Grüne Gentechnik - Ein Beitrag zur Entlastung der Umwelt?

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1 Grüne Gentechnik - Ein Beitrag zur Entlastung der Umwelt? Darum geht s Die Landwirtschaft liefert uns Nahrung, ohne die wir nicht überleben könnten. Doch zugleich hat sie einen großen Einfluss auf die Umwelt. Viele der globalen Umweltprobleme gehen auf das Konto der Landwirtschaft: Gifte im Grundwasser, zu viele Nährstoffe in Flüssen, Erosion und Versalzung von Böden und der Rückgang der Artenvielfalt sind nur einige Beispiele. Um diese Probleme zu lösen, brauchen wir eine nachhaltigere Landwirtschaft. Sie muss uns nicht nur sicher ernähren können, sondern alle unsere Lebensgrundlagen erhalten. Eine Möglichkeit, diesem Ziel ein Stück näher zu kommen, könnte neben anderen Optionen auch der Einsatz der Gentechnik in der Landwirtschaft sein. Mit Hilfe der Grünen Gentechnik können Pflanzen in ihren Eigenschaften optimiert werden. Sie brauchen dann beispielsweise weniger Dünger oder können eigenständig Schädlinge abwehren, wodurch weniger Pestizide benötigt werden. Das entlastet die Umwelt. Dennoch hat die Grüne Gentechnik auch Kritiker. Sie befürchten, die genveränderten Organismen (GVO) könnten zu Schäden in der Natur führen, die nicht mehr rückgängig zu machen sind. Was wiegt nun schwerer, die Chancen oder die Risiken der Grünen Gentechnik? Diese Frage kann nicht pauschal beantwortet werden. Doch es lohnt sich, einmal genauer hinzuschauen. Definitionen Grüne Gentechnik: GVO: transgen: Pestizid: Resistenz: Nachhaltigkeit: Biodiversität: Die Anwendung gentechnischer Verfahren in der Pflanzenzüchtung und die Nutzung gentechnisch veränderter Pflanzen in der Landwirtschaft. Zum Vergleich: Der Einsatz gentechnischer Verfahren in der Medizin wird als Rote Gentechnik bezeichnet. Gentechnisch veränderter Organismus. Tier, Pflanze oder Bakterium, dessen Erbgut gezielt verändert wurde, um bestimmte Eigenschaften zu bekommen. gentechnisch verändert Sammelbegriff für Pflanzenschutzmittel, speziell chemische Mittel zur Bekämpfung pflanzlicher und tierischer Schädlinge. Bei Pestiziden wird unterschieden zwischen Herbiziden (gegen Unkräuter), Insektiziden (gegen Schadinsekten) und Fungiziden (gegen Pilzbefall). Unempfindlichkeit gegen Krankheitserreger oder bestimmte chemische Stoffe. Lebens- und Handlungsweise des Menschen, die eine wirtschaftliche Entwicklung ermöglicht, ohne andere dabei sozial zu benachteiligen und natürliche Lebensgrundlagen zu zerstören. Vielfalt der Tier- und Pflanzenarten Internet-Tipps Nähere Informationen zu allen Themen dieser Unterrichtseinheit stehen bei insbesondere unter Nachhaltigkeit. In der Datenbank Nachhaltigkeit kompakt finden Sie eine übersichtliche Darstellung von Erfahrungen mit dem Anbau transgener Pflanzen in Nordamerika im Hinblick auf mögliche Umweltentlastungen, sowie weitere Modelluntersuchungen. Anschauliche Unterrichtshilfen zum Thema Grüne Gentechnik gibt es hier: Download von Broschüren zu Grundlagen der Gentechnik: (Bundesministerium für Bildung und Forschung) (Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung)

