Nachhaltigkeit aus der Perspektive der Biowissenschaften Leben seit 3,5 Mrd. Jahren

Transkript

1 Nachhaltigkeit aus der Perspektive der Biowissenschaften Leben seit 3,5 Mrd. Jahren Lehrstuhl für Pflanzenbiologie Fachrichtung 8.3 Biowissenschaften Petra Bauer

2 Energiequelle für Chemoautotrophe

3 Vor ca. 2 Mrd. Jahren Energiequelle für Photoautotrophe Photosynthese O 2

4 Evolution des Lebens auf der Erde Archaebacteria Bacteria < wenige Arten Einzeller wenige Lebensräume einfache Lebensgemeinschaften Artenvielfalt Vielzeller viele Lebensräume komplexe Lebensgemeinschaften

5 Evolution nicht zielorientiert, zufallsmäßige Veränderungen Selektion von Strategien, erfolgsabhängig oder zufallsbedingt große Diversität an Strategien wechselseitige Anpassungen verschiedener Organismen (Koevolution) Evolution und Entstehung neuer Arten Wechselwirkungen mit der Umwelt wenige Arten Einzeller wenige Lebensräume einfache Lebensgemeinschaften Artenvielfalt Vielzeller viele Lebensräume komplexe Lebensgemeinschaften

6 Nachhaltigkeit aus der Perspektive der Biowissenschaften Nachhaltigkeit vorteilhaft für die Selektion im Laufe der Evolution

7 Energie: Chemische Verbindungen (Nahrung) Licht Stoffkreisläufe in der Zelle

8 Stoffkreisläufe in der Umwelt C, N, S, P, Mineralstoffe, etc. C = Kohlenstoff Pflanzen Tiere Mikroorganismen Kohlenstoffkreislauf

9 Evolution des Lebens auf der Erde Archaebacteria Bacteria < Blütenpflanzen > 90 % Pflanzenarten heute

10 Koevolution = wechselseitige Anpassungen zwischen Organismen, die miteinander stark interagieren Nahrung Pollenbestäubung Nahrung Samenverbreitung Nahrung Vermehrung

11 Nachhaltigkeit aus der Perspektive der Biowissenschaften 1. Nachhaltigkeit vorteilhaft für die Selektion im Laufe der Evolution Übergang zur Landwirtschaft verbunden mit regelmäßiger und effizienter Versorgung mit Lebensmitteln, Zivilisation möglich

12 Domestikation: Vom Jäger und Sammler zum Ackerbauern und Viehzüchter ca Jahre v. Chr. > 6000 Jahre v. Chr. > 7000 Jahre v. Chr. Domestikationszentren (Purugganan et al., Nature 2009)

13 Unterschiede Wildpflanze und Kulturpflanze Größe und Form Ertrag Verarbeitung Qualität Robustheit wild domestiziert brüchig nicht brüchig Einkorn Selektion von Mutanten/genetischen Varianten

14 Auswahl und Vermehrung von genetischen Varianten führt zu Domestikation Anteil nicht-brüchig Gerste Weizen Reis archäologische Untersuchungen (Purugganan et al., Nature 2009)

15 > 30 % landwirtschaftlich genutzte Flächen Jahr 2000, Millenium Ecosystem Assessment

16 Supermarkt- und Fast Food Kultur Quiz: Woraus werden Cornflakes gemacht?

17 Nachhaltigkeit aus der Perspektive der Biowissenschaften 1. Nachhaltigkeit vorteilhaft für die Selektion im Laufe der Evolution 2. Übergang zur Landwirtschaft verbunden mit regelmäßiger und effizienter Versorgung mit Lebensmitteln, Zivilisation möglich Nachhaltige Nutzung von Bioenergiepflanzen durch Forschung und Entwicklung

18 Leben und Materie: von Pflanzenzellen erzeugter Mehrwert H 2 O CO 2 NO 3 - SO 4 2- C red N red S red Wachstum Biomasse = Biorohstoffe Heilmittel Nahrungsmittel Baustoffe Energie Treibstoffe

19 Informationen über Biotreibstoffe:

20 Bioethanol aus Stärkezucker/Saccharosezucker Mais Zuckerrohr Zuckerrübe 3400 l/ha 6400 l/ha 7400 l/ha 26.8 MJ/kg Südamerika Mitteleuropa

21 Biodiesel aus Pflanzenölen Raps Jatropha Ölpalme Sonnenblume?? 1400 l/ha 1150 l/ha Mitteleuropa? 2600 l/ha 5200 l/ha Tropen/Subtropen 37,2 MJ/kg

22

23 Biogas u.a. Pflanzen-Lignocellulose Biomethan

24 Herausforderung: Nachwachsende Rohstoffe Landwirtschaftliche Flächen (Nahrungsmittel contra Energie) Düngemittel- und Wasserverbrauch für Biomasseerzeugung Energiepflanzen der zweiten und dritten Generation mit guten Energiebilanzen für Mitteleuropa Verfahren der Weiterverarbeitung Forschung für die nächste Generation

25 Nachhaltigkeit aus der Perspektive der Biowissenschaften 1. Nachhaltigkeit vorteilhaft für die Selektion im Laufe der Evolution 2. Übergang zur Landwirtschaft verbunden mit regelmäßiger und effizienter Versorgung mit Lebensmitteln, Zivilisation möglich 3. Nachhaltige Nutzung von Bioenergiepflanzen durch Forschung und Entwicklung Danke fürs Zuhören! Anmerkungen auch schriftlich an: