TEXTE 33/2025 Für Mensch & Umwelt Abschlussbericht Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren von: Bernd Walther, Jens Jacob unter Mitarbeit von Paul Beilmann, Hendrik Ennen, Valeska Gajewski, Oliver Schäper, Heinz Walther Julius Kühn-Institut, Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik, Münster André Bohot, Peter Hantschke, Sven Werdin Technische Universität Dresden, Institut für Festkörpermechanik, Dresden Herausgeber: Umweltbundesamt TEXTE 33/2025 Ressortforschungsplan des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz Forschungskennzahl 3719 67 405 0 FB001454 Abschlussbericht Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren von Bernd Walther, Jens Jacob unter Mitarbeit von Paul Beilmann, Hendrik Ennen, Valeska Gajewski, Oliver Schäper, Heinz Walther Julius Kühn-Institut, Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik, Münster André Bohot, Peter Hantschke, Sven Werdin Technische Universität Dresden, Institut für Festkörpermechanik, Dresden Im Auftrag des Umweltbundesamtes Impressum Herausgeber Umweltbundesamt Wörlitzer Platz 1 06844 Dessau-Roßlau Tel: +49 340-2103-0 Fax: +49 340-2103-2285 E-Mail: buergerservice@uba.de Internet: www.umweltbundesamt.de Durchführung der Studie: Julius Kühn-Institut (JKI) - Bundesforschungsinstitut für KulturpflanzenInstitut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik Toppheideweg 88 48161 Münster Abschlussdatum: Januar 2023 Redaktion: Fachgebiet IV 1.4 Gesundheitsschädlinge und ihre Bekämpfung Anke Geduhn, Annika Schlötelburg Publikationen als pdf: http://www.umweltbundesamt.de/publikationen ISSN 1862-4804 Dessau-Roßlau, März 2025 Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autorinnen und Autoren. mailto:buergerservice@uba.de file:///%5C%5Ctsclient%5CX%5C.projekte%5C19-0356%5Cchapter_00%5Cwww.umweltbundesamt.de http://www.umweltbundesamt.de/publikationen TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 5 Kurzbeschreibung: Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht-chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren Die auf dem deutschen Markt erhältlichen Schlag- und Elektrofallen für Hausmäuse und Wanderratten wurden nach Auslösetypen und Abmessungen kategorisiert. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse konstruierten wir ein Gerät zur Bewertung von Federenergie, Auslösekraft, Impuls und Klemmkraft und wir entwickelten eine Messanordnung zur Bestimmung der effektiven Spannung und der Stromstärke von Elektrofallen. Daraus wurden die effektive Stromstärke und die effektive Energie berechnet, die auf einen gefangenen Nagetierkörper einwirken. Schließlich führten wir Messreihen durch, um deskriptive Daten über die Eigenschaften der Fallen zu erhalten. Die Messungen wurden ohne Einsatz von Tieren durchgeführt. Alle gemessenen Faktoren wiesen Variabilität zwischen den verschiedenen Fallenmodellen und Auslösetypen auf und es gab beträchtliche Überschneidungen zwischen Mäuse- und Rattenfallen. Bei den meisten Fallenmodellen gab es keinen Unterschied zwischen neuen Fallen und Fallen, die 20 Mal ausgelöst worden waren. Bei den Elektrofallen nahmen der effektive Strom und die effektive Energie mit geringerer Eingangsspannung ab; die Fallen zeigten eine schwache Batterie durch LED-Leuchten an. Ein Modell schaltete sich bei zu niedriger Eingangsspannung automatisch ab. Mit dem Gerät und der elektronischen Anordnung kann die Mehrzahl der auf dem Markt erhältlichen Schlagfallenmodelle und Elektrofallen auf standardisierte Weise bewertet werden. Der Abgleich der in dieser Studie gewonnenen Daten mit Ergebnissen aus Tierversuchen und Erfahrungen aus der Schädlingsbekämpfungs-Praxis sollte es ermöglichen, die Eigenschaften von Fallen mit der Wirksamkeit und dem Tierschutz in Verbindung zu bringen. Dies kann die weitere Entwicklung und Optimierung von Fallen für die nicht-chemische Nagetierbekämpfung unterstützen. Abstract: Non-chemical alternatives in pest control: methods to assess and evaluate non-chemical devices for rodent pest control We categorised snap traps and electronic traps for house mice and Norway rats available on the German market according to trigger types and dimensions. Based on these findings we constructed a device to assess spring energy, triggering force, impulse and clamping force and we developed an arrangement to measure effective voltage and current of electronic traps to calculate effective current and effective energy taking effect on the bodies of trapped rodents. Finally, we performed measurement series to generate descriptive data of trap characteristics. Measurements were run without animal use. All measured factors showed variability among snap trap models and trigger types and there was considerable overlap between mouse and rat traps. For most trap models, there was no difference between new snap traps and traps that had been trigged 20 times. In electronic traps, the effective current and effective energy decreased with lower voltage input but the traps indicated weak battery by LED lights and one model switched of automatically when voltage input was low. With the device and the electronic arrangement, the majority of snap trap models and electronic traps available on the market can be assessed in a standardised and repeatable way. Matching the data generated in this study with results from animal experiments and experiences from pest control practitioners should allow relating properties of traps to efficacy and animal welfare issues. This can support further development and optimisation of traps for non-chemical rodent pest control. TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 6 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis ............................................................................................................................. 8 Tabellenverzeichnis ................................................................................................................................. 9 Abkürzungsverzeichnis ............................................................................................................................ 9 Zusammenfassung ................................................................................................................................. 10 Summary ............................................................................................................................................... 18 1 Einleitung ....................................................................................................................................... 25 2 Projektziele .................................................................................................................................... 27 3 Material und Methoden ................................................................................................................ 28 3.1 Klassifizierung von Schlag- und Elektrofallen für Hausmäuse und Ratten ........................... 28 3.1.1 Charakterisierung von Schlagfallen .................................................................................. 28 3.1.2 Charakterisierung von Elektrofallen ................................................................................. 28 3.2 Messvorrichtung zur Ermittlung physikalischer Kenngrößen von Schlagfallen .................... 28 3.2.1 Messung der Auslösekraft ................................................................................................ 29 3.2.2 Messung von Impuls und Klemmkraft .............................................................................. 29 3.2.3 Messung der Federenergie ............................................................................................... 30 3.2.4 Messgestell ....................................................................................................................... 30 3.2.5 Aufbereitung und Auswertung der Messsignale .............................................................. 30 3.3 Kenngrößen von Schlag- und Elektrofallen für Hausmäuse und Ratten ............................... 31 3.3.1 Raummaße und Gewichte von Schlag- und Elektrofallen ................................................ 31 3.3.2 Messung der Kräfte von Schlagfallen ............................................................................... 31 3.3.3 Messung der Elektrofallen ................................................................................................ 32 3.4 Statistische Auswertung ........................................................................................................ 35 4 Ergebnisse ..................................................................................................................................... 37 4.1 Klassifizierung von Schlag- und Elektrofallen für Hausmäuse und Ratten ........................... 37 4.1.1 Charakterisierung von Schlagfallen .................................................................................. 37 4.1.2 Charakterisierung von Elektrofallen ................................................................................. 39 4.2 Messvorrichtung zur Ermittlung physikalischer Kenngrößen von Schlagfallen .................... 40 4.2.1 Messung der Auslösekraft ................................................................................................ 40 4.2.2 Messung der Federenergie ............................................................................................... 41 4.2.3 Messung von Impuls und Klemmkraft .............................................................................. 43 4.2.4 Messgestell ....................................................................................................................... 44 4.2.5 Aufbereitung und Auswertung der Messsignale .............................................................. 45 4.3 Kenngrößen von Schlag- und Elektrofallen für Hausmäuse und Ratten ............................... 46 TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 7 4.3.1 Raummaße und Gewichte von Schlag- und Elektrofallen ................................................ 46 4.3.2 Messung der Kräfte von Schlagfallen für Mäuse .............................................................. 47 4.3.2.1 Auslösekraft von Schlagfallen für Mäuse...................................................................... 47 4.3.2.2 Impuls von Schlagfallen für Mäuse ............................................................................... 47 4.3.2.3 Klemmkraft von Schlagfallen für Mäuse ....................................................................... 47 4.3.2.4 Federenergie von Schlagfallen für Mäuse .................................................................... 48 4.3.2.5 Rangsummen von Schlagfallen für Mäuse .................................................................... 48 4.3.3 Messung der Kräfte von Schlagfallen für Ratten .............................................................. 51 4.3.3.1 Auslösekraft von Schlagfallen für Ratten ...................................................................... 51 4.3.3.2 Impuls von Schlagfallen für Ratten ............................................................................... 52 4.3.3.3 Klemmkraft von Schlagfallen für Ratten ....................................................................... 52 4.3.3.4 Federenergie von Schlagfallen für Ratten .................................................................... 52 4.3.3.5 Rangsummen von Schlagfallen für Ratten .................................................................... 53 4.3.4 Elektrofallen ...................................................................................................................... 54 5 Diskussion ...................................................................................................................................... 