Umstätter, Christina: Tier-Technik-Beziehung bei der automatischen Milchgewinnung

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Kapitel 6. Schlussfolgerungen

Die Tier-Technik-Beziehung bei der automatischen Milchgewinnung ist ein sehr komplexes Problem, bei dem die Milch- und die Melkparameter näher beleuchtet wurden. Gerade dort ist eine sehr interessante Schnittstelle zwischen Tier und Technik, da das Euter, als sehr sensibler Bereich, direkt mit der Melktechnik in Kontakt kommt. Die Untersuchungen wurden mit Hilfe von LactoCordern durchgeführt, aber auch Leitfähigkeitsmessungen und Mastitisschnelltests trugen zur Klärung des Problems bei. Der zweite wichtige Punkt, um eine solche Beziehung zu untersuchen, ist das Tierverhalten. Dabei konnten Daten über mehrere Monate von drei verschiedenen Melkrobotern gesammelt und einer Auswertung zugeführt werden. Um einen Überblick über die Befindlichkeit der Kühe zu bekommen, wurden auch Daten aus Herzfrequenzmessungen analysiert. Dabei erfolgte die Interpretation unter dem Aspekt der Prozesskontrolle.

Ein erster Schritt war die Berechnung der Parameter für die Herden, um die Variationsbreiten als Vergleich für die Messwerte der Individuen heranziehen zu können. Die durchgeführten Milchflussmessungen bestätigen zunächst die bereits bekannte Verteilung der gesamten Milchmenge auf die vordere zur hinteren Euterhälfte von ca. 40:60 und die Verteilung der linken und rechten Euterhälfte auf ca. 50:50. Eine deutliches Zeichen dafür, dass man mit den LactoCordern eine statistische Aussage zu dem Milchabgabeverhalten der Kühe machen kann, obwohl diese Geräte bei der geringen Milchmenge der Euterviertel an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit stoßen.

Bei den Reaktionen der Kühe auf das AMS konnte festgestellt werden, dass nur bei einer Kuh eine Bimodalität aufgetreten ist. Man kann davon ausgehen, dass in diesem Sinne in allen anderen Fällen eine ausreichende Stimulation vorgelegen hat.

Die Milchmenge und die Dauer der Melkung können pro Euterviertel erheblich variieren. Teilweise sind Unterschiede bis zu 275 % zu verzeichnen. Es ist deshalb auch


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im Hinblick auf eine tiergerechte Haltung wichtig, den Milchentzug viertelspezifisch vorzunehmen. In den AMS, die bisher auf dem Markt sind wird dies bereits durchgehend praktiziert. Es sollte aber auch daran gedacht werden, dass diese Möglichkeit für konventionelle Melksysteme ebenfalls vorteilhaft wäre.

Es zeigen sich charakteristische Milchflusskurven auf allen Eutervierteln, die für die einzelnen Kühe typisch sind. Der Lely Astronaut hat bisher als erster Melkroboter mit dem Milk Quality Control System (MQC) eine Option zur Verfügung gestellt die Melkzeugabnahme auf die Milchflusskurven der Kühe abzustimmen. Dies sind wichtige Schritte im Sinne einer tiergerechteren Haltung.

Eine zuverlässige Prozesskontrolle erfordert ausreichend gesicherte Messwerte, deren Varianzen nur durch eine ausreichende Redundanz kompensierbar ist. In diesen Überlegungen muss immer die Tatsache berücksichtigt werden, dass stark auffällige Werte ein hohes Maß an Information haben, dafür aber eine geringe Verlässlichkeit. Werte die sich immer wiederholen sind hingegen redundant und haben damit einen geringen Informationsgehalt, aber eine hohe Verlässlichkeit.

Das Messen der Parameter in den vier Vierteln eines Gemelks ist deshalb sinnvoll, da man vier Messwerte für ein und denselben Melkvorgang hat und diese untereinander vergleichen kann. Starken Differenzen liegen entweder Messfehler zugrunde, oder pathologische Veränderung des Gewebes. Die Entscheidung dieser Frage erfordert als erstes eine klare Erkenntnis über die Signifikanz von Abweichungen. Da in diesem Versuch keine kranken Kühe untersucht wurden, ging es hier nicht um die Erkennung solcher, sondern um die Erkennung der Normalwerte und ihrer Streuung. Diese Kenntnis ist eine wichtige Basis für die Prozesskontrolle, wobei gerade durch die viertelbezogenen Werte eine ausreichende Information bzw. Redundanz für die Bewertung auf der Ebene des einzelnen Euters sichergestellt werden kann.

Ein Bezug der Messwerte auf die natürliche Variation ist für die richtige Einschätzung


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unerlässlich. Nur so kann deutlich gemacht werden, ob das Tier bereits im Gesundheitszustand und im Verhalten von der Norm abweicht. Dabei muss man verschieden Parameter verknüpfen oder die Messungen sooft wiederholen bis ein intelligentes Entscheidungssystem in der Lage ist signifikante Schlüsse zu ziehen.

Theorien menschlicher Problemlösung und Lernvorgänge müssen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft eine Basis finden und zu einer ausreichenden Beachtung führen, bevor sie dem Landwirt helfen die richtigen Entscheidungen zu fällen. Dabei konnten bisher Lehrbücher und Nachschlagewerke behilflich sein. Nun tritt die Möglichkeit der Hilfe durch die Künstliche Intelligenz an die Seite der Person des Landwirts/der Landwirtin. Wichtig ist, dass die damit verbundenen Entscheidungen für sie auch einsichtig und verständlich sind. Jede Verbesserung im Verständnis für das Problem verschafft neue Erkenntnisse und damit neues Wissen, dass das System speichern und neu indexieren kann, wenn es für das Lösen neuer Probleme nützlich ist. Die Forschung auf diesem Gebiet hat auch neue Ideen aufgeworfen, wie effektives Lernen funktioniert.

Entscheidungsunterstützungssysteme können als hilfreiche Instrumente verstanden werden, die den Landwirten die richtigen Ideen geben die Tiere auf einem perfekteren Weg als bisher zu behandeln und um Probleme rasch und adäquat zu lösen. DSS haben heute die Möglichkeit mit ihren komplexen Suchfunktionen, bis hin zum Data Mining umfassende Kompendien zu liefern, die den Praktiker im „learning by doing“ unterstützen. Dies ist sicher noch nicht das AMS unserer Tage, aber eine hoch attraktive Perspektive, die man bei deren Weiterentwicklung im Auge behalten muss.

Die hier gemachten Beobachtungen legen den Schluss nahe, dass beispielsweise die automatische Leitfähigkeitsmessung eine einfach durchzuführende Möglichkeit ist, um die Mastitisfrüherkennung zu unterstützen. Auch wenn ihre Zuverlässigkeit für eine Frühdiagnose durchaus begrenzt ist, so zeigt sie durch die regelmäßige und objektive Erfassung wichtige Vorteile gegenüber dem Mastitisschnelltest, der von persönlichen und subjektiven Faktoren abhängig ist. Die Leitfähigkeit, die eine hohe


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Korrelation zum Natrium- und Chloridionengehalt der Milch aufweist, ist dagegen zumindest in ihrer physikalischen Aussage recht eindeutig. Sie zeigt aber nur den Zustand der Blut-Euterschranke an. Etwas problematisch ist die Beeinflussung der Leitfähigkeitswerte durch den Parameter Milchtemperatur und Milchfett, die nicht berücksichtigt werden. Dies gilt insbesondere für Automatische Melksysteme, bei denen die Milchtemperatur durch die unterschiedlichen Melkzeiten am Tag, und der Milchfettgehalt, durch den Ausmelkgrad und in geringem Maße durch die unterschiedlichen ZMZ beeinflusst wird.

Anhand der hier erfassten Beispiele konnte gezeigt werden, dass die Leitfähigkeitswerte eines kranken Euterviertels sich deutlich von den gesunden unterscheiden können. Außerdem bleiben die Werte über längere Zeit im erhöhten Bereich, und machen die Schädigungen des Euters deutlicher sichtbar. Insgesamt ist festzustellen, dass die Mastitisdiagnose mit Hilfe der Leitfähigkeit, in Verbindung mit der Milchtemperatur, gegenüber dem eher subjektiven, und von eenschlichen Parametern abhängigen, Mastitisschnelltest Vorteile aufweist und sogar teilweise als zuverlässiger eingestuft werden kann. Bei einem vom Menschen durchgeführten Test ist die Entdeckung von zufälligen, wie auch systematischen Fehlern oft sehr schwierig, da diese sich gegenseitig überlagern.

Um den Menschen aber in der Frage der Milchprüfung vollständig durch die Automatisierung ersetzen zu können ist sicherlich noch viel wissenschaftliche Arbeit zu leisten, weil der einzelne Parameter Leitfähigkeit in seiner Aussage noch zuwenig aussagekräftig ist. Dennoch kann ein ausgereiftes Früherkennungssystem im Bereich der Eutergesundheit durch die vergrößerte Verlässlichkeit der Ausführung in Zukunft der menschlichen Arbeitskraft überlegen sein. Dabei spiegelt solch ein System den Trend wider, dass in der Tier-Technik-Beziehung in zunehmendem Maße die Technik, mit Hilfe der verbesserten Sensorik, die Reaktionen der Tiere beanvworten kann.

Die Reaktionen des Roboters müssen aber unter humanen und tiergerechten Gesichtspunkten differenziert erfolgen. So zeigen die Ergebnisse, wie sich die Tiere auf


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die Vorgaben des AMS einstellen und sich auch Veränderungen anpassen. Als besonders überdenkenswert erweisen sich die Zulassungskriterien für das Melken. Willkürliche Eingriffe durch den Menschen müssen in der Tier-Technik-Beziehung als störend angesehen werden. Die mehrfach diskutierte Frage der Dominanz von Tieren erwies sich in dem hier untersuchten System als vielschichtiger, aber weniger bedeutsam, als bisher angenommen. Obwohl Ketelaar-de Lauwere, C.C. et al. (1996) in ihren Untersuchungen annehmen, dass bei vollem Einsatz der AMS Kühe mit einem geringeren Dominanzwert sich den Kühen mit einer höheren sozialen Dominanz anpassen und die Melkbox zu ruhigeren Zeiten aufsuchen, muss man, nach der vorliegenden Analyse, davon ausgehen, dass die Formel der Zulassungsbegrenzung den weitaus größeren Einflussfaktor darstellt. Zwischen der Verteilung der Besuche und der Verteilung der Melkungen sollte dabei unterschieden werden. Zahlen über die Verteilung aller Besuche liegen in dieser Arbeit nicht vor. Im Rahmen der begleitenden Tierbeobachtungen zu den Herzfrequenzmessung konnten lange Wartezeiten vor dem AMS für einige Tiere wahrgenommen werden. Ketelaar-de Lauwere, C.C. et al. (1996) haben sich mit diesem Phänomen näher beschäftigt und sind zu dem Ergebnis gekommen, dass Kühe mit einem geringeren Dominanzwert eine längere Wartezeit vor der Melkbox aufweisen. Häufig kompensieren sie die fehlende Dominanz durch eine strategische Positionierung, beispielsweise durch das Besetzen einer Liegebox in der Nähe des Eingangs vom AMS. Weiterhin konstatieren die Autoren, dass die tägliche Melkfrequenz und die Gesamtzeit beim Liegen oder Fressen nicht durch den Faktor soziale Dominanz beeinträchtigt wird.

Die Zulassungskriterien bei Automatischen Melksystemen dürfen nicht nur die Optimierung der Milchproduktion, der alimentären Versorgung und der Eutergesundheit berücksichtigen, sie müssen stärker als bisher der Lerngeschwindigkeit der einzelnen Individuen Rechnung tragen. Diese ist aber stark davon abhängig, ob das zu Erlernende den situationsabhängigen Vorstellungen des jeweiligen Tieres entgegenkommt oder nicht. Dabei zeigte sich zunächst, dass Einboxensysteme mit knapp 60 zu betreuenden Kühen nicht wie oft behauptet ausgelastet, sondern eher überlastet sind. Durch die ständige Besetzung der Melkbox ist ein freies Aufsuchen des Systems nicht mehr möglich.


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Trotz der anfänglichen Schwierigkeit sind jedoch automatische Systeme in der ökonomischen Tierhaltung in Zukunft eine wichtige Hilfe, tiergerechte und damit auch humane Haltungssysteme zu etablieren. Durch die Interaktionen, die nun in beiden Richtungen Tier-Technik und Technik-Tier möglich sind, kann auf die Bedürfnisse der Tiere stärker als bisher eingegangen werden. Bei den Überlegungen sollte aber das Verhalten der Tiere im Mittelpunkt stehen, um die Maßnahmen effizient zu gestalten. Gerade in den Bereichen, in denen den Tieren mehr Gestaltungsspielraum zuerkannt wird, können zu stark antropomorphe Überlegungen ökonomische Nachteile zur Folge haben. Die Tiere haben keine Einsicht in die technischen Zusammenhänge. Im vorliegenden Beispiel bedeutet dies, dass Kühe plötzlich nicht mehr selbständig zur Melkbox gehen, sondern geholt werden müssen.

Automatische Melksysteme sind zweifellos ein interessantes Beispiel für die Freiheit von Tieren, auf endogene und exogene Signale selbständig reagieren zu können. Das bedeutet, die Möglichkeit zu bieten, über eine artgerechte Haltung hinaus, auch tiergerechte Bedingungen zu schaffen. Hier zeigen die bisherigen Erfahrungen jedoch, dass wir noch einen erheblichen Bedarf an Erkenntnissen zum Tierverhalten und insbesondere zur Informationsverarbeitung dieser Individuen haben. Eine Kommunikation zwischen dem AMS und der jeweiligen Kuh bedarf einer klaren und für die Kuh erkennbaren Signalwirkung seitens des Roboters. Die Zulassungsberechtigung in der vorliegenden Formel ist nach momentanem Erkenntnisstand zu wenig vorhersehbar für das einzelne Individuum. Sie vernachlässigt nicht nur die biologische Uhr, sondern insbesondere den notwendigen Zeitbedarf, den ein Tier benötigt, um die Konsequenzen dieser Formel zu erkennen. Das Ziel einer humanen Tierhaltung muss sein, über unsere Erkenntnisse von Art- und Tiergerechtheit hinaus, unseren Haustieren dass gesamte menschliche Wissen zugute kommen zu lassen.

Die Messung der Herzfrequenz ist eine nützliche Methode um die emotionale Reaktion von Individuen auf kurzzeitige Probleme einzuschätzen, aber es ist auch ein Symptom für ein Feed-Back-System mit homeostatischer Dämpfung. Auf Grund dessen ist es ein bekanntes Problem, dass in Herzfrequenzstudien die Veränderungen durch metabolische Aktivitäten zunächst nicht unterschieden werden können von


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Änderungen durch emotionale Reaktionen. Kühe haben einen sehr hohen metabolischen Umsatz durch die Milchproduktion. Dies muss bei den gesammelten Daten berücksichtigt werden. Auf der anderen Seite ist es offensichtlich, dass der leichte Stress zu Beginn der Experimente bereits nach ein paar Minuten kompensiert wurde. Als nächstes konnte auch der leichte Stress des Melkens ebenfalls innerhalb von einigen Minuten bewältigt werden. Und auch der lange Zeitraum von etwa einer Dreiviertelstunde bis Stunde, in dem die Herzfrequenz vor und während des Fressens linear ansteigt ist beeindruckend zu beobachten. In diesem Fall ist es höchst wahrscheinlich keine Auswirkung der metabolischen Aktivität, da der Startpunkt lange vor dem Beginn der Digestion beginnt. Es scheint sehr viel wahrscheinlicher, dass die Attraktion des Futtertisches die Tiere motiviert und dass die Herzfrequenz mit diesem Eustress korreliert ist. Die Beständigkeit dieses Anstiegs von 0,2 bpm ist höchst bemerkenswert und es ist ebenfalls sehr interessant, dass eine Oszillation von nur ein bis zwei Schlägen pro Minute als Auslenkung des homeostatischen Trends gefunden werden konnte. Die ansteigende Herzfrequenz ist kein verlässliches Zeichen für Stress generell. Wie auch immer, schnelle Veränderungen der Herzfrequenz erscheinen mit einer hohen Sensibilität, die direkt korreliert sein kann mit einem bestimmten Ereignis. Die Kühe zeigen eine signifikante Differenz zwischen dem Melken in einem AMS und einer Rohrmelkanlage. Das Melken muss als ein sehr leichter Stressor angesehen werden im Vergleich zu Stressfaktoren, wie zum Beispiel starke Schmerzen oder der Transport von Tieren. Ein AMS ist bequemer als eine Rohrmelkanlage mit Fressgitter, und der Stress des Melkens kann fast vernachlässigt werden, da die Kühe in den meisten Fällen motiviert sind durch den Eustress an das attraktive Futter zu gelangen.

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Tue Sep 17 11:51:36 2002