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Das Übereinkommen, das aus 37 relativ knappen Artikeln und zwei sehr umfangreichen Anhängen besteht, umschreibt den Tierversuchsbegriff verhältnismässig weit und findet auf alle wissenschaftlichen Verfahren Anwendung, die Tiere belasten können.Nach Art. 1 Abs. 1 gelten die Bestimmungen "für alle Tiere, die in Versuchen oder anderen wissenschaftlichen Verfahren verwendet werden oder zur Verwendung in solchen Verfahren bestimmt sind, wenn diese Verfahren Schmerzen, Leiden, Ängste oder dauerhafte Schäden verursachen können". Darin eingeschlossen sind auch Eingriffe, die dazu führen, dass ein Tier unter derartigen Umständen geboren wird, oder das Töten von Tieren zu Organentnahmen, Transplantationen oder ähnlichen Zwecken. Die Konvention ist somit explizit auch auf genetisch veränderte Tiere anwendbar, während "die nicht experimentelle landwirtschaftliche oder tierärztliche Praxis" ausdrücklich nicht erfasst wird.

Wie die meisten nationalen Tierversuchsvorschriften bezieht sich das Übereinkommen nach Art. 1 Abs. 2 lit. a lediglich auf Eingriffe an Wirbeltieren. Dasselbe gilt beispielsweise für die schweizerischen Tierversuchsbestimmungen, die aber immerhin auch für Zehnfusskrebse und Kopffüssler gelten (Art. 58 Abs. 1 TSchV). Im Gegensatz dazu steht das deutsche Recht, das nicht grundsätzlich zwischen verschiedenen Tierkategorien unterscheidet und daher sämtliche Tiere - d.h. also auch die wirbellosen - erfasst (vgl. § 7 TierSchG). Gemäss § 8 Abs. 1 TierSchG unterliegen jedoch nur Versuche an Wirbeltieren einer vorgängigen Genehmigung durch die zuständige Behörde. Ein bedeutendes Beispiel für die experimentelle Verwendung wirbelloser Tiere - worunter sich verschiedene mit sehr hoch entwickelten Sinnesleistungen finden (so wurden beispielsweise wesentliche Erkenntnisse über Nervenfunktionen im Rahmen von Versuchen mit Meeresschnecken gewonnen) - ist die Bestrahlung von Taufliegen im Rahmen genetischer Forschungsarbeiten.
Nach allgemeinen Begriffsbestimmungen und Grundvoraussetzungen für die Durchführung von Tierexperimenten (Art. 1 Abs. 2 und Art. 2) enthält das
Übereinkommen in Art. 5 prinzipielle Anforderungen an die Haltung von Labortieren. Diesen muss zumindest Futter, Wasser sowie eine gewisse Bewegungsfreiheit gewährt werden. Möglichkeiten zur Deckung physiologischer und ethologischer Bedürfnisse dürfen nicht mehr als nötig eingeschränkt werden (Abs. 1). Auch müssen die Umweltbedingungen, worunter man die Tiere züchtet, hält oder verwendet, sowie auch ihr Gesundheitszustand und Wohlbefinden sorgfältig und häufig überprüft werden (Abs. 2 und 3). Die Bestimmungen sind grundsätzlich allesamt auch während der Versuche (Art. 10) sowie in den Zucht- und Lieferbetrieben (Art. 14) und Verwenderanstalten (Art. 18) einzuhalten.

Die Grundsätze werden in Form von sog. Richtlinien - d.h. Leitsätzen mit lediglich empfehlendem Charakter - im detaillierten Anhang A konkretisiert. Die Leitlinien regeln die Funktion und Gestaltung der Tier-, Labor- und Betriebsräume, die Voraussetzungen betreffend Raumklima und Überwachung der Tierräume (Belüftung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Beleuchtung, Lärm und Alarmvorrichtungen) sowie die Pflege (bezüglich Gesundheit, Einfangen, Verpacken, Transport, Annahme, Auspacken, Quarantäne, Isolierung, Eingewöhnung, Unterbringen in Käfigen, Fütterung, Wasser, Einstreu, Bewegung, Reinigung) und Tötung der Tiere. In der Einleitung der einzelnen Richtlinien wird jeweils explizit darauf hingewiesen, dass die Bestimmungen (im Gegensatz zum Übereinkommen selbst) nicht verbindlich sind. Es handelt sich vielmehr "um Empfehlungen, deren Anwendung in das Ermessen gestellt ist; sie sind als Anleitungen für Vorgehensweisen und als Richtwerte gedacht, die alle Beteiligten gewissenhaft anstreben sollten". Eine 1992 durchgeführte Umfrage ergab, dass die meisten über nationale egelungen zur Versuchstierhaltung verfügenden Mitgliedstaaten die Mindestanforderungen zum Standard gemacht haben. Ebenfalls lediglich empfehlender Charakter kommt im Übrigen den beiden Anhängen zu, die sich der Haltung und Pflege von Versuchstieren bzw. der Erstellung einer europäischen Tierversuchsstatistik widmen.

