Archiv der Kategorie: Landwirtschaft, Tier- Pflanzenwelt

Demonstration der Bauern – Mit einer Bemerkung von Jean Pütz

Das größte Problem der Landwirtschaft ist die Gülleproduktion. Vor allen Dingen die Gülle, die bei der Fütterung von importierten Sojabohnen anfällt. Sie ist zwar ein wertvolles Düngemittel, aber zuviel erzeugt Nitrat im Trinkwasser, das sehr aufwendig entfernt werden muss.
Im Prinzip ist die Gülle ein Wertstoff, der mit geringen Investitionen umgewandelt werden kann. Vor allem die Gewinnung von Phosphor, das sich immer mehr zu einem notwendigen aber raren Rohstoff entwickelt, könnte die Sache sogar ökologisch extrem nützlich machen. Wenn Subventionen in die Landwirtschaft fließen, dann ist die Investition in diese Gülleverarbeitung ein lohnendes Ziel. Dazu der Beitrag aus dem Umweltbundesamt.
Ich frage mich, warum die Politik bisher noch nicht darauf gekommen ist.

Ihr Jean Pütz

(UBA) – Durch die Vergärung von Gülle und Bioabfall in Biogasanlagen können Treibhausgasemissionen aus der Lagerung, Behandlung und Verwertung reduziert und gleichzeitig Energie bereitgestellt werden. Im Moment landet in Deutschland jedoch nur etwa je ein Drittel der anfallenden Menge in der Biogasanlage. Wie sich der Anteil steigern ließe, zeigen die Ergebnisse eines UBA-Forschungsprojekts.

Aktuell werden nur rund 30 Prozent der in Deutschland anfallenden Wirtschaftsdünger Gülle und Mist sowie rund 35 Prozent des bereits getrennt erfassten Bioabfalls in Biogasanlagen zu Biogas vergoren. Und das obwohl diese Art der Bioenergie doppelten Vorteil hat: Treibhausgasemissionen der Güllelagerung bzw. Bioabfallbehandlung werden reduziert und es besteht keine Nutzungskonkurrenz um die Rohstoffe, da sie im Anschluss weiterhin als Dünger dienen: Bei Gülle und Mist können die Gärreste weiterhin als Dünger eingesetzt, die vergorenen Bioabfälle kompostiert werden. Im Gegensatz zur Biogasproduktion aus Mais besteht auch keine Flächenkonkurrenz zum Anbau von Lebensmitteln und es entsteht kein zusätzlicher Einsatz von Pestiziden und Treibstoffen für die Feldarbeit.

Trotzdem stagniert der Einsatz von Gülle in Biogasanlagen aktuell und es wird in ganz Deutschland nur etwa eine Bioabfallvergärungsanlage pro Jahr zugebaut. In dem vom beauftragten Forschungsprojekt wird davon ausgegangen, dass bei der Güllenutzung für Biogas eine Verdopplung auf ca. 60 Prozent der anfallenden Gülle möglich ist. Bei der Vergärung von Bioabfall wird eine Steigerung auf mehr als das Doppelte als realistisch angesehen, wenn auch die getrennte Erfassung von Bioabfall gesteigert wird.

Ergebnisse des Forschungsprojekts
Im Vorhaben wurde untersucht, warum die aus Klimaschutz- und Ressourcensicht günstigen Energiepotenziale bisher nur unvollständig genutzt werden und wie sie besser gehoben werden können. Dazu wurden die Entwicklung der Gülle- und Bioabfall-Vergärung dargestellt, eine Betreiberumfrage durchgeführt und in Praktiker-Workshops die wichtigsten Hemmnisse identifiziert. Auf dieser Basis wurden dann Handlungsempfehlungen diskutiert und die relevantesten Vorschläge konkretisiert.

Unter anderem wurde ein Vorschlag zur Anpassung der Förderung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erarbeitet, um mehr Anreize für den Einsatz von Gülle in Biogasanlagen zu schaffen. Außerdem werden Änderungen in verschiedenen Verordnungen vorgeschlagen, zum Beispiel in der Düngeverordnung und der Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (AwSV). Dabei wird darauf hingewiesen, dass gemäß Verursacherprinzip Maßnahmen in der Landwirtschaft in Erwägung gezogen werden sollten, um die Treibhausgas -Emissionen aus der Lagerung und Ausbringung von Gülle zu verringern.

In Hinblick auf den verstärkten Einsatz von Bioabfall in Vergärungsanlagen wurden ebenfalls verschiedene Vorschläge erarbeitet. Diese beinhalten die verstärkte Getrenntsammlung von Bioabfall, die Förderung von Bioabfallvergärungsanlagen im Rahmen des EEG und Hilfestellungen für Kommunen durch Investitionsförderungen, innovative Pilotprojekte und Öffentlichkeitsarbeit.

Wenn diese Vorschläge Eingang in die Gesetzgebung und Förderpolitik finden, können jährlich rund 5 Terawattstunden Strom zusätzlich erzeugt werden – und das ohne in eine Nutzungskonkurrenz zu geraten und bei zusätzlicher Reduktion der Treibhausgasemissionen aus Güllelagerung und Bioabfallbehandlung.

 

Gift im Boden lässt sich einfach auswaschen

(pte) – Mit Schwermetallen verseuchte Böden lassen sich mit einer Chemikalie namens Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) vollkommen reinigen. Das haben Forscher der Stanford University herausgefunden. Bisher werden solche Böden, die auch in Deutschland vor allem auf früheren Industriegeländen zu finden sind, meist in Deponien gelagert.

Schneller und viel billiger
Das Team um Materialwissenschaftler Yi Cui vermischt EDTA mit Wasser. Der dann folgende Prozess ähnelt dem Aufbrühen von Kaffee, witzelt der Forscher. Die Flüssigkeit rieselt wie Wasser durchs Kaffeemehl hindurch den verseuchten Boden. Das EDTA bindet Metallionen an sich und reißt sie mit. Sie sammeln sich, wie der Kaffee in der Kanne, in einem Gefäß unterhalb des Erdreichs.

„Das ist ein neuer Ansatz, verseuchten Boden zu reinigen“, sagt Cui. Bisher funktioniert das Verfahren nur im Labor. Im nächsten Schritt wollen die Forscher eine Pilotanlage bauen, um die Technik unter realen Bedingungen zu erproben. „Dann finden wir auch heraus, wie teuer die Bodenreinigung ist“, so Cui. Wobei er jetzt schon überzeugt ist, dass es billiger ist als alle bisher getesteten Verfahren – und schneller geht.

Blei, Cadmium und Kupfer
Die Forscher haben bisher Böden gereinigt, die mit den hochgiftigen Schwermetallen Blei und Cadmium sowie mit Kupfer verseucht waren, das nur in hohen Konzentrationen gesundheitsgefährdend ist. Diesem ersten Schritt musste ein zweiter folgen, die Rückgewinnung von Wasser, EDTA und Schwermetallen. Dabei kam den Experten zugute, dass EDTA negativ geladen bleibt, auch wenn die positiv geladenen Ionen darauf fixiert waren.

In einem elektrischen Feld konnten die beiden Materialien voneinander getrennt werden. Übrig blieb EDTA in Wasser gelöst, das erneut zur Bodenreinigung verwendet werden kann. Cui will es jetzt mit anderen noch gefährlicheren Metallen versuchen, etwa mit Quecksilber, das so giftig ist, dass die experimentierenden Forscher Schutzkleidung tragen müssen.

Dem Grundwasserspiegel mit vereinfachten Methoden auf der Spur

(KIT) – Wasser ist eine lebenswichtige Grundlage für Mensch und Umwelt. Eine der wichtigsten Quellen ist Grundwasser, das von Niederschlägen oder oberirdischen Gewässern erneuert wird. Bevölkerungswachstum sowie Landwirtschaft und Industrie beeinflussen stark die Menge und Qualität des Grundwassers. Um Grundwasserressourcen kostengünstiger, einfacher und flächendeckender als bisher untersuchen zu kann, haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruhers Institut für Technologie (KIT) gemeinsam mit australischen Kollegen eine neue Methode entwickelt, die sie nun im Fachmagazin Reviews of Geophysics vorstellen.

Mehr als 70 Prozent des Trinkwassers stammen laut Umweltbundesamt allein in Deutschland aus Grundwasser. Weltweit nimmt die Gewinnung so rasant zu, dass die Grundwasserspiegel fallen, sich die Qualität verschlechtert und ganze Städte absinken. Dementsprechend wichtig ist es, die Untergrundeigenschaften zu erforschen um die Reserven nachhaltiger zu bewirtschaften.

