness against B.- polymorphus- cercariae in the laboratory. An impact resulting from pouring suspended cercariae from a height of 36 to 200 cm leads to injury and death of a proportion of exposed individuals. Exposure to ultra-sonic waves with specific energy inputs of 0,0005 to 0,001 kWh/ l results in cercarial mortalities ranging from 60 to 100 %. After being submitted to ultraviolet light at a dose of 1800 to 2850 J/ m2, examined cercariae show slightly reduced activity. Field trials with carp (Cyprinus carpio) and rainbow trout (O. mykiss) demonstrate that ultrasonic treatment with a specific energy input of 0,000652 kWh/ l as well as an exposure of production water to ultraviolet light at a dose of 58 J/ m2 can potentially be used to reduce infections with B. polymorphus. The aforementioned findings are compared to additional potential treatment possibili-ties (ozonation, filtration, use of electric current and biological manipulation). All pro-cedures are then discussed concerning their sustainability, economic efficiency and ecological tolerability. Summarizing the individual treatments it is concluded that none can be unrestrictedly recommended to treat all of the production water in a cost-efficient and effective manner.

Consequentially, periodic cleaning and disinfection are shown to still be the primary means to limit parasitic infections of commercial fish populations by reducing the number of host organisms in the fish's vicinity. Additionally, a time-limited water treatment of single production-subunits holding the most susceptible fish species us-ing UV- doses of >400 J/ m2 is recommended to treat waterborne parasitic stages at the time of their highest occurrence. UV- lamps are mobile, their use affects numer-ous parasitic stages and is comparatively cost-effective. The treatment facilities can be maintained by staff members. In case of a malfunction, only single subunits which can easily be sanitised are affected. Furthermore, the use of ultraviolet light involves low hazard risks and has no negative impact on water parameters.