57 5.1 Klassifizierung von Schlag- und Elektrofallen für Hausmäuse und Ratten ........................... 57 5.1.1 Charakterisierung von Schlagfallen .................................................................................. 57 5.1.2 Charakterisierung von Elektrofallen ................................................................................. 57 5.2 Messvorrichtung zur Ermittlung physikalischer Kenngrößen von Schlagfallen .................... 58 5.3 Kenngrößen von Schlag- und Elektrofallen für Hausmäuse und Ratten ............................... 58 5.3.1 Messung der Kräfte von Schlagfallen ............................................................................... 59 5.3.2 Messung der Kräfte von Elektrofallen .............................................................................. 60 5.4 Schlussfolgerungen ............................................................................................................... 61 6 Quellenverzeichnis ........................................................................................................................ 62 A Anhang .......................................................................................................................................... 65 A.1 Vergleich der Referenz-Schlagfallen für Ratten und Hausmäuse mit bauähnlichen Schlagfallen (Duplikat-Schlagfallen) ...................................................................................... 65 A.1.1 Einleitung .......................................................................................................................... 65 A.1.2 Material und Methoden ................................................................................................... 65 A.1.3 Ergebnisse ......................................................................................................................... 65 A.1.4 Schlussfolgerungen ........................................................................................................... 66 A.2 Vorrichtung zur Charakterisierung von Schlagfallen auf der Grundlage physikalischer Größen .................................................................................................................................. 67 A.3 Messvorrichtung zur Charakterisierung von Schlagfallen auf Grundlage von objektiv messbaren physikalischen Größen – Kurzanleitung Messung und Auswertung .................. 68 TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 8 A.3.1 Messung ............................................................................................................................ 68 A.3.2 Auswertung ....................................................................................................................... 71 A.3.3 Kontrollmessungen ........................................................................................................... 73 A.4 Kurzanleitung und Checkliste zur Vermessung von Elektrofallen für Hausmäuse und Ratten .................................................................................................................................... 75 A.5 Messwertdatei Fallenmaße .................................................................................................. 80 A.6 Messwertdatei Schlagfallen .................................................................................................. 80 A.7 Messwertdatei Elektrofallen ................................................................................................. 80 Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Schlagfalle mit „Maus-Dummy“ .................................................................. 32 Abb. 2: Präparierte Tunnelfallen ............................................................................. 32 Abb. 3: Blockschaltbild zur Messung der Elektrofallen ........................................... 33 Abb. 4: Versuchsanordnung zur Messung der Elektrofallen ................................... 33 Abb. 5: Schlagmechanismen, Bau- und Auslöseformen von Schlagfallen für Hausmäuse und Ratten ............................................................ 38 Abb. 6: Messplätze für A) Federenergie, B) Auslösekraft, C) Impuls- und Klemmkraft ............................................................................... 43 Abb. 7: Gestell mit der Messtechnik zur Prüfung von Schlagfallen ........................ 45 Abb. 8: Aufnahme, Aufbereitung und Auswertung der Messsignale ...................... 46 Abb. 9: Physikalische Kenngrößen von Schlagfallen für Hausmäuse ...................... 51 Abb. 10: Physikalische Kenngrößen von Schlagfallen für Ratten ............................ 53 Abb. 11: Kenngrößen von Elektrofallen für Hausmäuse und Ratten ...................... 56 TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 9 Tabellenverzeichnis Tab. 1: Übersicht physikalischer Kenngrößen und Rangliste der getesteten Schlagfallen für Hausmäuse und Ratten .................................. 49 Abkürzungsverzeichnis A Ampere (Einheit der physikalischen Größe elektrische Stromstärke) Bit „Binary Digit“ (Binärziffer) DMS Dehnungsmessstreifen ggf. gegebenenfalls Hz Hertz (Einheit der physikalischen Größe Frequenz) I Formelzeichen der elektrischen Stromstärke J Joule (Einheit der physikalischen Größe Energie) kHz Kilohertz (Einheit der physikalischen Größe Frequenz) LED Light Emitting Diode (Leuchtdiode) mA Milliampere (Einheit der physikalischen Größe elektrische Stromstärke) MEMS Micro-Electro-Mechanical-Systems (sehr kleine Bauteile, die Logik- und mikromechanische Elemente in einem elektronischen Chip vereinen) min Minute (Einheit der physikalischen Größe Zeit) N Newton (Einheit der physikalischen Größe Kraft) NoCheRo-Initiative Non chemical alternatives for rodent control - Initiative Nm Newtonmeter (Einheit der vektoriellen Größe Drehmoment) R Formelzeichen des elektrischen Widerstandes TRMS-Multimeter True root mean square Multimeter s Sekunde (Einheit der physikalischen Größe Zeit) U Formelzeichen der elektrischen Spannung UBA Umweltbundesamt V Volt (Einheit der physikalischen Größe elektrische Spannung) Vss Volt Spitze-Spitze (Spannung zwischen dem positiven und negativen Umkehrpunkt einer Periode, hier einer Sinus-Wechselspannung) TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 10 Zusammenfassung EINLEITUNG Manche Nagetierarten bereiten Probleme, weil sie Infrastruktur schädigen, Lagergut anfressen oder kontaminieren und Hygiene-/Gesundheitsschädlinge sind. Deshalb kann eine Bekämpfung erforderlich werden und z.B. mit Fallen erfolgen. Optimale Schlagfallen sind technisch so beschaffen, dass sie effektiv fangen und beim Fang kein unnötiges Tierleid hervorgerufen wird. Harmonisierte, systematische Testmethoden sind erforderlich, um Schlagfallen zu prüfen, damit sie tierschutzgerecht sind und nur Produkte und Methoden zugelassen werden, die akzeptierten Standards entsprechen In Europa existieren momentan keine verbindlichen tierschutzrechtlichen Bewertungsgrundlagen für Fallensysteme zum Nagetierfang, mit Ausnahme von Schweden und von manchen Arten, die unter das Jagdrecht fallen. Im NoCheRo Leitfaden (Non-chemical alternatives for rodent control) sind Testmethoden für Schlagfallen beschrieben. Zwei grundlegend unterschiedliche Fallen werden in der Regel in Europa zum Management von Hausmäusen und Rattenarten verwendet: Fallen mit mechanischer Wirkung (v.a. Schlagfallen) und Fallen mit elektrischer Wirkung. Schlagfallen sind besonders effektiv, wenn der Schädel bzw. die Halswirbelsäule getroffen wird. Stromfallen sollten umso besser wirken, je geringer der Eintrittswiderstand des Stromes in den Tierkörper ist und je schneller der Strom in ausreichender Menge das Gehirn des Tieres erreicht. Jedoch ist unklar, welche mechanischen Kräfte bzw. welche elektrischen Parameter optimal sind, um eine letale Wirkung schnell zu erzielen. Wie im NoCheRo-Leitfaden beschrieben sollten Testsysteme zur Messung technischer Kernparameter von Fallen zur Einschätzung herangezogen werden, ob ein Fallenmodell überhaupt zum tierschutzgerechten und effektiven Töten von Zielnagern geeignet sein kann. Sollte das nicht der Fall sein, sollten solche ungeeigneten Modelle von weiteren Tests im Rahmen von Prüfverfahren (z.B. im Tierversuch) ausgeschlossen werden. Zwar wurden für einen solchen Ansatz schon vor langer Zeit Prototypen für entsprechende Testgeräte entwickelt, jedoch v.a. für bestimmte größere Pelztiere, die für Fallen gegen Schadnager ungeeignet sind. Für Nagetiere existiert lediglich eine Versuchsbeschreibung mit Ergebnissen für Ratten- und Mäusefallen sowie eine Methodenbeschreibung im NoCheRo Leitfaden, so dass auch hier erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht. ZIELE Ziel dieses Forschungs- und Entwicklungsprojektes war die Weiterentwicklung und Optimierung einer geeigneten Testmethode zur Prüfung von Fallensystemen zur Nagetierbekämpfung mit einer eigens dafür entwickelten Apparatur. Folgende Aspekte sollten dabei untersucht werden: • Charakterisierung von Schlagfallen für Ratten und Hausmäuse anhand physikalisch- technischer Parameter • Entwicklung einer Testmethode und einer Messapparatur zur Bestimmung der für die Tötung der Zielorganismen relevanten physikalischen Eigenschaften der Fallen • Durchführung von Messreihen mit den entwickelten Messapparaturen an einer Auswahl auf dem Markt erhältlichen Nagetierfallen TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 11 MATERIAL UND METHODEN Um eine erste Übersicht über Schlag- und Elektrofallen zu bekommen, wurde mit Internet- Suchmaschinen recherchiert. Danach wurden Fallenhersteller-Firmen und Fachhändler im Bereich der Schädlingsbekämpfung über Ausstellerlisten europäischer Fachmessen ermittelt und die angebotenen Fallentypen begutachtet. Außerdem wurden die Angebote in deutschen Bau- und Gartenmärkten sowie im Versandhandel und im Fachhandel für den landwirtschaftlichen Bedarf geprüft. Von einer Vorauswahl von 61 Maus- und 42 Ratten-Schlagfallen wurden 20 Maus- und 14 Ratten-Schlagfallenmodelle ausgewählt, die in ihrer Bauform möglichst stark voneinander abwichen und die lieferbar waren (Referenzmodelle). Diese Modellauswahl bildete die Grundlage für die Charakterisierung der Fallen und für die Entwicklung der Messapparatur. Sieben Maus- und sieben Ratten-Schlagfallenmodelle, die den Referenzmodellen sehr ähnlich sahen bzw. baugleich waren (Duplikatmodelle), wurden ebenfalls einbezogen. Aus den verfügbaren Angeboten an Stromfallen wurden zwei Maus- und eine Ratten-Elektrofalle als Referenzmodelle für die Charakterisierung und die Messung physikalischer Kenngrößen ausgewählt und je Modell zwei Elektrofallen beschafft. Die Beschaffenheit der Schlag- und Elektrofallen wurde detailliert untersucht und die Modelle im Hinblick auf verwendete Materialien, Baugröße, Bauteilformen, Fallenaufbau, Fallenhandhabung sowie der Gestaltung der Spann-, Auslöse- und Wirkmechanismen charakterisiert. Anschließend wurden die Fallen anhand von Gemeinsamkeiten und Unterschieden sortiert und gruppiert, um möglichst wenige, klar voneinander unterscheidbare und plausible Grundtypen definieren zu können. Die Raummaße der einzelnen Fallen sowie die Maße verschiedener Fallen-Bauteile wurden mit einer elektronischen Schieblehre auf 0,1 Millimeter genau bzw. einem Stahlmaßstab millimetergenau ermittelt. Die Fallengewichte wurden mit einer Laborwaage grammgenau bestimmt. Schlagfallen Für die Entwicklung der Messapparatur wurden die Auslösekräfte der Schlagfallen mit Wägestücken einer Feinwaage (1-50g) ermittelt. Zur Bestimmung der Impulsänderung wurde der Kraftverlauf beim Zuschlagen der Fallen über der Zeit gemessen. Die Messung der Klemmkraft erfolgte