„Derzeitige Testmethoden wie etwa der klassische Pumpversuch erfordern, dass Wasser aus speziell angelegten Brunnen aktiv abgepumpt und gleichzeitig der Wasserstand in nahegelegenen Brunnen beobachtet wird“ sagt Dr. Gabriel Rau vom Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW) des KIT. Hierfür müssten zwei bis drei Personen eine entsprechenden Pumpversuch einrichten und für einen längeren Zeitraum für Messungen betreuen. Dieses Verfahren ist äußerst kostspielig, kann je nach Untergrundeigenschaften von einigen Stunden bis zu mehreren Monaten dauern und das Ergebnis ist nur für den getesteten Standort gültig. „Unterirdische Grundwasserspeicher unterscheiden sich jedoch räumlich stark voneinander und es wäre viel zu teuer und umständlich, überall Förderbrunnen zu bauen.“

Gemeinsam mit den australischen Universitäten University of New South Wales (UNSW) in Sydney und der Deakin University in Melbourne hat das KIT nun eine neue Methode entwickelt. Diese wertet Informationen über die Gezeiteneinwirkung auf den Grundwasserspiegel aus. Ähnlich wie bei Ebbe und Flut im Ozean, verändern die Gezeiten auch den Grundwasserstand: So drückt die sich ändernde Gravitation beispielsweise poröse Gesteine im Untergrund zusammen und beeinflussen dadurch den Porendruck. Zusätzlich gibt es atmosphärische Gezeiten, die den Druck im Untergrund zyklisch verändern. „Diese Veränderung können wir mit geringem technischem, personellem und finanziellem Aufwand messen, um die Beschaffenheit des Untergrunds zu quantifizieren“, sagt Rau. Hierfür müssen die Ingenieure keine speziellen Gewinnungsbrunnen anlegen, sondern können einen automatischen Wasserdruck-Datenlogger in eine gewöhnliche Grundwassermessstelle platzieren. Der Drucksensor misst dann für mindestens einen Monat regelmäßig den Grundwasserspegel. Anhand der Messungen können die Forscher die physikalischen Eigenschaften des Untergrundes wie zum Beispiel Porösität, hydraulische Leitfähigkeit und Kompressibilität berechnen und die Erkenntnisse in eine nachhaltige Nutzung der Grundwasserressourcen umsetzen. „Da die Bohrungen der Beobachtungsstellen deutlich günstiger sind als das Anlegen von ganzen Brunnen, können wir an mehr Standorten messen und somit die Anzahl der bestimmten Untergrundeigenschaften deutlich und flächendeckend erhöhen“, so Rau.

Für ihre Methode haben die Forscher internationale Studien und Fachartikel aus verschiedenen Disziplinen untersucht und zusammengefasst: „Dabei haben wir gesehen, dass die jüngsten Fortschritte in der Grundwasserforschung das Potenzial für wesentlich kostengünstigere Langzeituntersuchungen des Grundwassers aufzeigen“, sagt Timothy McMillan vom Connected Waters Initiative Research Centre der UNSW Sydney. „Mit unserer Methode kombinieren wir Ingenieurwesen, Naturwissenschaften und Mathematik und können so durch die Auswirkungen der Gezeiten auf das Grundwasser die Untergrundeigenschaften berechnen.“ Diese Erkenntnisse können auch dazu beitragen, räumliche und zeitliche Schwankungen des Klimasystems und dessen Einfluss auf die Grundwasserreserven vorherzusagen. „Hier stehen wir in Zukunft vor gewaltigen Herausforderungen. Mit unserer Methode können wir die Ressourcen unter der Oberfläche einfacher untersuchen und damit auch nachhaltiger verwalten“, sagt Rau.

Stromspeicherung und -Produktion von Treibstoffen durch Bakterien?

(Cornell University) – Forscher der Cornell University wollen Strom auf höchst ungewöhnliche Art speichern. Sie arbeiten mit elektroaktiven Bakterien, die Elektronen einfangen, also elektrischen Strom, der von Wind-, Solar- oder Wasserkraftanlagen produziert wird. Diese Energie nutzen sie, um CO2 aus der Luft aufzuspalten. Den dabei entstehenden Kohlenstoff wandeln sie in Isobutanol oder Propanol um. Diese Flüssigkeiten können in Motoren genutzt werden, entweder in reiner Form oder als Beimischung zu Benzin oder Diesel.

Biologie kann Hauptrolle spielen
„Wir glauben, dass die Biologie eine signifikante Rolle beim Aufbau einer umweltverträglichen Energie-Infrastruktur spielen wird“, sagt Buz Barstow, Assistenzprofessor für Bio- und Umweltengineering an der Cornell University. „In einigen Prozessen hat die Biologie eine Hilfsfunktion, in anderen spielt sie die Hauptrolle.“ Er und sein Team seien auf der Suche nach allen Möglichkeiten, die Biologie im Energiesektor einzusetzen.

Die Photosynthese ist ein Beispiel für die Umwandlung von Sonnenenergie in Biomasse, also in einen Brennstoff. Pflanzen fangen sechsmal mehr Sonnenenergie ein als alle Menschen auf der Erde verbrauchen. Doch die Photosynthese ist nicht sehr effizient. Sie nutzt nur ein Prozent der einfallenden Energie. Solarzellen sind weitaus effektiver. Sie haben einen Wirkungsgrad von oft über 20 Prozent. Demnach kann Strom gemeinsam mit Bakterien mehr Solarenergie verarbeiten als Pflanzen.