Art. 6 untersagt explizit alle Experimente, für deren Zweck bereits ein wissenschaftlich zufrieden stellendes Ersatzverfahren existiert, und hält die Vertragsparteien ausdrücklich an, die Entwicklung alternativer Systeme zu fördern (Abs. 2). Im Gegensatz zur EU und der OECD führt der Europarat jedoch selbst keine entsprechenden Forschungsarbeiten durch. Bei der Wahl der Versuchsmethode soll ausserdem gemäss Art. 7 stets jene gewählt werden, die möglichst weniger Tiere bedarf und die geringsten Schmerzen, Leiden, Ängste oder dauerhaften Schäden verursacht. Tierversuche im Rahmen der beruflichen Aus- und Weiterbildung werden in diesem Zusammenhang speziell erwähnt. Wenngleich das Konzept der 3 R nirgendwo ausdrücklich erwähnt wird, hat es somit Eingang in das Übereinkommen gefunden. Nach Art. 25 sind Tierexperimente in diesem Sinne auf das "unbedingt Notwendige" zu reduzieren und einzig zulässig, wenn ihr Ziel nicht mit alternativen Systemen erreicht werden kann (Abs. 3). Generell dürfen Experimente nur unter allgemeiner oder örtlicher Betäubung der eingesetzten Tiere durchgeführt werden. Art. 8 sieht hierfür jedoch einige Ausnahmefälle vor. So können Versuche auch ohne Narkose durchgeführt werden, wenn "die durch das Verfahren hervorgerufenen Schmerzen geringer sind als die Beeinträchtigung des Wohlbefindens der Tiere durch die Betäubung oder Analgesie" oder wenn "eine Betäubung oder Analgesie mit dem Ziel des Verfahrens unvereinbar ist", wobei in diesem Fall geeignete gesetzliche oder verwaltungsrechtliche Massnahmen zu ergreifen sind, damit derartige Verfahren nicht unnötigerweise durchgeführt werden.

Gemäss Art. 11 Abs. 1 müssen Tiere, die am Ende eines Versuchs aufgrund des Urteils einer Fachperson weiterhin ständige Schmerzen und Ängste zu erwarten hätten, tierschutzgerecht getötet werden. Abs. 4 derselben Bestimmung regelt die weitere Verwendung der Labortiere, die nach Möglichkeit nach den Versuchen nicht noch einmal experimentell eingesetzt werden sollten. In Art. 13 wird schliesslich der zentrale Grundsatz festgelegt, dass jeder Tierversuch nur mit einer ausdrücklichen Bewilligung sowie durch eine ermächtigte, sachkundige Person durchgeführt werden darf, wobei die rechtliche Ausgestaltung des Bewilligungsverfahrens den Vertragsparteien überlassen wird.

Im Anschluss werden die Anforderungen an Betriebe geregelt, die Versuchstiere züchten, liefern oder selber Experimente durchführen. Zucht- und Lieferunternehmen müssen bei der betreffenden Behörde registriert sowie die zuständigen Personen namentlich bekannt und sachkundig sein (Art. 14f.). Gemäss Art. 16 sind zudem sog. Tierbestandskontrollen zu führen. Verwenderbetriebe müssen nach Art. 18 ebenfalls zugelassen oder wenigstens verzeichnet sein und über die geeigneten Anlagen und Geräte verfügen, um die wirksame Durchführung der Experimente zu gewährleisten. Ausführung, Konstruktion und Arbeitsweise der Anlagen und Geräte müssen dabei eine wirksame Durchführung der Experimente gewährleisten, bei der die verwendeten Tiere so gering wie möglich belastet werden (Art. 19). Die Pflege der Tiere hat nach Art. 20 durch qualifiziertes Personal zu erfolgen. Zudem müssen die Voraussetzungen für die Behandlung durch einen Tierarzt gegeben sein. Im Weiteren enthält Art. 21 eine Liste von Labortieren, die ausschliesslich aus registrierten Zuchtbetrieben stammen dürfen. Es sind dies Mäuse, Ratten, Meerschweinchen, Goldhamster, Kaninchen, Hunde, Katzen und Wachteln (wobei die Vertragsstaaten die Möglichkeit haben, die Liste zu erweitern). Art. 21 Abs. 3 verbietet in diesem Zusammenhang ausdrücklich die Verwendung streunender Haustiere; eventuelle Ausnahmebewilligungen dürfen sich
keinesfalls auf streunende Hunde oder Katzen beziehen. Verwenderbetriebe haben ausserdem nach Art. 24 genaue Aufzeichnungen über Herkunft und Verwendung der
Tiere zu machen.

Art. 27 des Übereinkommens schreibt den Vertragsparteien überdies vor, detaillierte statistische Angaben über die durchgeführten Experimente zu sammeln und zu publizieren. Auf dieser Grundlage erstellt der Europarat jährlich nach den Anforderungen des Anhangs B eine europäische Gesamtstatistik über die Anzahl und Art der in Versuchen eingesetzten Tiere sowie deren genauen Verwendungszweck. Hierfür sind die nationalen Tierversuchsstatistiken jedes Jahr dem Generalsekretär des Europarats zu übermitteln (Art. 28). Durch Art. 29 werden die Vertragsstaaten schliesslich aufgefordert, ihre Versuchsergebnisse gegenseitig zu anerkennen, damit unnötige Wiederholungsexperimente vermieden werden. Um dieses Ziel zu erreichen, sollen die Parteien einander auch durch Auskünfte und Informationen bestmöglich unterstützen. Die gegenseitige Anerkennung von Tierversuchsresultaten ist auch im Zusammenhang mit alternativen Methoden von entscheidender Bedeutung. Nur wenn die Ergebnisse neuer Verfahren mit weniger Tierverbrauch oder geringeren Belastungen auch von anderen Staaten anerkannt werden, können unnötige Wiederholungen und Zusatzprüfungen auf internationaler Ebene verhindert werden.