direkt und statisch. Für die Ermittlung der potenziellen Energie der gespannten Federn der Schlagfallen wurde der Verlauf des zum Aufspannen nötigen Moments über dem Auslenkungswinkel verwendet. Die ausgewählten Sensoren wurden in einem gemeinsamen Messgestell angeordnet, um alle relevanten Messungen in einer Apparatur und mit geringem Konfigurationsaufwand durchführen zu können. Dafür wurde ein Aufbau mit elektronischen Sensoren gewählt, deren Messsignale über Wandler in einem digitalen Oszilloskop zusammengeführt und von dort an einen Computer zur bildhaften Darstellung und Messwertspeicherung ausgegeben werden. Die Ermittlung der Messwerte erfolgte anschließend mit einer eigens programmierten Software, in der die Messkurven weiter gefiltert sowie relevante Messbereiche und weitere Parameter definiert werden konnten. Je Referenzmodell wurden fünf Fallen und je Duplikatmodell zwei Fallen ausgewählt. Um die verschiedenen Fallenmodelle an den drei Messplätzen der Messapparatur einzuspannen, wurden sie mit Schrauben mittig auf standardisierten Holzplatten befestigt. Tunnelfallen, bei denen der Fallenmechanismus im inneren eines Gehäuses verborgen lag, wurden zuvor so weit geöffnet, dass die Mechanik frei lag und in der Messapparatur gemessen werden konnte. Je Falle erfolgten zwei Messdurchgänge, immer in der Reihenfolge Federenergie – Auslösekraft - TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 12 Impuls+Klemmkraft. Im ersten Durchgang waren die Fallen fabrikneu. Im zweiten Durchgang wurden die Fallen zuerst mit einem „Dummy“ aus zusammengerollten und mit Isolierband fixierten Papierhandtüchern zwanzig Mal ausgelöst und anschließend gemessen. Je Messgröße und Durchgang wurden drei Messungen durchgeführt und die Messkurven standardisiert abgespeichert. Anschließend wurden die Messkurven mit der Auswertesoftware analysiert und die erhaltenen Messwerte gespeichert. Für die weitere Auswertung wurden die Messwerte exportiert und in Excel bearbeitet. Für jede Falle erfolgten drei Messungen. Für den Vergleich von Duplikatmodellen (je zwei Fallen) mit ihrem Referenzmodell (5 Fallen) wurden nur die Mittelwerte der ersten beiden Fallen zum Mittelwert des Referenzmodells zusammengefasst. Für jede Variable kamen zwei statistische Modelle zur Anwendung, um die Auswirkungen des Fallenmodells, des Zustands (neu/20-mal ausgelöst) und des Auslösetyps (Tritt-/Hub/ Zugauslösung) auf die Parameter Auslösekraft, Impuls, Klemmkraft und Federenergie zu bewerten. Dies wurde für Mäuse- und Rattenfallen getrennt durchgeführt. Im ersten Modell wurde die Wirkung von Fallenmodell und -zustand mit einer ANOVA mit den Faktoren Zustand, Fallenmodell und deren Interaktion auf die vier Parameter getestet. Signifikante Interaktionseffekte wurden für neue und gebrauchte Modelle desselben Fallenmodells angegeben. Die Auswirkungen des Auslösertyps wurden separat mit einer ANOVA getestet. Entsprechend der Ergebnisse der Tukey-Post-hoc-Tests wurden die Fallenmodelle in Bezug auf Impuls, Klemmkraft und Federenergie in absteigender Reihenfolge angeordnet (niedrigste Rangnummer für den höchsten Parameterwert). Die Auslösekraft wurde nicht berücksichtigt, da sowohl ein zu niedriger (Auslösung bei leichten Nichtzielorganismen) als auch ein zu hoher Wert (Auslösung nur durch Druck/Zug am Köder nicht möglich) problematisch sein kann. Die Rangzahlen für diese drei Parameter wurden für jedes Fallenmodell addiert, was zu einer Rangsumme führte, die zum Vergleich der relativen Gesamtleistung der Fallenmodelle verwendet wurde. Elektrofallen Während der Versuchsmessungen zeigte sich, dass die Messgrößen von Elektrofallen im zeitlichen Verlauf nur geringen Schwankungen unterliegen. Deshalb wurde auf die hochauflösende, aufwendige Messkurvenaufzeichnung mittels Oszilloskop verzichtet und stattdessen quasistatische Messungen zu Beginn und zum Ende der Fallenauslösungen mit einem TRMS (True root mean square)-Multimeter durchgeführt. Für die Durchführung der Messungen war es notwendig, vor Beginn die geschützten Auslösebereiche der Elektrofallen zu öffnen, Schutzvorrichtungen zu deaktivieren und ggf. nutzbare Kontaktpunkte für Stromversorgung, Messgeräte und Auslösekörper zu schaffen. Anschließend wurde die Versuchsanordnung auf einer isolierten Arbeitsplatte aufgebaut. Die Stromversorgung der Elektrofallen erfolgte über ein Labornetzgerät, mit dem verschiedene Eingangsspannungen eingestellt, und so fabrikneue sowie alternde Batterien simuliert werden konnten. Die Ausgangsstromstärke wurde auf 2,5 A eingestellt. Für die Messung der Hochspannung wurde ein passiver Hochspannungs-Tastkopf zwischen die Kontaktflächen der Elektrofallen geschaltet und mit einem TRMS-Multimeter verbunden. Die Fallenauslösung erfolgte durch eine statische Überbrückung der Fallen-Kontaktflächen mit verschiedenen elektrischen Widerständen als Simulation für auslösende Nagetiere („Nagetier-Dummy“). Für jede Elektrofalle wurde die Form der abgegebenen Wechselspannung sowie die Störstrahlung mit einem Oszilloskop gemessen. Außerdem wurde für jede Elektrofalle die Taktfrequenz der abgegebenen Wechselhochspannung mit dem Multimeter ermittelt. TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 13 Für jede Kombination von Eingangsspannung und Auslöseform wurden drei Stromstärke- und Hochspannungs-Messungen durchgeführt und anschließend die Mittelwerte für die aufgenommenen Messgrößen berechnet. Außerdem wurde notiert, ob die Batteriewarnanzeige (geringe Spannungsversorgung) der Elektrofalle ansprang. Zwischen den Messdurchgängen lagen Pausen von mindestens 2 min, in denen die Fallen stromlos waren. Zwischen Aufladen und Auslösen der Falle wurden Pausen von ca. 20 s eingehalten. Während jedes Messdurchganges wurde die Ausgangsspannung und die Ausgangsstromstärke vom Labornetzgerät an die Elektrofalle sowie die von der Elektrofalle abgegebene Hochspannung protokolliert. Die Dauer der Aufladung der Elektrofalle und die Dauer der Auslöseintervalle wurde sekundengenau mit einer digitalen Stoppuhr ermittelt. Entscheidend für die Wirkung auf Hausmäuse und Ratten sind die über die Kontaktflächen der Elektrofallen abgegebene Hochspannung sowie die dabei in den Nagetieren wirkende effektive Stromstärke, die wiederum vom effektiven elektrischen Körperwiderstand des Tieres abhängig ist, den es zwischen den Fallenkontaktflächen bildet. Aus den Messwerten wurden die auf das Tier einwirkende Energie, die effektive Stromstärke und die Periodendauer berechnet. Für die elektronischen Fallenmodelle wurden die Daten gepoolt und ein vollfaktorielles ANOVA- Modell verwendet, um die Auswirkungen von Eingangsstrom und Widerstand auf die Parameter effektive Stromspannung, Stromstärke, effektive Stromstärke und effektive Energie zu bewerten. ERGEBNISSE Alle untersuchten Schlagfallen für Hausmäuse und Ratten bestanden aus einem Grundkörper, einer Schlagmechanik und einer Auslösevorrichtung. Die Grundkörper bestanden aus Holz, Metall oder Kunststoff. Die Schlagmechanik bestand in der Regel aus den Schlagelementen, die entweder als Schlagbügel aus einem Metalldraht oder als Kunststoff-Formteile gefertigt waren sowie aus Speicherelementen für die Schlagenergie in Form von Metallfedern verschiedener Materialstärke und Bauart. Alle untersuchten Schlagfallen waren einmal-fängige Modelle, die nach einer Fallenauslösung per Hand neu gespannt werden mussten und sich in der 1) Art des Schlagmechanismus, 2) der Fallenkonstruktion und Bedienung sowie 3) der Art der Fallenauslösung durch Zielorganismen unterschieden. Für die Untersuchungen standen zwei Elektrofallen für Hausmäuse und eine Elektrofalle für Ratten zur Verfügung, alle von einer Hersteller-Firma. Eine der Elektrofallen für Hausmäuse war ein mehrfach-fängiges Modell, die beiden anderen einfach-fängige Modelle. Die einfach-fängigen Elektrofallen mussten nach Auslösung durch Aus- und Einschalten wieder in den Betriebszustand versetzt werden. Schlagfallen Für die Aufnahme der Messtechnik wurde ein freistehender quaderförmiger Rahmen aus Aluminium-Profilen konstruiert, mit Messplätzen, an denen die Sensoren zur Bestimmung von Federenergie, Auslösekraft, Impuls und Klemmkraft angebracht sind. Zur Ermittlung der Kenngrößen wurden die Messkurven im Programm PicoPulse (TU Dresden, IFKM) geladen und ausgewertet. Die Kenngrößen wurden dann automatisch berechnet und angezeigt. Die strukturelle Gestaltung und die Bedienung der Messapparatur inkl. der Software wurden in einer Anleitung dargestellt (siehe Anhang A.2). TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 14 Auslösekraft Die mittlere Auslösekraft aller Fallenmodelle betrug 0,14 ±0,03 N, wobei sie sich z.T. deutlich und statistisch signifikant unterschieden. Fasst immer ähnelten die Auslösekräfte der Fallen im fabrikneuen Zustand (0,15 ±0,04 N) denen nach 20-facher Auslösung (0,13 ±0,02 N). Die Auslösekraft von Hausmausfallen mit Zug/Druckauslöser war etwa doppelt so groß wie bei Fallen mit Trittauslöser und Hubauslöser. Die Fallenmodelle für Ratten wiesen Auslösekräfte zwischen 0,13 N und 1,4 N auf. Die Fallenmodelle unterschieden sich bezüglich ihrer Auslösekräfte z.T. deutlich und statistisch signifikant voneinander. Die mittlere Auslösekraft der Rattenfallen betrug 0,37 ±0,05 N, wobei sich die gemessenen Werte zwischen dem fabrikneuen Zustand (0,38 ±0,07 N) und dem nach 20-facher Auslösung (0,36 ±0,06 N) nicht signifikant unterschieden. Die Auslösekraft von Rattenfallen mit Trittauslöser war ungefähr halb so stark wie bei Rattenfallen mit Zug/Druckauslöser und bei Hubauslösern. Das Rattenfallenmodell mit Hubauslöser wies eine mittlere Auslösekraft von 0,50 ±0,01 N auf. Impuls Der mittlere Impuls der Fallenmodelle für Hausmäuse betrug 0,17 ±0,04 Ns, wobei sich die einzelnen Fallenmodelle deutlich und statistisch signifikant voneinander unterschieden. Die Impuls-Werte der Hausmausfallen im fabrikneuen Zustand und nach 20-facher Auslösung unterschieden sich nicht. Der Impuls der vier Fallenmodelle mit Zug/Druckauslöser betrug im Mittel 0,33 ±0,15 Ns. Er war >50% höher als bei den Modellen mit Trittauslöser und nahezu drei Mal so groß wie bei den Modellen mit Hubauslöser. Der Impuls der Fallenmodelle für Ratten betrug im Mittel 0,55 ±0,04 Ns. Die Werte der Fallenmodelle unterschieden sich statistisch signifikant. Fabrikneue Fallen und 20-fach ausgelöste Fallen wiesen fast immer ähnliche Impuls-Werte auf. Die vier Rattenfallenmodelle mit Zug/Druckauslöser wiesen mit einem mittleren Impuls von 0,71 ±0,05 Ns einen um etwa 50% höheren Impuls als die Modelle mit Trittauslöser auf (0,48 ±0,05 Ns). Der Impuls des Rattenfallenmodells mit Hubauslöser betrug 0,57 ±0,05 Ns. Zwischen Modellen mit Zug/Druckauslösern und Hubauslösern sowie zwischen Modellen mit Trittauslösern und Hubauslösern war der Impuls jeweils ähnlich (statistisch nicht signifikant). Klemmkraft Die Klemmkräfte der Fallen für Hausmäuse lagen zwischen 1,35 und 8,95 N, im Mittel bei 4,4 ±0,45 N Bei manchen Modellen nahm die Klemmkraft zwischen Fallen im Neuzustand und 20- fach ausgelösten Fallen statistisch signifikant zu, bei anderen ab. Die Klemmkraft von Hausmausfallen mit Zug/Druckauslöser (2,7 ±0,64 N) war geringer als bei Modellen mit Trittauslösern (4,7 ±0,54 N) und Modellen mit Hubauslösern (5.7 ±0,57 N). Bei Rattenfallen wurde eine mittlere Klemmkraft von 12,61 ±1,23 N gemessen. Die Werte der einzelnen Modelle variierten zwischen 5,18-24,97 N. Bei dem Modell mit Hubauslöser war die Klemmkraft etwa doppelt so hoch wie bei den Modellen mit Zug/Druckauslösern und den Modellen mit Trittauslösern. Die Klemmkräfte fabrikneuer und 20-fach ausgelöster Fallen ähnelten sich. Federenergie Die Federenergie der Fallenmodelle für Hausmäuse unterschied sich statistisch signifikant zwischen den einzelnen Modellen. Im Mittel betrug sie 0,46 ±0,08 J. Die Federenergie zwischen neuen und 20-fach ausgelösten Fallen unterschied sich nur bei zwei Modellen statistisch signifikant. Die Federenergie war bei Fallen mit Trittauslösern (0,53 ±0,09 J) etwa drei Mal TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 15 höher als bei Fallen mit Hubauslösern (0,17 ±0,04 J) und etwa doppelt so hoch wie bei Fallen mit Zug/Druckauslösern (0,26 ±0,13 J). Die Rattenfallen wiesen eine mittlere Federenergie von 4,12 ±0,53 J auf. Die Federenergie variierte zwischen den Fallenmodellen. Fabrikneue und 20-fach ausgelöste Fallen unterschieden sich hinsichtlich ihrer Federenergie nicht. Rattenfallen mit Zug/Druckauslöser wiesen eine mehr als doppelt so hohe Federenergie auf als Fallen mit Hubauslösern und Fallen mit Trittauslösern. Sowohl bei den Hausmaus- als auch bei den Rattenfallen war der Unterschied in den Rangsummen basierend auf Impuls, Klemmkraft und Federenergie erheblich und reichte von 4- 37 bei Mäusefallen und von 4-23 bei Rattenfallen. Elektrofallen Die drei untersuchten Fallenmodelle benötigten drei, vier und sechs Sekunden für das Aufladen der Geräteelektronik. Die Einschalt- und Auslösedauern der beiden Testfallen jedes Modells waren gleich und sie änderten sich auch nicht bei unterschiedlich anliegenden Eingangsspannungen (4,5-3,6 V). Bei den beiden Fallen des mehrfach-fängigen Modells für Hausmäuse löste eine Falle bei einer Eingangsspannung von 5 V oder niedriger, die andere bei der Eingangsspannung von 4,5 V nicht mehr aus. Alle drei Elektrofallenmodelle gaben eine sinusförmige Wechselspannung ab. Die Taktfrequenz der beiden einfach-fängigen Modelle für Hausmäuse und für Ratten betrug 3,2-3,3 kHz, die des mehrfach-fängigen Modells für Hausmäuse 3,7-3,9 kHz. Die Effektivspannung nahm mit steigender Eingangsspannung und mit steigendem Dummy- Widerstand zu. Wurden bei Fallenauslösungen elektrische Widerstände statisch als Dummys für gefangene Nagetiere zwischen die Auslösekontakte geschaltet, so gaben die Elektrofallen bei einem Widerstand von 1kΩ und bei Eingangsspannungen von 4,5-6,3 V effektive Hochspannungen zwischen 155 ±1 V und 264 ±8 V ab. Das entsprach Spitzenspannungen zwischen 216 ±1 V und 369 ±8 V. Die Stromstärke nahm mit steigender Eingangsspannung zu. Bei zwischengeschalteten Dummy- Widerständen war die Stromstärke 40% höher als während der Fallenaufladung oder bei Auslösung im Leerlauf. Die Stromstärke betrug beim Aufladen der Elektrofallen, bei Eingangsspannungen von 4,5 - 6,3 V, zwischen 205 ±39 mA und 295 ±57 mA. Während der Fallenauslösung wurden im Leerlauf Stromstärken zwischen 231 ±4 mA und 291 ±57 mA gemessen. Das mehrfach-fängige Modell für Hausmäuse benötigte für die Aufladung (134 ±7 mA) und bei Auslösung im Leerlauf (150 ±5 mA) nur eine etwa halb so große Stromstärke wie die beiden einfach-fängigen Fallen für Hausmäuse und Ratten mit 312 ± 13 mA bzw. 334 ±18 mA. Bei Fallenauslösung mit einem zwischengeschalteten Dummy-Widerstand von 1 kΩ lag die Stromstärke zwischen 296 ±29 mA und 480 ±53 mA. Ein zwischengeschalteter Dummy Widerstand von 1,5 kΩ resultierte in einer Stromstärke von 285 ±27 mA bis 467 ±27 mA. Die effektive Stromstärke nahm mit steigender Eingangsspannung zu. Die errechneten, effektiv wirksamen Stromstärken im Nagetier-Dummy lagen beim Dummy-Widerstand von 1 kΩ zwischen 155 ±9 mA und 264 ±8 mA, bei 1,5 kΩ zwischen 121 ±9 mA und 229 ±5 mA und damit um 15 ±2% niedriger als beim Dummy-Widerstand von 1kΩ. Die effektive Energie stieg mit zunehmender Eingangsspannung. Bei einem Dummy-Widerstand von 1 kΩ (0,007 ±0,001 J - 0,021 ±0,002 J) lag die effektive Energie etwa 10% unter der des Dummy-Widerstandes von 1,5 kΩ (0,007 ±0,001 J - 0,024 ±0,002 J). TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 16 SCHLUSSFOLGERUNGEN Diese Studie liefert detaillierte Informationen über die technischen Eigenschaften einer großen Anzahl von weit verbreiteten Schlag- und Elektrofallen für Hausmäuse und kommensale Rattenarten. Dafür wurde spezielles Messgerät entwickelt und verwendet, um mehrere Fallenmerkmale standardisiert und replizierbar zu vermessen. Die Konstruktion des Messgeräts und die verbauten Sensoren war geeignet, die erheblichen Unterschiede zwischen Ratten- und Mäuseschlagfallen bei allen erforderlichen Parametern zu berücksichtigen. Mit dem hier entwickelten standardisierten Messaufbau konnten Elektrofallen erstmals vergleichend analysiert werden. Die Bedienung des in dieser Studie entwickelten Geräts ist arbeitsintensiv, erfordert Expertenwissen, einige der Komponenten sind Sonderanfertigungen und einige sind kostspielig. Das Gerät bietet jedoch die Möglichkeit, den Einsatz von Tieren bei Fallentests zu minimieren, und einige der Messverfahren könnten in zukünftigen Versionen automatisiert werden. Handelsübliche Schlagfallen lassen sich sehr gut nach der Art des Schlagmechanismus (Fallbügel-Schlagfallen, Drehbügel-Schlagfallen) bzw. nach Art der Fallenkonstruktion und Bedienung (Klassische Schlagfallen, Moderne Schlagfallen) sowie nach der Art der Fallenauslösung (Trittauslösung, Hubauslösung, Zug/Druckauslösung) charakterisieren. Schlagfallen für bestimmte Zielarten (Mäuse/Ratten) mit verschiedenen Auslösemechanismen (Tritt-, Hub-, Zug/Druckauslösung) überschneiden sich weitgehend in Auslösekraft, Impuls, Klemmkraft und Federenergie. Ein unzureichender Impuls, eine unzureichende Klemmkraft und eine unzureichende Federkraft beeinträchtigen die Wirksamkeit der Fallen und geben Anlass zu Bedenken hinsichtlich des Tierschutzes. Die Leistung einer Elektrofalle hängt weitgehend von der auf den Zielorganismus einwirkenden Energie ab. Der Eingangsstrom und der Widerstand des Zielorganismus bestimmen die wirksame Energie. Es gab nur wenige Fälle, in denen die mechanischen Parameter durch 20-maliges Auslösen von Fallen beeinflusst wurden. In den meisten Fällen waren die Unterschiede gering (≤15 %), was darauf hindeutet, dass die mechanischen Eigenschaften nach gelegentlichem Gebrauch nicht oder nur geringfügig nachlassen. Die mittlere Auslösekraft der Fallen für Hausmäuse (0,15 N) war erwartungsgemäß geringer als die der Rattenfallen (0,37). Dies kann die Auslösung von Rattenfallen durch Hausmäuse und andere kleine Nichtzielorganismen mit ähnlichem Körpergewicht einschränken. Es ist nicht klar, wie die Auslösekräfte mit der Wirksamkeit von Schlagfallen beim Fang der Zielarten und dem Risiko des Fangs von Nichtzielarten zusammenhängen, aber eine hohe Auslösekraft könnte Zielnager ausschließen, oder Zielorganismen in ungünstiger Position treffen, und eine zu geringe Auslösekraft (von Rattenfallen) könnte zum Fang kleinerer Nichtzielarten führen. Der mehr als doppelt so hohe Impuls von Rattenfallen im Vergleich zu Mäusefallen dürfte vermutlich dazu führen, die im Vergleich zur Maus größeren Rattenarten schnell zu töten. Das Gleiche gilt für die höhere Klemmkraft von Rattenfallen im Vergleich zu Mäusefallen, die geeignet sein sollte, Ratten effizient zu halten und zu töten. Die Rangfolge von Ratten- und Mäusefallen erfolgte auf der Grundlage der Werte für Impuls, Klemmkraft und Federenergie. Dies diente dazu, Unterschiede zwischen den Fallenmodellen aufzuzeigen, kann aber nicht uneingeschränkt zur Bewertung der Qualität von Fallen im Hinblick auf die Fangeffizienz oder den Tierschutz herangezogen werden, da nicht bekannt ist, welche Bedeutung diese drei Parameter in der Praxis haben. Sowohl bei Mäuse- als auch bei Rattenfallen ist ein Vergleich der Effektivität verschiedener Fallentypen im Tierversuch oder Praxiseinsatz unabdingbar, um Aussagen zu treffen, inwieweit TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 17 die Variabilität von Auslösekraft, Impuls, Klemmkraft und Federenergie einzeln oder in Kombination Einfluss auf die Fallenqualität und auf Tierschutzaspekte ausüben. Detailliertere Analysen von Fallenkonstruktionen wären hilfreich, um die Auswirkungen von Unterschieden in der Konstruktion (Weg den der Auslösemechanismus zum Auslösen zurücklegen muss, Winkel, Verbindung zwischen Auslöse- und Schlagmechanismus) allein oder in Kombination auf die Auslösekraft verschiedener Fallen- und Abzugskonstruktionen zu ermitteln. Aus den hier erhobenen Daten können keine Schlussfolgerungen zu Wirksamkeit und zu Tierschutzfragen bei der praktischen Anwendung von Elektrofallen gezogen werden. Wie bei den Schlagfallen wäre dazu eine Verknüpfung der Informationen zu Effektivspannung Stromstärke, Effektivstromstärke und effektiver Energie mit Ergebnissen empirischer Anwendungsdaten erforderlich. Der umfassende Datensatz, den diese Studie für verschiedene Arten von Schlagfallen und elektronischen Fallen für Hausmäuse und Ratten liefert, sollte mit bestehenden quantitativen Informationen aus Tierversuchen verknüpft werden. Solche Daten sind aus Fallentests nach dem deutschen Infektionsschutzgesetz und möglicherweise auch aus anderen nationalen Fallenbewertungsprogrammen (z.B. Schweden) verfügbar. So könnte nicht nur die Wirksamkeit, sondern auch Tierschutzaspekte mit den technischen Fallendaten verbunden werden. Dies würde es ermöglichen, Schwellenwerte für die Wirksamkeit und Tierschutzfragen zu ermitteln, die in praktische Empfehlungen und künftige Testverfahren einfließen könnten. Die Ergebnisse dieser Studie können zu einer gründlicheren Einschätzung von Fallen beitragen, um Fallen zu identifizieren, die eine tierschutzfreundliche Option zur Tötung kommensaler Nagetiere darstellen und gleichzeitig ein effektives Management von Schadnagern gewährleisten. TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 18 Summary INTRODUCTION Some rodent species cause problems because they damage infrastructure, eat or contaminate stored goods and they are hygiene/health pests. Therefore, management can be necessary and can be done with traps. Optimal snap traps are designed in such a way that they catch effectively and do not cause unnecessary suffering of animals during capture. Harmonized, systematic test methods are be needed to test snap traps to ensure that they are animal welfare compliant and that only products and methods that meet accepted standards are approved. In Europe, there is currently no binding animal welfare assessment for rodent trapping, except for Sweden and for particular species covered by hunting legislation. Suitable test methods have been published in the NoCheRo (Non-chemical alternatives for rodent control) guidance. Two fundamentally different traps are generally used in Europe for the management of house mice and rat species: mechanical traps (mainly snap traps) and electronic traps. Snap traps are particularly effective when the skull or cervical spine is hit. Electronic traps should be more effective the lower the entry resistance of the current into the animal's body and the higher the current that reaches the animal's brain. However, it is unclear which mechanical forces, or which electrical parameters are optimal to achieve swift unconsciousness/death. As laid out in the NoCheRo guidance, test systems for measuring technical key parameters of traps should be used to assess whether a trap model is suitable for killing target rodents in an animal welfare-friendly and effective way. Should this not be the case, such unsuitable models should be excluded from further testing within the framework of test procedures (e.g. in animal experiments). Prototypes for appropriate test devices were developed a long time ago but only for certain larger fur-bearing animals that are not suitable for rodents and rarely for pest rodents. Publications of descriptions of rodent trap test methods (incl. the NoCheRo guidance) and test results are rare. AIMS The further development and optimisation of a suitable test method for trap systems for rodent control with a newly built test device was the aim of this research project. The following aspects were in focus: a) Characterisation of snap traps for rats and house mice based on physical-technical parameters. b) Development of a test method to determine the physical properties of the traps relevant for swift killing of the target organisms with the new test device. c) Conducting measurements of these properties with the new test device with rodent traps available on the market. MATERIAL AND METHODS For an initial overview of snap and electronic traps internet search engines were used. Manufacturers and specialist dealers were identified via lists of exhibitors at European trade fairs and the types of traps offered were contacted. In addition, the offers in German DIY and garden centres as well as in mail order and specialised trade for agricultural needs were considered. From a pre-selection of 61 mouse and 42 rat traps, 20 mouse and 14 rat trap models were selected that differed widely in their design (reference models). This model selection formed the basis for the characterisation of the traps and for the development of the measuring apparatus. TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 19 Seven mouse and seven rat snap trap models that were very similar to the reference models or were identical in construction (duplicate models) were also included. Two mouse and one electronic rattrap were selected as reference models for the characterisation and measurement of physical parameters and two electronic traps were obtained for each model. The parameters of impact and electronic traps were examined in detail and the models were characterised with regard to the materials used, size, component shapes, trap construction, trap handling and the design of the clamping and triggering mechanisms. Subsequently, the traps were sorted and grouped according to commonalities and differences in order to define as few clearly distinguishable and plausible basic types as possible. The spatial dimensions of the individual traps as well as the dimensions of various trap components were determined with an electronic caliper to an accuracy of 0.1 millimeter or a steel ruler to the millimeter. The trap weights were determined to the nearest gram using a laboratory balance. Snap traps Do develop the measuring apparatus triggering forces of the traps were determined with weighing pieces of a precision scale (1-50g). The impulse of the trap bar movement was determined by numerical integration of a high-resolution measured force curve in the relevant time interval. The static force acting on the trap bar after the impact was read from the impulse data. To specify the potential energy of the tensioned spring, the mechanical work done by the moment applied to tension the spring along the angle of rotating trap bar needed to be determined. The required sensors were arranged in metal frame to be able to carry out all relevant measurements in one apparatus. For this purpose, a setup with electronic sensors was arranged, whose measurement signals were converted and combined in a digital oscilloscope and transferred to a computer for image display and measurement value storage. The values were extracted using specially programmed software to filter measurement curves and to define relevant measurement ranges and other parameters. Five traps per reference model and two traps per duplicate model were selected. In order to attach the different trap models to the measuring apparatus, they were fixed centrally on standardised wooden plates with screws. Tunnel traps, where the trap mechanism was hidden inside a casing, were opened beforehand so that the mechanism was exposed and could be measured in the measuring apparatus. Each trap was measured twice, always in the order of spring energy - triggering force - impulse + clamping force. In the first run, the traps were brand new. In the second run, the traps were first triggered twenty times with a "dummy" made of rolled-up paper towels fixed with insulating tape and then measured. Three measurements were carried out for each variable and passage and the measurement curves were saved in a standardised format. The measurement curves were analysed with the evaluation software and the measured values obtained were saved. For further evaluation, the measured values were exported and processed in Microsoft Excel. Mean values were calculated for each trap from the three measurements. For the comparison of duplicate models (two traps each) with their reference model (5 traps), only the mean values of the first two traps were combined to the mean value of the reference model. For each variable, two individual statistical models were used to evaluate the effects of trap model, condition (new/20-times triggered) and trigger type (treadle/lift/push-pull) on the TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 20 parameters trigger force, impulse, clamping force and spring energy. This was done separately for mouse and rat traps. In the first model, the effect of trap model and condition was tested with an ANOVA with the factors condition, trap model and interaction for the four parameters. The effects of the trigger type were tested separately with an ANOVA. According to the results of the Tukey post-hoc tests, the trap models were ranked in descending order with respect to impulse, clamping force and spring energy (lowest rank number for highest parameter value). Triggering force was not considered as it both to low (triggering by small non-target organisms) and too high (no triggering by pulling/pushing bait) can be problematic. The rank numbers for these three parameters were summed for each trap model, resulting in a rank sum that was used to compare the relative overall performance of the trap models. Electronic traps During the test measurements, it became apparent that the variables were only subject to minor fluctuations over time. Therefore, quasi-static measurements were carried out at the beginning and end of the trap releases using a TRMS (True root mean square) multimeter. To carry out the measurements, it was necessary to open the protected triggering areas of the electronic traps before starting, to deactivate protective devices and, if necessary, to create usable contact points for the power supply, measuring devices and triggering bodies. The power supply for the electronic traps was provided by a laboratory power supply unit simulating brand-new as well as ageing batteries. The output current was fixed to 2.5 A. To measure high voltage, a passive high-voltage probe was connected between the contact surfaces of the electronic traps and connected to a TRMS multimeter. The trap was triggered by statically bridging the trap contact surfaces with different electrical resistances as a simulation for triggering rodents ("rodent dummy"). For each electronic trap, the shape of the emitted AC voltage and the interference radiation were measured with an oscilloscope. In addition, the cycle frequency of the emitted AC high voltage was determined for each electronic trap with the multimeter. For each combination of input voltage and used electrical resistance trigger, three current and high voltage measurements were taken and then the mean values for the recorded measurements were calculated. It was also noted whether the battery warning indicator (low voltage supply) of the electronic trap kicked in. Between the measurement runs, there were pauses of at least 2 min during which the traps were without current. Between charging and triggering the trap, pauses of approx. 20 s were observed. During each measurement run, the output voltage and the output current from the laboratory power supply unit to the electronic trap as well as the high voltage emitted by the electronic trap were recorded. The duration of charging the electronic trap and the duration of the triggering intervals were determined to the second using a digital stopwatch. Decisive for the effect on house mice and rats are the high voltage emitted via the contact surfaces of the electronic traps as well as the effective current intensity acting in the rodents, which in turn depends on the effective electrical body resistance of the animal formed between the trap contact surfaces. The energy acting on the animal, the effective current intensity and the period duration were calculated from the measured values. For the electronic trap models, the data were pooled and a full factorial ANOVA model was used to assess the effects of input current and resistance on the parameters effective current voltage, current strength, effective current strength and effective energy. TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 21 RESULTS All snap traps for house mice and rats consisted of a base body, an impact mechanism and a triggering device. The base bodies were made of wood, metal or plastic. The impact mechanism usually consisted of elements made of metal wire or as plastic incl. elements for storing energy such as metal springs of various material thicknesses and designs. All snap traps were single- catch models that required manual re-spanning after a trap release and differed in 1) type of impact mechanism, 2) trap design and operation, and 3) type of trap release by target organisms. Two electronic traps for house mice and one for rats were available for the study, all from one manufacturer. One of the electronic traps for house mice was a multiple-catch model, the other two were single-catch models. The single-catch electronic traps had to be set manually to operating condition after triggering by switching them off and on again. Snap traps A free-standing frame made of aluminum profiles was constructed to accommodate the measurement equipment, with measuring stations equipped with sensors for determining spring energy, triggering force, impulse and clamping force. Measurements were loaded and evaluated in the PicoPulse program (TU Dresden, IFKM), automatically calculated and displayed. The structural design and operation of the measurement apparatus including the software is detailed in a manual (Appendix A.2). Triggering force The mean triggering force of all trap models was 0.14 ±0.03 N, although they differed statistically significantly in some cases. Usually, the triggering forces of the traps in the factory- new condition (0.15 ±0.04 N) resembled those after 20-fold release (0.13 ±0.02 N). The triggering force of house mouse traps with push-pull triggers was about twice that of traps with treadle triggers and lift triggers. The 14 trap models for rats had triggering forces between 0.13 N and 1.04 N. The trap models differed statistically significantly in their triggering forces. The mean triggering force of rat traps was 0.37 ±0.07 N, and the values were similar between the factory-new condition (0.38 ±0.07 N) and that after 20-fold release (0.36 ±0.06 N). The triggering force of rattraps with treadle triggers was approximately half that of rattraps with push-pull triggers and with lift triggers. The rattrap model with lift trigger had a mean triggering force of 0.50 ±0.01 N. Impulse The mean impulse of the 20 house mouse trap models was 0.21 ±0.04 Ns, with statistically significant differences among the trap models. The impulse values of new house mouse traps and after 20-fold triggering did not differ. The impulse of the four trap models with push-pull triggers averaged 0.33 ±0.15 Ns. It was >50% higher than that of the models with a treadle trigger and nearly three times greater than that of the models with a lift trigger. The impulse of the 14 rattrap models averaged 0.55 ±0.04 Ns. The values of the trap models differed statistically. Factory-new traps and 20-triggered traps