CO2 aus Atmosphäre entfernen
Mikroorganismen und Strom können nicht nur Treibstoffe produzieren, ohne die Umwelt zu belasten. Sie können auch CO2 in einen Biokunststoff verwandeln, der sich gefahrlos untertage lagern lässt, sodass er dauerhaft aus der Atmosphäre entfernt wird. Die Herstellung von Treibstoffen und Bioplastik mit bakterieller Hilfe findet bei normalem Luftdruck und Raumtemperatur statt, sodass keine zusätzliche Energie nötig ist – außer dem Strom als „Bakterienfutter“ natürlich.

Um diese Technik tatsächlich zur indirekten Speicherung von grünem Strom nutzen zu können, muss jedoch noch eine Menge an Forschungsarbeit geleistet werden, sind die Wissenschaftler überzeugt. „Nach unseren Berechnungen ist diese Technik definitiv zu realisieren“, sagt Farshid Salimijazi, Barstows wissenschaftlicher Mitarbeiter, abschließend.

Klimawandel treibt Malariamücken nach Europa

(pte016/27.05.2019/10:30) – Malaria-übertragende Mücken-Arten profitieren vom Klimawandel und werden sich infolgedessen in Europa und dem Mittelmeerraum weiter ausbreiten. In welchem Ausmaß diese Ausbreitung voranschreitet, lässt sich nach einer aktuellen Studie von Forschern der Universität Augsburg ziemlich genau vorhersagen.

Verbreitungsfreundliches Wetter
Ein Aspekt des Klimawandels, der in der öffentlichen Debatte bislang wenig Beachtung fand, ist die Ausbreitung sogenannter vektorübertragener Krankheiten. Als solche werden Krankheiten bezeichnet, die von einem erregertragenden Organismus übertragen werden. Dazu zählt zum Beispiel die Malaria, die von Anopheles, einer Stechmücken-Gattung, übertragen wird.

Das verstärkte Auftauchen Anopheles-freundlicher Wetterlagen könnte zur Ausbreitung dieser Stechmücken und damit zum Erstarken von Malaria in Europa und dem Mittelmeerraum führen. Wie genau diese Ausbreitung aussehen und in welchem Tempo sie vor sich gehen könnte, war bislang nicht genau prognostizierbar.

BRT ermöglicht genaue Prognosen
Die Geografin Elke Hertig von der Universität Augsburg hat ein Modell vorgelegt, das genauere Aussagen ermöglicht. Mit dem geostatistischen Ansatz BRT lässt sich das Vorkommen der Mücken in Europa bis zum Ende dieses Jahrhunderts modellieren. Hertig kommt zu dem Ergebnis, dass Veränderungen in Temperatur und Niederschlag zum deutlichen Ausbreiten von Malariamücken in Richtung Norden führen werden.

Günstig für die Insekten sind vor allem die zu erwartenden wärmeren Frühlingstemperaturen und die kräftigeren Niederschläge in Sommer und Herbst. Die deutlichsten Zuwächse der Mückenpopulationen sind gegen Ende dieses Jahrhunderts in Süd- und Südosteuropa zu erwarten. Nur in einzelnen Gebieten des Mittelmeerraums, für die sinkende Niederschlagsmengen vorausgesagt werden, wird das Mückenvorkommen sinken.

Künstliche Intelligenz in Zukunft auch für Bauern nützlich

(pte) – IT-Gigant IBM wird seine Plattform „Watson Decision Platform for Agriculture“ global ausweiten, um durch Künstliche Intelligenz (KI) Entscheidungsprozesse von Bauern weltweit zu erleichtern. Dafür verwendet IBM Daten aus dem Internet der Dinge, um präzise Ratschläge zu Planung, Ernte oder Schädlingsbekämpfung zu geben.

Mehr Daten „ernten“
„Die Digitalisierung der Landwirtschaft fängt bei der Produktion an und geht über Verwaltung und Betriebsführung bis hin zur Vermarktung. Zum Beispiel werden Agrarroboter mit ihrer Kamera Unkrautpflanzen erkennen und entsprechende Maßnahmen zum Pflanzenschutz durchführen“, sagt Martin Hirt, Referent für Digitalisierung in der Landwirtschaft bei der Landwirtschaftskammer Österreich, gegenüber pressetext. Damit eine Maschine solche Dinge erkennen kann, müsse man zuerst Testdaten generieren – zum Beispiel, indem man möglichst viele Blätter fotografiert. So könne man Bauern auf Basis von kürzlichen Ereignissen vor Gefahren in Bezug auf die Ernte warnen.

Für Wetterdaten zieht IBM sein Tochterunternehmen The Weather Company heran. Die Modelle von IBM beziehen sich auf verschiedene Agrarproduke wie Mais, Weizen, Baumwolle oder Soja. Sie sollen in Afrika, den USA, Kanada, Südamerika, Europa und Australien Verwendung finden. Laut Kristen Lauria, General Manager von Weather Solutions bei IBM, „ernten“ moderne Landwirte durch den Einsatz von Drohnen und Sensoren nicht nur Nahrungsmittel, sondern auch Daten. Diese seien bisher zu wenig verwendet worden. Das sei durch die Watson Decision Platform for Agriculture möglich. Die Plattform sammelt die Daten und analysiert so Muster in der Landwirtschaft. So können präzise und in der Praxis bewährte Maßnahmen gesetzt werden, um eine möglichst ertragreiche Ernte einzufahren.

Ernährung für die Zukunft
Laut Hirt können Landwirte durch die Digitalisierung präziser vorgehen, beispielsweise können sie prophylaktisch Maßnahmen gegen Schädlingsauftreten anwenden oder an genau der richtigen Stelle die richtige Menge an Dünger aussetzen. Letzteres wird teilflächenspezifische Bewirtschaftung genannt. „Bauern sehen so, was die Anforderungen für eine bestimmte Fläche sind. Diese Daten können aus unterschiedlichen Quellen stammen, dem Wetter, dem Boden oder aus historischen Aufzeichnungen“, meint der Digitalisierungsexperte.

IBM zufolge muss die Landwirtschaft präziser und ertragreicher werden, um in Zukunft die Welt ernähren zu können. Im Jahr 2050 werde es zwei Mrd. Menschen mehr geben, jedoch nicht mehr fruchtbaren Boden. Die Kombination aus präzisen Wetterdaten und KI sei dafür die Lösung. Hirt warnt allerdings vor zu viel Optimismus. Es müsse bei der Digitalisierung der Landwirtschaft noch viel geforscht werden, um gerade beim Thema KI gute Ergebnisse zu bekommen. „Abgesehen davon, wird es eine Herausforderung, die vielen, neuen Technologien für kleinstrukturierte, familienbetriebene Landwirtschaften nutzbar zu machen“, resümiert Hirt.

Zarte Powerpflänzchen von der Fensterbank

(BZfE) – Wer Freude an frischem Grün in den eigenen vier Wänden hat,
wird von „Microgreens“ begeistert sein. Dabei handelt es sich um
Gemüse- und Kräuterkeimlinge, die bereits als wenige Tage alte
Pflänzchen geerntet und direkt gegessen werden. Die „Mini-Grünlinge“
punkten mit einem hohen Nährstoffanteil und einem intensiven Aroma, das
Salaten, Suppen und Sandwiches das gewisse Etwas verleiht. Auch
Quarkaufstriche, Pestos und grüne Smoothies können mit den
Powerpflänzchen verfeinert werden.

„Microgreens“ dürfen nicht mit Sprossen verwechselt werden. Auch
Sprossen sind Keimlinge, die aber ohne Tageslicht gezogen werden und
dadurch eine helle, leicht gelbliche Farbe haben. Meist erntet man sie mit
Wurzeln nach zwei bis vier Tagen. „Microgreens“ dagegen durchlaufen
eine weitere Wachstumsphase und haben neben den beiden Keimblättern noch
mindestens zwei Blättchen gebildet. Nach der Keimung nehmen sie durch das
Chlorophyll eine saftig grüne Farbe an.

Die zarten Pflänzchen können ohne viel Aufwand auf der Fensterbank
gezogen werden. Spezielle Samen braucht es dafür nicht. Geeignet sind
unter anderem Rucola, Rettich, Radieschen, Rotkohl, Spinat, Rote Bete,
Senf, Brokkoli, Blumenkohl und Kresse, aber auch Kräuter wie Basilikum,
Minze, Dill, Koriander oder Kerbel. Selbst Pseudogetreide wie Amaranth
werden gerne als „Microgreens“ verwendet. Große und harte Kerne und
Samen, etwa von Erbsen, Bohnen, Buchweizen und Sonnenblumen, sollten vor
der Aussaat über Nacht in Wasser eingeweicht werden. Das beschleunigt die
Keimung.