almost always had similar impulse values. The four rattrap models with push-pull triggers had a mean impulse of 0.71 ±0.05 Ns, which was about 50% higher than the models with treadle triggers (0.48 ±0.05 Ns). The impulse of the rattrap model with lift trigger was 0.57 ±0.05 Ns. Between models with push- TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 22 pull triggers and lift triggers, and between models with treadle triggers and lift triggers, the impulse was similar. Clamping force Clamping forces of house mouse traps ranged from 1.35 to 8.95 N, with a mean of 4.4 ±0.45 N. For some models, the clamping force increased between traps in the new condition and 20-times triggered traps, and decreased for others. The clamping force of house mouse traps with push- pull triggers (2.7 ±0.64 N) was statistically lower than for models with treadle triggers (4.7 ±0.54 N) and models with lift triggers (5.7 ±0.57 N). For rattraps, the mean clamping force was 12.61 ±1.47 N. Values for individual models varied from 5.18-24.97 N. For the model with a lift trigger, the clamping force was about twice as high as for the models with push-pull triggers and the models with treadle triggers. The clamping forces of brand-new and 20-triggered traps were similar. Spring energy The spring energy of the trap models for house mice differed between the individual models. On average, it was 0.46 ±0.08 J. Spring energy between new and 20-triggered traps differed statistically significantly for only two models. Spring energy was about three times higher for treadle triggers (0.53 ±0.09 J) than for lift triggers (0.17 ±0.04 J) and about twice as high as for push-pull triggers (0.26 ±0.13 J). The rattraps had a mean spring energy of 4.12 ±0.63 J. Spring energy varied statistically significantly among trap models. Factory and 20-triggered traps did not differ with respect to their spring energy. Rattraps with push-pull triggers had more than twice the spring energy of traps with lift triggers and traps with treadle triggers. For both house mouse and rattraps, the difference in rank sums based on momentum, clamping force, and spring energy was substantial, ranging from 4-46 for mouse traps and from 4-32 for rattraps. Electronic traps The three trap models tested required three, four and six seconds to charge the device. The switch-on and triggering times of the two test traps of each model were the same and they did not change even with different input voltages applied (4.5-3.6 V). For the two traps of the multiple-catch model for house mice, one trap stopped triggering at an input voltage of 5 V or lower, and the other one stopped triggering at the input voltage of 4.5 V. All three electronic trap models emitted a sinusoidal AC voltage. The clock frequency of the two single-catch models for house mice and for rats was 3.2-3.3 kHz, and that of the multiple-catch model for house mice was 3.7-3.9 kHz. Effective voltage increased with increasing input voltage and with increasing dummy resistance. When electrical resistors were statically connected between the release contacts as dummies for trapped rodents, the electronic traps emitted effective high voltages between 155 ±1 V and 264 ±8 V at a resistance of 1kΩ and at input voltages of 4.5-6.3 V. The effective high voltages of the electronic traps increased with increasing input voltage. This corresponded to peak voltages between 216 ±1 V and 369 ±8 V. The current increased with increasing input voltage. With dummy resistors connected in between, the current intensity was 40% higher than during charging and open cicuit. The current intensity ranged from 205 ±39 mA to 295 ±57 mA during charging, at input voltages of 4.5-6.3 V. When triggered at a resistance of 1kΩ, the current was 231 ±4 mA to 291 ±57 mA. The TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 23 multiple-catch model for house mice required only about half as much current for charging (134 ±7 mA) and during triggering/open circuit (150 ±5 mA) as the two single-catch traps for house mice and rats. When traps were triggered with a dummy resistor of 1 kΩ, the current ranged from 296 ±29 mA to 480 ±53 mA. A dummy resistor of 1.5 kΩ resulted in a current intensity of 285 ±27 mA to 467 ±27 mA. The effective current increased with increasing input voltage. The calculated effective current levels in the rodent dummy ranged from 155 ±9 mA to 264 ±8 mA for the 1 kΩ dummy resistor, and from 121 ±9 mA to 229 ±5 mA for 1.5 kΩ, which was 15 ±2% lower than for the 1kΩ dummy resistor. The effective energy increased with increasing input voltage. For the 1 kΩ dummy resistor (0.007 ±0.001 J - 0.021 ±0.002 J), the effective energy was about 10% lower than that of the 1.5 kΩ dummy resistor (0.007 ±0.001 J - 0.024 ±0.002 J). CONCLUSIONS This study provides detailed information about the technical characteristics of a large number of widely used snap traps and electronic traps for house mice and commensal rat species. A newly developed device was used to measure several trap characteristics in a standardized and replicable manner. The design of the measuring device and the installed sensors were suitable to account for the considerable differences between rat and mouse snap traps in all required parameters. The standardized measurement setup developed for electronic traps can be used to comparatively assess electronic traps systematically. The operation of the device developed in this study is labor intensive, requires expert knowledge, some of the components are custom-made and some are costly. However, the device offers the possibility of minimizing the use of animals in trap tests, and some of the measurement procedures could be automated in future versions. Commercially available snap traps can be characterized according to the type of impact mechanism (drop-bar snap traps, rotating-bar snap traps) or according to the type of trap construction and operation (classic snap traps, modern snap traps) as well as according to the type of trap trigger (treadle trigger, lift trigger, push-pull trigger). Snap traps for specific target species (mice/rats) with different release mechanisms (treadle, lift, push-pull) largely overlap in triggering force, impulse, clamping force and spring energy. Insufficient impulse, insufficient clamping force and insufficient spring force impair the effectiveness of the traps and give rise to animal welfare concerns. The performance of an electronic trap depends largely on the energy applied to the target organism. The input current and resistance of the target organism determine the effective energy. The higher triggering force of rat snap traps could limit triggering by other non-target animals of similar body weight. However, it is not clear how the triggering force relates to the effectiveness of snap traps in capturing the target species and avoiding capture of non-target species. A triggering force that is too high may prevent the target species from triggering the trap or trigger the hit in an unsuitable position of the animal. A triggering force too low (of rat traps) may result in capture of small non target species. The more than double impulse of rattraps compared to mousetraps is likely to result in rapid killing of the rat species, which are larger compared to mice. The same is true for the higher clamping force of rattraps compared to mouse traps, which should be suitable to efficiently hold and kill rats. TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 24 The ranking of rattraps and mousetraps was based on the values for impulse, clamping force and spring energy. This served to highlight differences between trap models, but cannot be used without further study to evaluate the quality of traps in terms of trapping efficiency or animal welfare, as it is not known what significance these three parameters have in practice. For both mousetraps and rattraps, a comparison of the effectiveness of different trap types in animal experimentation or in practical use is essential to draw conclusions how the variability of triggering force, impulse, clamping force and spring energy individually or in combination influence trap quality and animal welfare aspects. More detailed analyses of trap designs are helpful to determine the effects of differences in design (distance the trigger mechanism has to travel to release, angle, connection between trigger and strike mechanism) alone or in combination on the release force of different trap and trigger designs. No conclusions can be drawn from the data collected here regarding effectiveness and animal welfare issues in the practical application of electronic traps. As with snap traps, this would require linking information on effective voltage amperage, effective current and effective energy with results of empirical data from application in realistic scenarios. The comprehensive data set provided by this study for different types of snap traps and electronic traps for house mice and rats should be linked to existing quantitative information from animal experiments. Such data are available from trap testing under the German Infection Protection Act and possibly from other national trap evaluation programs. Thus, not only efficacy but also animal welfare aspects could be linked to technical data. This would allow the identification of thresholds for efficacy and animal welfare issues that could inform practical recommendations and future testing procedures. The results of this this study may contribute to a more thorough assessment of traps to identify traps that are an animal welfare-friendly option for killing commensal rodents while providing effective management of pest rodents. TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 25 1 Einleitung Manche Nagetierarten bereiten Probleme, weil sie Infrastruktur schädigen, Lagergut anfressen oder kontaminieren (Jacob and Buckle, 2018) und/oder sie Hygiene-/Gesundheitsschädlinge sind, da sie Krankheitserreger auf Menschen, Haus- und Nutztiere übertragen können. Zu solchen Krankheitserregern des Menschen gehören in Deutschland z.B. direkt übertragene Pathogene wie Hantaviren (Reil et al., 2018), Leptospiren (Nau et al., 2019) und Francisellen (Jeske et al., 2018) sowie Vektor-übertragene Pathogene wie Frühsommer-Meningoenzephalitis- Virus, Borrelien, Rickettsien, Coxiellen und Anaplasmen (Ulrich et al., 2009). Dies macht ein wirksames Management dieser Nagetierarten erforderlich, das z.B. mit Fallen erfolgen kann. Optimale Schlagfallen sind technisch so beschaffen, dass sie effektiv fangen und beim Fang kein unnötiges Tierleid hervorrufen. Harmonisierte, systematische Testmethoden sind erforderlich, um Schlagfallen zu prüfen, damit sie tierschutzgerecht sind (Iossa et al., 2007) und nur Produkte und Methoden zugelassen werden, die akzeptierten Standards entsprechen (Smit, 2015; UBA, 2019). Im Zuge von Managementmaßnahmen gegen Schadnager werden jährlich Millionen von Nagetieren mit letal wirkenden Fallen gefangen (Mason and Littin, 2003), was mit erheblicher Tierschutzrelevanz verbunden ist (Meerburg et al., 2008). Jedoch existiert in Europa momentan keine einheitliche Zulassung von Fallen gegen Nagetiere, mit Ausnahme von einigen Arten, die unter das Jagdrecht fallen (Union, 1998). Zur Stärkung nicht-chemischer Alternativen in der Nagetierbekämpfung wurde die Erstellung eines Leitfadens zur Prüfung der Wirksamkeit und Tierschutzgerechtheit von Fallen empfohlen (UBA, 2019) und 2021 veröffentlicht (Schlötelburg et al., 2021). Der Leitfaden beschreibt sowohl Testmethoden als auch Bewertungskriterien für Nagetierfallen hinsichtlich der Wirksamkeit als auch der tierschutzgerechten Tötungswirkung von Schlagfallen. Der Leitfaden enthält auch eine theoretische Beschreibung, wie