Zur Anzucht ist ein großer Pflanzentopfuntersetzer oder ein tiefer Teller
aus der Küche ausreichend. Die Schale zwei Zentimeter hoch mit Komposterde
füllen, das Saatgut dicht aussäen und die Erde leicht andrücken.
Anschließend mit einer Sprühflasche anfeuchten und mit einer
Klarsichtfolie bespannen, um das Wachstum zu beschleunigen.
„Microgreens“ fühlen sich auf einer warmen, hellen Fensterbank ohne
direkte Sonne am wohlsten. Zu nass darf es nicht sein, damit sich kein
Schimmel bildet. Geerntet wird nach 10 bis 14 Tagen, wenn sich nach den
Keimblättern die ersten echten Blattpaare ausgebildet haben und die
Pflänzchen etwa 15 Zentimeter hoch sind. Dann werden die Keimlinge etwa
fingerbreit über der Erde abgeschnitten und frisch gegessen.

Insektensterben 2019: Das BMBF weiß Bescheid

BMBF fördert Forschungsprojekt zum Insektenschutz

Der heutige Weltbienentag macht auf die Bedeutung der Bienen und den dramatischen Rückgang der Wildbienen aufmerksam. Sie stehen stellvertretend für viele bedrohte Insektenarten. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) engagiert sich vielfältig für den Erhalt der Insekten. Ganz praktisch mit einem Bienenhotel, das heute am Standort des BMBF in Berlin eingeweiht wird. Vor allem aber fördert das BMBF auch Forschungsprojekte zum Insektenschutz. Ein Beispiel ist das Projekt DINA, das die Ursachen des Insektenrückgangs in Naturschutzgebieten erforscht.

„Die Honigbienen gehören zu unseren wichtigsten Nutztieren. Wildbienen und andere Insekten erfüllen auf unserer Erde für den Menschen überlebenswichtige Aufgaben: sie bestäuben Blüten, sorgen für die Fruchtbarkeit des Bodens und sichern damit unsere Ernährung. Das Insektensterben betrifft uns alle. Deshalb hoffen wir, dass viele unserem Beispiel folgen und Insekten mehr Raum geben, zum Nisten, zur Nahrungssuche und zur Überwinterung. Wir wollen aber auch die Gründe für den dramatischen Insektenrückgang besser verstehen. Deshalb fördern wir das Projekt DINA. Gemeinsam mit der Landwirtschaft und weiteren Interessensgruppen werden im Projekt DINA Lösungen für einen besseren Insektenschutz erarbeitet“, sagte Bundesforschungsministerin Anja Karliczek.

Weltweit nimmt die Anzahl der Arten drastisch ab. Dies bedroht auch zunehmend unsere Lebensgrundlage. Der am 6. Mai veröffentlichte Bericht des Weltbiodiversitätsrats (IPBES) machte dies deutlich. Besonders kritisch ist auch der Rückgang von Insekten wie Wildbienen, Schmetterlingen und Käfern. Die viel beachtete „Krefelder Studie“ des Entomologischen Vereins Krefeld e. V. hatte einen Rückgang der Gesamtmenge an Fluginsekten um über 75 Prozent in den letzten 27 Jahren in Deutschland verzeichnet. Fragen zu den Ursachen und zu systemischen Zusammenhängen dieses dramatischen Rückgangs blieben in der Studie ungeklärt.

Das am 1. Mai gestartete Projekt „DINA – Diversität von Insekten in Naturschutzgebieten“ soll Klarheit in die Debatte zum Insektensterben bringen. In den nächsten vier Jahren erforschen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, welche Faktoren zum Insektensterben in welchem Umfang beitragen und wo für eine Umkehrung des Trends angesetzt werden muss. DINA wird im Rahmen der „Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt“ des BMBF mit insgesamt 4,2 Mio. Euro gefördert. Für die Umsetzung der Forschungsinitiative stellt das BMBF in den kommenden fünf Jahren insgesamt 200 Mio. Euro zur Verfügung. Kernelemente der Initiative sind u. a. die Entwicklung innovativer Technologien für die effizientere Erfassung von biologischer Vielfalt, die Analyse der Ursachen, Dynamiken und Folgen des Artenverlustes, sowie die Bereitstellung von Systemlösungen.

Im Rahmen von DINA werden Forschende das Vorkommen von Insekten und deren Einflussfaktoren wie Landschaftsstruktur und Pestizideinsatz über vier Jahre in 21 Schutzgebieten intensiv analysieren und damit die bisher umfangreichste Studie zu Fluginsekten in Schutzgebieten durchführen. Die Ergebnisse von DINA sollen in evidenzbasierte Empfehlungen für die Politik, Landwirtschaft und Kommunen münden.

Unter wissenschaftlicher Leitung des Naturschutzbundes Deutschland (NABU) arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus sieben verschiedenen Forschungseinrichtungen mit Bürgerwissenschaftlern des Entomologischen Vereins Krefeld e. V. und Akteuren aus Landwirtschaft und Behörden zusammen. Die Bestimmung der Insekten findet auf Arten-Ebene statt, u. a. durch das sogenannte DNA-Metabarcoding. Es ermöglicht mittels des „genetischen Fingerabdrucks“ eine schnelle Bestimmung von Arten. Das Projekt DINA untersucht zudem, welchen Einfluss verschiedene Faktoren – wie Zerschneidung der Lebensräume, Landnutzung und ökotoxikologische Belastung – auf die Insektengemeinschaft haben. Informationen zur Pestizidbelastung werden beispielsweise durch chemische Analysen von Boden, Vegetation, Insekten und Wasser sowie in angrenzenden, landwirtschaftlichen Flächen gewonnen. Im Dialog mit Landnutzern, Verwaltern, Naturschützern und Landeigentürmern sollen dann tragbare Handlungsoptionen entwickelt werden.

Pflanzenvielfalt erhöht Insektenvielfalt

Halle, Leipzig, Göttingen. Je mehr Pflanzenarten in Wiesenund Wäldern leben, desto mehr Insektenarten finden dort Lebensraum.Mehr Pflanzenarten erhöhen aber nicht nur die Zahl der Insektenarten,sondern auch die Zahl ihrer Individuen. Gleichzeitig wird die tierischeVielfalt nicht nur von der pflanzlichen Artenvielfalt bestimmt, sondernauch von der pflanzlichen Strukturvielfalt. Dies sind Ergebnisse einerinternationalen Zusammenarbeit unter Führung des Deutschen Zentrumsfür integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), die in derFachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wordensind. Sie haben Konsequenzen für die insektenfreundlicheBewirtschaftung von Wiesen und Wäldern.

„Unsere Ergebnisse verdeutlichen, dass Entwicklungen wie dasaktuell beobachtete Insektensterben zusammenhängen können mit derArt und Weise, wie wir Menschen die von uns genutzten Ökosystemebewirtschaften“, sagt Erstautor Prof. Andreas Schuldt von derUniversität Göttingen – vormals tätig am DeutschenZentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv). Gemeinsammit den Co-Autoren hat Schuldt umfangreiche Daten zur Pflanzen- undInsektendiversität aus zwei der weltweit größtenBiodiversitätsexperimente ausgewertet: dem Jena Experiment undBEF-China. Im ersten Experiment wurde die Zahl der Pflanzenarten auf einerWiese verändert, im zweiten die Zahl der Baumarten in einem Wald– jeweils mit dem Ziel, die Auswirkungen pflanzlicher Diversitätauf andere Lebewesen und das Funktionieren der Ökosysteme zuuntersuchen.

Die Daten zeigen, dass Rückgänge in der Vielfalt vonPflanzenarten – zum Beispiel verursacht durch intensive Nutzung land-und forstwirtschaftlicher Flächen – zu einer verringerten Zahlvon Insekten (Individuen) führen kann, was wiederum die Zahl derInsektenarten sinken lässt. „Interessant ist in diesemZusammenhang, dass nicht der reine Verlust an Pflanzenarten entscheidendist, sondern auch der damit verbundene Verlust an Strukturvielfalt“,so der Jena-Experiment-Sprecher Prof. Nico Eisenhauer vom ForschungszentrumiDiv und der Universität Leipzig. „Diese Ergebnisse zeigen, dasswir durch strukturfördernde Maßnahmen wie angepasste Mahdtermineund die Erhaltung alter Bäume einen wesentlichen Beitrag zumBiodiversitätsschutz leisten können“, ergänztBEF-China-Sprecher Prof. Helge Bruelheide von der Universität Halleund iDiv.

Der Vergleich von Daten aus ganz unterschiedlichen Lebensräumenzeigt dabei die Relevanz der Forschungsergebnisse für wichtige von unsMenschen genutzte Ökosysteme. Ermöglicht wurde die Studie durchumfangreiche Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft(DFG).
Andreas Schuldt, Volker Hahn

Hormone aus Pflanzen und Mikrobiota

Graz, 25. März 2019:

Auf dem 62. Kongress für Endokrinologie vom 20.-22. März 2019 in Göttingen hielt Barbara Obermayer-Pietsch von der Medizinischen Universität Graz eine Keynote-Lecture über  neue Aspekte der Endokrinologie im Kontext von Frauen- und Männergesundheit. „Externe“ Hormone aus Pflanzen und Mikrobiota rücken in den Blickpunkt endokriner Studien, die Wirkungen dieser hormonellen Modulatoren werden zunehmend messbar. Frau Obermayer-Pietsch hat den Inhalt ihres Vortrages dankenswerterweise sofort für unseren DGE-Blog zusammengefasst.