technische Parameter von Fallen gemessen werden können. Es fehlt aber eine detaillierte Beschreibung zur praktischen Umsetzung. Außerdem sind keine Testmethoden und Kriterien für Elektrofallen enthalten. In Europa werden hauptsächlich zwei grundlegend verschiedene Fallentypen zum Management von Hausmäusen und Rattenarten verwendet: Fallen mit mechanischer Wirkung (v.a. Schlagfallen) und Fallen mit elektrischer Wirkung. Schlagfallen sind besonders effektiv, wenn der Schädel bzw. die Halswirbelsäule getroffen wird. Stromfallen sollten umso besser wirken, je geringer der Eintrittswiderstand des Stromes in den Tierkörper ist und je höher die Stromstärke ist, die das Gehirn erreicht. Jedoch ist unklar, welche mechanischen Kräfte bzw. welche elektrischen Parameter optimal sind, um eine letale Wirkung schnell zu erzielen. Zu niedrige mechanische Kräfte bei Schlagfallen könnten keine umgehende und irreversible Bewusstlosigkeit hervorrufen und zu hohe Kräfte können mit Verletzungsrisiken für die AnwenderInnen (Urzinger, 2018) oder Einschränkungen bei der Fallenbedienbarkeit verbunden sein. Ein zu hohes Auslösegewicht kann zudem dazu führen, dass das Zieltier die Falle in einer ungeeigneten Körperhaltung auslöst und dann nicht ideal am Kopf/Nacken getroffen wird. Ähnliches dürfte für die elektrischen Parameter bei Stromfallen gelten. Jede Kraftwirkung auf einen Tierkörper hängt neben der technischen Bauweise der Falle z.B. auch von der Körpergröße und dem Körperbau der zu fangenden Tierart, vom Untergrund, auf TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 26 dem die Falle platziert wird und von Materialermüdung durch Benutzung ab (Baker et al., 2017). Impuls und Klemmkraft werden dabei als ausschlaggebend für die Tierschutzgerechtheit angesehen (ISO, 1999; Talling and Inglis, 2009), die experimentelle Überprüfung der ausschlaggebenden Todesursache ist jedoch oft schwer zu bewerkstelligen (Baker et al., 2015). Sowohl Impuls als auch Klemmkraft sowie andere technische Parameter (z.B. Fallenöffnungs- winkel, Federtyp) variieren erheblich bei marktüblichen Schlagfallen für Mäuse und Ratten (Talling and Inglis, 2009). Dabei ist v. a. die Überschneidung von Impuls und Klemmkraft bei Mäuse- und Rattenfallen verwunderlich, weil Ratten ein 10-20-fach höheres Körpergewicht als Mäuse haben und die Klemmkraft von Mäusefallen vermutlich nicht zum schnellen Abtöten von Ratten ausreichend sind (Baker et al., 2012). Außerdem fiel auf, dass eine hohe Variabilität in den technischen Parametern eines Fallenmodells auftreten kann, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten (mit vermutlich unterschiedlicher Qualität der verwendeten Materialien) produziert wurden (Talling and Inglis, 2009). Testsysteme sind erforderlich zur Einschätzung, ob ein Fallenmodell überhaupt zum tierschutzgerechten und effektiven Töten von Zielnagern geeignet sein kann (Schlötelburg et al., 2021). Sollte das nicht der Fall sein, könnten solche ungeeigneten Modelle von weiteren Tests im Rahmen von Prüfverfahren (z.B. im Tierversuch) ausgeschlossen werden. Zwar wurden für einen solchen Ansatz schon vor langer Zeit Prototypen für entsprechende Testgeräte entwickelt, jedoch v.a. für bestimmte größere Pelztiere, die für Fallen gegen Schadnager ungeeignet sind. Für Nagetiere existiert lediglich eine Versuchsbeschreibung mit Ergebnissen für Ratten- und Mäusefallen (Baker et al., 2012), so dass auch hier erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht. TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 27 2 Projektziele Ziel dieses Forschungs- und Entwicklungsprojektes war die Entwicklung einer geeigneten Testmethode zur Prüfung technischer Parameter von Fallensystemen zur Nagetierbekämpfung. Folgende Aspekte sollten dabei mit einer eigens entwickelten Messapparatur untersucht werden: a) Charakterisierung von Schlagfallen für Ratten und Hausmäuse anhand physikalisch- technischer Parameter b) Entwicklung einer Testmethode zur Bestimmung der für die Tötung der Zielorganismen relevanten physikalischen Eigenschaften der Fallen c) Durchführung von Messreihen an auf dem deutschen Markt erhältlichen Nagetierfallen TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 28 3 Material und Methoden 3.1 Klassifizierung von Schlag- und Elektrofallen für Hausmäuse und Ratten 3.1.1 Charakterisierung von Schlagfallen Um eine erste Übersicht über Schlag- und Elektrofallen zu bekommen, wurde mit den Internet- Suchmaschinen google.com und bing.com sowie auf den Internet-Marktplätzen amazon.com, ebay.com und alibaba.com recherchiert (Suchbegriffe: Mausfalle, Mausefalle, Mäusefalle, Rattenfalle, Schlagfalle, Stromfalle, Elektrofalle, elektrische Falle, mouse trap, rattrap, snap trap, spring trap, electric trap, electrocute trap, electrocution trap). In einem zweiten Schritt wurden Fallenhersteller-Firmen und Fachhändler im Bereich der Schädlingsbekämpfung über Ausstellerlisten europäischer Fachmessen ermittelt und die angebotenen Fallentypen begutachtet. Außerdem wurden die Angebote in deutschen Bau- und Gartenmärkten sowie im Versandhandel und im Fachhandel für den landwirtschaftlichen Bedarf geprüft. Alle Fallen wurden in einer Liste zusammengefasst. Anhand der Fallen-Abbildungen im Internet, in Verkaufskatalogen des Fachhandels und auf Umverpackungen wurde im Sommer 2021 eine Vorauswahl von 61 Maus- und 42 Ratten- Schlagfallen getroffen, die das Spektrum der angebotenen Bauformen umfassend abbildete. Aus dieser Zusammenstellung wurden 20 Maus- und 14 Ratten-Schlagfallenmodelle ausgewählt, die sich in ihrer Bauform möglichst stark unterschieden und lieferbar waren. Diese Modellauswahl (Referenzmodelle) bildete die Grundlage für die Charakterisierung der Fallen und für die Entwicklung der Messapparatur. Je Referenzmodell wurden im Oktober 2021 fünf bis acht Fallen im deutschen Fachhandel beschafft. Die Beschaffenheit der Schlagfallen wurde detailliert untersucht und die Modelle im Hinblick auf verwendete Materialien, Baugröße, Bauteilformen, Fallenaufbau, Fallenhandhabung sowie der Gestaltung der Spann-, Auslöse- und Wirkmechanismen charakterisiert. Anschließend wurden die Fallen anhand von Gemeinsamkeiten und Unterschieden sortiert und gruppiert, um möglichst wenige, klar voneinander unterscheidbare und plausible Grundtypen definieren zu können. 3.1.2 Charakterisierung von Elektrofallen Die Auswahl an angebotenen Elektrofallen für Hausmäuse (5 Stück) und Ratten (7 Stück) war im November 2021 noch insgesamt gering und vor allem ältere Modelle waren nicht mehr lieferbar. Darüber hinaus ähnelten sich die Bauformen aller Modelle sehr. Aus den verfügbaren Angeboten wurden im November 2021 zwei Maus- und eine Ratten-Elektrofalle als Referenzmodelle für die Charakterisierung und die Messung physikalischer Kenngrößen ausgewählt und je Modell zwei Elektrofallen bei einem deutschen Fachhändler beschafft. Entsprechend der Vorgehensweise bei den Schlagfallen wurden Aufbau, Beschaffenheit, Handhabung sowie die Auslöse- und Wirkmechanismen der drei Elektrofallenmodelle eingehend untersucht. 3.2 Messvorrichtung zur Ermittlung physikalischer Kenngrößen von Schlagfallen Basierend auf der Charakterisierung und den ermittelten Raummaßen der Schlagfallen für Hausmäuse und Ratten wurden verschiedene praktische Tastversuche durchgeführt und theoretische Überlegungen angestellt, um sich den Dimensionen für grundlegende und TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 29 möglichst einfach zu messende Größen wie Kraft, Masse, Zeit, Strecke und Winkel zu nähern. Anhand der Erkenntnisse wurden die Anforderungen für die benötigten Sensoren und Messinstrumente sowie für ein Gestell zur Aufnahme der Messtechnik und Platzierung der Fallen definiert. 3.2.1 Messung der Auslösekraft Um abzuschätzen, in welchen Größenordnungen die Auslösekräfte der verschiedenen Fallen liegen, wurden Voruntersuchungen mit Wägestücken einer Feinwaage (1-50g) durchgeführt. Dabei wurden so lange Wägestücke auf die Auslöseplatte einer gespannten Falle gelegt, bis es zum Auslösen des Schlagbügels kam. Die Ergebnisse flossen dann in die Auswahl passender Sensorik sowie in Überlegungen zur Konstruktion entsprechender Messtechnik ein. 3.2.2 Messung von Impuls und Klemmkraft Der Vorgang des Auftreffens des Schlagbügels einer Schlagfalle auf ein Objekt lässt sich mit der physikalischen Größe Impuls beschreiben. Der Impuls wird nicht direkt gemessen, sondern aus einfachen messbaren physikalischen Größen berechnet, z.B. Kraft und Zeit sowie Masse und Geschwindigkeit. Der Impulssatz lautet: ∆�⃑� = ∫ �⃑�(𝑡)𝑑𝑡�� �� = 𝑚�⃑�(𝑡�) - 𝑚�⃑�(𝑡�) Δp = Impulsänderung F(t) = Kraft F in Abhängigkeit von der Zeit t t0 = Zeitpunkt des Auftreffens des Schlagbügels t1= Zeitpunkt, an dem das System nach dem Ereignis wieder in Ruhe ist m = Masse des Schlagbügels v(t0) = Geschwindigkeit des Schlagbügels zum Zeitpunkt t0 v(t1) = Geschwindigkeit des Schlagbügels um Zeitpunkt t1 Zur Bestimmung der Impulsänderung sollte in der Messvorrichtung der Kraftverlauf beim Zuschlagen der Falle über die Zeit gemessen werden. Die benötigten Parameter waren also die Kraft als Zeitverlauf F(t) und die beiden Zeitpunkte t0 und t1. Die technische Schwierigkeit bei der Umsetzung bestand darin, dass das Auftreffen des Schlagbügels ein extrem schneller Vorgang ist. Physikalisch gilt für den Aufprall zweier ideal steifer Körper: 𝑡� − 𝑡� → 0 (die Zeitdifferenz zwischen Start (= t0) und Ende (= t1) des Vorgangs geht gegen Null) (die maximale Kraftamplitude F(t) geht gegen unendlich) Auch wenn reale Körper nie physikalisch ideal steif sind, zeigte sich hier das Problem der zeitlichen Auflösung und der extremen Kraftamplitude bei diesem Vorgang. Um das Zuschlagen der Falle messtechnisch erfassen zu können, war es deshalb notwendig, Möglichkeiten zur Dämpfung des Aufschlags zu finden und zu testen, um dadurch den Vorgang zeitlich zu strecken und das Kraftmaximum zu reduzieren. Zwar leitet der Dämpfer durch die auftretende Reibung einen Teil der Energie als Wärme ab, jedoch ist dieser Anteil im Verhältnis zur Gesamtenergie sehr gering. Der Impuls, der aus der Fläche unter der Kraftverlaufskurve berechnet wird, ist in beiden Fällen annähernd gleich groß. TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 30 Für die Impulsmessungen wurde die Vorrichtung so eingestellt, dass die Schlagelemente von Hausmausfallen etwa in 2 cm Höhe und von Rattenschlagfallen etwa in 4 cm Höhe über den Fallenauslösern auftrafen. Die Messung der Klemmkraft erfolgt direkt und statisch. Das heißt, dass kein Ereignis oder Vorgang über die Zeit gemessen wird, sondern ein Zustand, der sich über die Messdauer nicht ändert. 3.2.3 Messung der Federenergie Für die Ermittlung der potenziellen Energie der gespannten Feder einer Schlagfalle wurde der Verlauf des zum Aufspannen nötigen Moments über dem Auslenkungswinkel verwendet: Epot=∫ 𝑀(𝜑)𝑑𝜑�� �� Epot = potentielle Energie M(φ) = Moment in Abhängigkeit vom Winkel φ = Auslenkwinkel des Schlagbügels φ0 = Winkel bei Ruheposition des Bügels φ1 = Winkel bei maximaler Auslenkung des Bügels Die gesuchten Parameter sind das Moment M als Verlaufsgröße in Abhängigkeit vom Auslenkungswinkel φ (M(φ)) und die beiden Winkel φ0 und φ1 als Start- bzw. Endpunkt der Auswertung. Um diese physikalischen Größen in der Messvorrichtung zu ermitteln, wurden zwei unterschiedliche und voneinander unabhängige Sensoren benötigt, ein Winkelsensor und ein Momentensensor. Die Auslenkung der Schlagbügel bei den verschiedenen Fallen betrug bauartbedingt maximal 180°, bei vielen Fallen auch nur 90° oder noch weniger. Damit war der Messbereich für den benötigten Winkelsensor klar abgegrenzt. Um den Messbereich für den Momentensensor zu definieren, wurden Vorversuche mit einem Kraftsensor und verschiedenen Maus- und Rattenfallen durchgeführt. Die Testfalle wurde dazu auf einem Montageprofil befestigt und der Schlagbügel über ein Stahlseil mit einem Kraftsensor (200 N) verbunden. Der Kraftsensor wurde im rechten Winkel über dem Schlagbügel gehalten. Anschließend wurde der Schlagbügel in die Positionen 10°, 45°, 90°, 135° und 180° ausgelenkt und die auftretenden Kräfte statisch gemessen. 3.2.4 Messgestell Nach Ermittlung der benötigten Sensoren für die Messung physikalischer Parameter wurden Überlegungen angestellt, wie diese in einem gemeinsamen Messgestell angeordnet werden, um alle relevanten Messungen möglichst in einer Apparatur und mit geringem Konfigurations- aufwand durchführen zu können. Das Gestell sollte robust, verwindungssteif und raumsparend ausgelegt sein, dabei aber Möglichkeiten bieten, Sensorik und unterschiedlich gebaute Fallen flexibel zu platzieren, um valide Messungen zu erhalten. Außerdem mussten elektronische Komponenten wie Messleitungen und Messverstärker sicher in der Apparatur verbaut werden können. 3.2.5 Aufbereitung und Auswertung der Messsignale Die Messung der Klemmkraft ist ein statischer, zeitunabhängiger Vorgang, der z.B. einfach mit federbelasteten analog-mechanischen Geräten durchgeführt werden kann. Im Gegensatz dazu sind die Messungen zur Bestimmung von Auslösekraft, Impuls und Federenergie dynamische Prozesse, bei denen sich die physikalischen Größen über die Zeit ändern. Um verwertbare TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 31 Ergebnisse zu erhalten, werden für diese Messungen elektronische Sensoren, Messwertspeicher und bildgebende Instrumente benötigt, welche die Prozesse in Messwertkurven abbilden, filtern und speichern und Datensätze für die Berechnung der gesuchten Messwerte ausgeben. Um alle Messungen in einer Apparatur und in einheitlichen Prozessen ablaufen lassen zu können, wurde ein Aufbau mit elektronischen Sensoren präferiert, deren Messsignale über Wandler in einem digitalen Oszilloskop zusammengeführt und von dort an einen Computer zur bildhaften Darstellung und Messwertspeicherung ausgegeben werden. Die Ermittlung der Messwerte erfolgt anschließend mit einer eigens programmierten Software (Anhang A.2), in der die Messkurven weiter gefiltert sowie relevante Messbereiche und weitere Parameter definiert werden können. 3.3 Kenngrößen von Schlag- und Elektrofallen für Hausmäuse und Ratten 3.3.1 Raummaße und Gewichte von Schlag- und Elektrofallen Die Raummaße der einzelnen Fallen sowie die Maße verschiedener Fallen-Bauteile wurden mit einer elektronischen Schieblehre (TopCraft DMV-SL05, Dario GmbH) auf 0,1 Millimeter genau bzw. mit einem Stahlmaßstab millimetergenau ermittelt. Die Fallengewichte wurden mit einer Laborwaage (Kern 440-53, Kern & Sohn GmbH) grammgenau bestimmt. 3.3.2 Messung der Kräfte von Schlagfallen Je Referenzmodell wurden fünf Fallen und je Duplikatmodell zwei Fallen ausgewählt und mit einer fünfstelligen Identifikationsnummer gekennzeichnet. Die erste Ziffer codierte die Fallen als Schlagfalle, die folgenden drei Ziffern das Fallenmodell und die letzte Ziffer die Fallennummer (1-5). Um die verschiedenen Fallenmodelle an den drei Messplätzen der Messapparatur einzu- spannen, wurden sie mit Schrauben mittig auf standardisierten Holzplatten befestigt (Abb. 1). Tunnelfallen, bei denen der Fallenmechanismus im Inneren eines Gehäuses verborgen lag, wurden zuvor mit einem Multifunktionswerkzeug (TopCraft TMW-40F) so weit geöffnet, dass die Mechanik frei lag und in der Messapparatur gemessen werden konnte (Abb. 2). Je Falle erfolgten zwei Messdurchgänge, immer in der Reihenfolge Federenergie – Auslösekraft - Impuls+Klemmkraft. Im ersten Durchgang waren die Fallen fabrikneu. Im zweiten Durchgang wurden die Fallen zuerst mit einem „Dummy“ aus zusammengerollten und mit Isolierband fixierten Papierhandtüchern zwanzig Mal ausgelöst und anschließend gemessen (Durchmesser Mausdummy = 15 mm, Rattendummy = 30 mm, Abb. 1). Die Messungen erfolgten bei Raumtemperaturen zwischen 18-20°C. Je Messgröße und Durchgang wurden drei Messungen durchgeführt und die Messkurven standardisiert abgespeichert (Kürzel für Messung-ID-Modellname-Nummer der Messung). Anschließend wurden die Messkurven mit der Auswertesoftware „PicoPulse“ (Vers. 1.011.44, TU Dresden, IFKM) analysiert und die erhaltenen Messwerte gespeichert. Für die weitere Auswertung wurden die Messwerte exportiert und in Excel (Microsoft, Vers. 16.0.5369.1000) bearbeitet. Für jede Falle erfolgten je drei Messungen. Für den Vergleich von Duplikatmodellen (je zwei Fallen) mit ihrem Referenzmodell (5 Fallen) wurden nur die Mittelwerte der ersten beiden Fallen zum Mittelwert des Referenzmodells zusammengefasst. Die genauen Abläufe für die einzelnen Kraftmessungen sowie für die Auswertung der Messkurven wurden in einer Kurzanleitung und in einer ausführlichen Bedienungsanleitung für die Messapparatur und die Auswertesoftware „PicoPulse“ beschrieben (Anhänge A.2 und A.3). TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 32 Abb. 1: Schlagfalle mit „Maus-Dummy“ Die Schlagfallen wurden auf standardisierte Holzplatten geschraubt, um sie an den Messplätzen der Messapparatur einspannen zu können. Um einen Benutzungszustand der fabrikneuen Fallen zu simulieren, wurden sie nach dem ersten Messdurchgang 20-mal mit einem Nagetier- „Dummy“ aus gefalteten Papierhandtüchern ausgelöst. Quelle: eigene Darstellung, JKI. Abb. 2: Präparierte Tunnelfallen Die in den Tunnelfallen-Modellen ver- borgene Auslöse- und Schlagmechanik wurde freigelegt, um sie in der Mess- apparatur messen zu können. Quelle: eigene Darstellung, JKI. 3.3.3 Messung der Elektrofallen Zuerst wurde der Aufbau der Elektrofallen eingehend untersucht, Literaturrecherchen betrieben und weitere Überlegungen angestellt, welche elektrischen Messgrößen für die Bewertung der Fallen maßgeblich sind und wie diese gemessen bzw. berechnet werden können. Anschließend wurden verschiedene Messaufbauten und Messprotokolle entwickelt und evaluiert, immer unter der Maßgabe, dass die Messungen möglichst einfach durchzuführen sind und verschiedene Fallenmodelle damit gemessen werden können. Während der Versuchsmessungen zeigte sich, dass die Messgrößen im zeitlichen Verlauf nur geringen Schwankungen unterliegen. Deshalb wurde auf die hochauflösende, aufwendige Messkurvenaufzeichnung mittels Oszilloskop verzichtet und stattdessen quasistatische Messungen zu Beginn und zum Ende der Fallenauslösungen mit einem TRMS-Multimeter durchgeführt. Für die Durchführung der Messungen war es notwendig, vor Beginn die geschützten Auslösebereiche der Elektrofallen zu öffnen, Schutzvorrichtungen zu deaktivieren und ggf. nutzbare Kontaktpunkte für Stromversorgung, Messgeräte und Auslösekörper zu schaffen. Anschließend wurde die Versuchsanordnung auf einer isolierten Arbeitsplatte aufgebaut (Abb.3, Abb. 4). Die Stromversorgung der Elektrofallen erfolgte über ein Labornetzgerät mit stabilisierter Gleichspannung (PeakTech 6225 A, 0-30V, 0-5A, Abb. 4). Mit dem Labornetzgerät konnten verschiedene Eingangsspannungen eingestellt und so fabrikneue sowie alternde Batterien simuliert werden. Außerdem zeigte das Labornetzgerät die abgegebene Stromstärke an, welche TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 33 Abb. 3: Blockschaltbild zur Messung der Elektrofallen Schematischer Versuchsaufbau zur Messung der von Elektrofallen abgegebenen Hochspannung sowie der von der Falle dafür benötigten Spannung und Stromstärke. Quelle: eigene Darstellung, JKI Abb. 4: Versuchsanordnung zur Messung der Elektrofallen Über ein Labornetzgerät (links) wurde die Versorgungsspannung an die Elektrofalle abgegeben. Zwischen den Auslöse- kontakten der Elektrofalle (Mitte) war eine Hochspannungsmessspitze geschaltet, die mit einem TRMS-Multimeter zur Messung der Hochspannung gekoppelt war. In diesen Messkreis war ein elektrischer Widerstand zur Fallenauslösung und zur Simulation eines gefangenen Nagetiers zwischengeschaltet (rechts). Quelle: eigene Darstellung JKI. TEXTE Nicht-chemische Alternativen der Schädlingsbekämpfung: Methoden zur Prüfung und Bewertung von nicht- chemischen Verfahren zur Bekämpfung von Nagetieren – Abschlussbericht 34 die Fallenelektronik benötigte, um die Hochspannung vor Fallenauslösung aufzubauen bzw. während der Fallenauslösung aufrecht zu erhalten. Die maximale Ausgangsstromstärke wurde auf 2A begrenzt. Werkseitig waren für den Betrieb der Elektrofallen je vier Batterien 1,5V vom Typ AA (ein Modell) bzw. C (zwei Modelle) vorgesehen. Für die Messung der Hochspannung wurde eine passive Hochspannungs-Messspitze (VoltCraft H40, 28-40kV, 60Hz, 1000MΩ, Teilverhältnis 1000:1, Abb. 4) zwischen die Kontaktflächen der Elektrofallen geschaltet und mit einem TRMS-Multimeter (VoltCraft VC 251, 600V, 45-400Hz, 10MΩ, Messbereich 20V~, Abb. 4) verbunden. Die Fallenauslösung erfolgte durch eine statische Überbrückung der Fallen-Kontaktflächen mit verschiedenen elektrischen Widerständen (Weltron MFR1145 Metallschicht-Widerstände, 1-1,5kΩ, Abb. 4) als Simulation für auslösende Nagetiere (Nager-„Dummy“). Die Verbindungen zwischen den Geräten der Versuchsanordnung wurden mit Labor-Messleitungen, Klemmprüfspitzen und Krokodilklemmen hergestellt (SKS Hirschmann PMS 4, 1mm2, 60V, 16A, Abb. 4). Für jede Elektrofalle wurde die Form der abgegebenen Wechselhochspannung sowie die Störstrahlung mit einem Oszilloskop (Hung Chang OS-4620, 20 MHz) ermittelt. Die Störstrahlung wurde mit einer geschirmten Labormessleitung und der Hochspannungs- Messspitze (VoltCraft H40) im Verhältnis 1:1 in einem Abstand von 10 cm von der Hochspannungsquelle im freien Raum gemessen (lose Kopplung). Außerdem wurde für jede Elektrofalle die Taktfrequenz der abgegebenen Wechselhochspannung mit dem Multimeter (VoltCraft VC 251, Messbereich 20V~) ermittelt. Jede Elektrofalle wurde mit den Eingangsspannungen 6,3V (entspricht in etwa fabrikneuen Batterien), 6V, 5,5V, 5V und 4,5V (entspricht in etwa stark gebrauchten Batterien) gemessen. Je anliegender Eingangsspannung erfolgte die Fallenauslösung entweder durch kurze Kontaktierung (<1s) der Fallenkontaktflächen über einen Widerstand (1kΩ) oder über die dauerhafte Kontaktierung mit jeweils einem Widerstand mit 1 kΩ bzw. 1,5 kΩ. Für jede Kombination Eingangsspannung und Auslöseform wurden drei Stromstärke- und Hochspan- nungs-Messungen durchgeführt (insgesamt 45 Messdurchgänge je Falle) und anschließend die Mittelwerte für die aufgenommenen Messgrößen berechnet. Außerdem wurde notiert, ob die Batteriewarnanzeige (geringe Spannungsversorgung) der Elektrofalle ansprang. Zwischen den Messdurchgängen lagen Pausen von mindestens 2 min, in denen die Fallen stromlos waren. Zwischen Aufladen und Auslösen der Falle wurden Pausen von ca. 20 s eingehalten. Während jedes Messdurchganges wurde die Ausgangsspannung (UA) und die Ausgangsstrom- stärke (IA) vom Labornetzgerät an die Elektrofalle sowie die von der Elektrofalle abgegebene Hochspannung (UH) protokolliert. Die Werte wurden jeweils während der Aufladung sowie in den ersten und letzten fünf Sekunden eines Auslöseintervalls, ggf. noch zusätzlich nach der Hälfte eines Auslöseintervalls vom Multimeter abgelesen. Die drei verschiedenen Elektrofallentypen wiesen unterschiedlich lange Intervalle des Aufladens sowie der Hochspannungsabgabe nach Fallenauslösung auf, weshalb für jeden Fallentyp eine unterschiedliche Anzahl an Messzeitpunkten festgelegt wurde. Die Dauer der Aufladung der Elektrofalle und die Dauer der Auslöseintervalle wurde sekundengenau mit einer digitalen Stoppuhr (TFA Dostmann, Art.-Nr. 38.2029) ermittelt. Die Messungen wurden bei Raumtemperaturen von 18-20°C und relativen Luftfeuchten von 40- 55% durchgeführt. Der Messaufbau (Abb. 3) und detaillierte Messabläufe für die Elektrofallen- messung wurden in einer Ku