„Gesunde Ernährung“ wird seit vielen Jahren propagiert – sie sollte große Anteile an Gemüse und Früchten enthalten. Was viele Konsument*innen und selbst Endokrinolog*innen nicht wissen oder andenken, ist der Anteil an Pflanzenhormonen und -Mikroben, den wir dabei mit unserer Ernährung aufnehmen und die zu entscheidenden Hormon- und Stoffwechselwegen beitragen und pleomorphe Wirkungen haben können.

Pflanzenhormone sind essentielle Regulatoren der Pflanzenphysiologie und der involvierten Mikroben, die umgekehrt die Funktionen ihrer Wirtspflanzen entscheidend beeinflussen können. Über die Bereitstellung von Eiweißen und Kohlenhydraten, Spurenelementen und anderen wichtigen Nahrungsbestandteilen durch Pflanzen hinaus beeinflussen Phytohormone im Menschen die Glukosehomöostase, Entzündungsprozesse und zelluläre Vorgänge (Übersicht: Chanclud 2017) und sind damit wichtige Faktoren für Diabetes, entzündliche Darmerkrankungen oder die Krebsentstehung, aber auch für psychotrope Effekte über die bekannte Darm-Hirn-Achse.

Das Mikrobiom im Darm metabolisiert viele dieser Pflanzenhormone, z.B. die bekannten Isoflavone Genistein und Daidzein (Kuhnle 2009), die über massenspektrometrische Methoden nachgewiesen werden können. So sind Bohnen, u.a. auch Sojabohnen, besonders reich an Phytoöstrogenen, während Phytoandrogene typischerweise in Ginseng oder Galgant aus der Ingwerfamilie und anderen Quellen zu finden sind (Costa 2018).

Pflanzenhormone haben chemische Ähnlichkeiten mit humanen Hormonen und können daher auch als selektive Östrogen- und Androgenrezeptor-Mediatoren (SERMS und SARMS) agieren – dabei wurden u.a. für Equol, einen Metaboliten aus Daidzein, zahlreiche klinische Wirkungen untersucht. Die Verstoffwechselung aus den ursprünglichen Pflanzensubstanzen zu einem wirksamen SERM erfolgt laut der „Equol-Hypothese“ allerdings nur bei Personen, die über die entsprechende mikrobielle „Ausstattung“ in ihrem Darm verfügen (Setchell 2002). Das kann mit einer Messung des Konzentrations-Quotienten aus Metabolit und Ausgangshormon im Harn nach entsprechend forcierter Zufuhr (z.B. Sojamilch) nachgewiesen werden. „Equol-Producer“ sind etwa 30% der Europäerinnen und Europäer, in Asien betrifft diese Eigenschaft weit größere Bevölkerungsanteile. Welche Bestandteile des Mikrobioms diese Umwandlung auslösen und wie sie interagieren, ist noch nicht restlos geklärt. Ebenso sind die möglicherweise betroffenen hormonellen Erkrankungen, Fertilität und Krebsrisiko weiterhin Gegenstand der aktuellen Forschung. Dass sogar die Inkretinbildung und -wirkung (Creutzfeld 1979) von mikrobiellen Veränderungen betroffen ist, zeigen aktuelle Publikationen aus den letzten Monaten (Lee und Harada, 2018).

Auch Phänomene der Autoimmunität wurden in diesem Zusammenhang angesprochen – es gibt wichtige Hinweise auf eine „Reprogrammierung“ der Immunzellen über eine erhöhte Kohlenhydratzufuhr im Darm und entsprechend hohe Blutzuckerspiegel aus der Arbeitsgruppe um Eike Latz in Bonn (Christ, 2018). Dabei kommt es zu überschießenden Aktivierungen des Entzündungsspektrums, die auch nach Rückkehr zu einer niederkalorischen Ernährung bestehen bleiben. Damit könnte die Zunahme klinisch wichtiger autoimmuner Phänomene wie der Immunthyreopathien oder Allergien teils gut erklärt werden. Als wichtigster Faktor einer gestörten Darmpermeabilität wurde in einer rezenten Science-Publikation (Thaiss 2018) ebenfalls die Hyperglykämie identifiziert, die in umfangreichen Tierversuchen auch zu einer erhöhten Infektanfälligkeit beigetragen hatte.

Die klinischen Wirkungen von Darmmikrobiota, Phytohormonen und möglichen prä- und probiotischer Interventionen werden an der Medizinischen Universität Graz im Rahmen des CBmed-Projektes (Center for Biomarker Research in Medicine, cbmed.org), gefördert von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft in den kommenden Jahren weiter untersucht.

Prof. Dr. Barbara Obermayer-Pietsch, Graz