2 Umweltprobleme der Landwirtschaft - Kann die Grüne Gentechnik Lösungen bieten? Die Landwirtschaft prägt und gestaltet in vielfältiger Weise unsere Landschaft, und das nicht nur in positiver Weise. Sie gilt als Urheber zahlreicher, ganz unterschiedlicher Umweltprobleme. Viele davon ließen sich vermeiden, zumindest aber vermindern. Die nachfolgende Aufstellung zeigt, welche Rolle dabei die Grüne Gentechnik spielen könnte. Diese Lösungsansätze werden schon seit vielen Jahren erforscht. Bisher gibt es jedoch sehr wenige anwendungsfähige Insekten- oder Herbizidresistente Pflanzen, denn die komplexen genetischen Eigenschaften müssen für jede Pflanzensorte neu untersucht werden. Belastung durch Pestizide Rund Tonnen Pflanzenschutzmittelwirkstoffe werden jährlich allein in Deutschland verkauft. Obwohl sie Schutz -Mittel heißen, sind sie alles andere als harmlos. Sie können auch auf Pflanzen, Tiere und Menschen schädlich wirken, die eigentlich verschont bleiben sollten. Das ist besonders dann ein Problem, wenn die Wirkstoffe in der Umwelt nicht schnell abgebaut werden und sich darum im Boden und im Wasser anreichern. Chancen der Grünen Gentechnik: Pflanzen können mit Hilfe von Fremdgenen die Fähigkeit bekommen, in ihren Zellen Wirkstoffe zu produzieren, mit denen sie Insekten oder Pilze selber abwehren können (Schädlingsresistenz bzw. Pilzresistenz). Die Bauern brauchen dann weniger Insektizide und Fungizide zu versprühen und müssen keine Ernteausfälle durch Schädlinge oder Pflanzenkrankheiten befürchten. Eine andere Möglichkeit stellen herbizidresistente Pflanzen dar. Sie sind gegen bestimmte Wirkstoffe immun, die alle anderen Pflanzen abtöten (Totalherbizide). Bei geeigneter Wahl der Wirkstoffe gelten diese Totalherbizide allerdings als relativ umweltfreundlich, weil sie im Boden schnell abgebaut werden. Bodenerosion Pflanzen brauchen eine fruchtbare Bodenkrume, um wachsen zu können. Doch die wertvolle Humus-Schicht des Bodens kann von Wind und Wasser abgetragen werden. Manche landwirtschaftliche Methoden fördern diese Bodenerosion, zum Beispiel das Pflügen. Denn dabei wird der Boden gewendet, die schützende Pflanzenschicht wird vergraben. So ist der Boden ungeschützt den Unbillen des Wetters ausgesetzt. Chancen der Grünen Gentechnik: Durch Verzicht auf das Pflügen kann der Boden wirksam vor Erosion geschützt werden. Der Bauer sät einfach direkt in eine bestehende Pflanzendecke (Mulchsaat). Doch dabei gibt es normalerweise ein Problem: Wie sollen sich die neuen Feldfrüchte gegen den bestehenden Bewuchs durchsetzen? Mit transgenen, herbizidresistenten Pflanzen geht das über einen Trick. Die konkurrierenden Pflanzen werden mit einem Totalherbizid, das gegen alle Pflanzen wirkt, geschwächt. Nur die transgene Pflanze ist gegen das Herbizid immun. Sie kann nun ungestört wachsen, während die Überreste der anderen Pflanzen schützend am Boden liegen. Verlust der Biodiversität Immer mehr Tier- und Pflanzenarten sind weltweit in ihrem Bestand gefährdet. Die Landwirtschaft gilt dabei als eine der Hauptursachen für den Rückgang der Artenvielfalt. Die Gründe dafür sind vielfältig, u.a. der starke Einsatz von Pestiziden und Düngemitteln und die monotone Gestaltung der Landschaft, die vielen Tieren und Pflanzen geeignete Lebensräume nimmt. In Entwicklungsländern besteht eine weitere Gefahr: Hunger und unsichere Ernten treibt die wachsende Bevölkerung dazu, immer wieder neue Flächen für die Landwirtschaft zu gewinnen. Doch dabei gehen wertvolle Wildnisgebiete verloren. Chancen der Grünen Gentechnik: Wenn der Einsatz transgener Pflanzen dazu führt, Überdüngung, Bodenerosion und den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu verringern, mindert das den Überlebensdruck auf andere Tier-undPflanzenarten. In den Entwicklungsländern kann die Grüne Gentechnik den Bauern helfen, auf gleicher Fläche mehr zu ernten. Da insektenresistente Sorten besser vor Schädlingen geschützt sind, ist die Nahrungsversorgung sicherer. Die Folge: Auch wenn die Bevölkerung noch wächst, sinkt der Flächendruck auf die Wildnis-Gebiete.

3 Belastung durch Nährstoffe In der Landwirtschaft wird häufig mehr gedüngt, als die Pflanzen brauchen. Der Überschuss an Stickstoffund Phosphatverbindungen kann vom Wasser aus dem Boden gewaschen werden. Die Folgen: Nitrat belastet unser Trinkwasser, in Seen und Flüssen wachsen Algen übermäßig stark und gefährden den Lebensraum für Fische und andere Tiere. Chancen der Grünen Gentechnik: So genannte Knöllchenbakterien (Rhizobien) im Boden können Stickstoff aus der Luft binden und chemisch so umwandeln, dass er von Pflanzen aufgenommen werden kann. Bislang sind aber nur Pflanzen aus der Familie der Schmetterlingsblüter (z.b. Klee) in der Lage, mit Knöllchenbakterien eine Art Partnerschaft (Symbiose) einzugehen, um so den Nährstoff quasi frei Haus geliefert zu bekommen. Mit Hilfe der Gentechnik könnte diese Möglichkeit der Stickstofffixierung auch auf andere Pflanzenarten übertragen werden. Die Landwirte müssten dann weniger düngen. Versalzung In trockenen Regionen unserer Erde, wo Landwirtschaft nur mit Hilfe künstlicher Bewässerung möglich ist, stellt die Versalzung der Flächen ein großes Problem dar: Bei der Verdunstung des Wassers bleiben die darin gelösten Salze an der Bodenoberfläche zurück. Werden diese Salze nicht durch eine entsprechende Regelung der Bewässerung immer wieder ausgeschwemmt, kann mit der Zeit die Salzkonzentration so stark ansteigen, dass Pflanzen auf diesen Standorten absterben. Chancen der Grünen Gentechnik: In der Natur gibt es Pflanzen, die auch bei einer hohen Salzkonzentration im Boden noch wachsen, z.b. Gräser auf so genannten Salzwiesen an der Küste. Mittels Gentransfer kann die Eigenschaft der Salztoleranz auf andere Pflanzen übertragen werden. Diese können dann auch auf salzreichen Standorten wachsen. Grüne Gentechnik - heute schon praktiziert Transgene Pflanzen gibt es nicht mehr nur in Forschungslabors. Sie wachsen auch auf dem freien Feld - mittlerweile auf mehr als 50 Millionen Hektar. In den USA - weltweit führend beim Einsatz der Grünen Gentechnik - waren 2001 beispielsweise etwa 75 % der Soja- und 34 % der Mais-Ernte transgen. Andere Länder, in denen GVO schon breit genutzt werden, sind Argentinien, Kanada und China. Der Anbau transgener Pflanzen im größeren Stil beschränkt sich bislang auf vier Arten: Sojabohnen, Mais, Baumwolle und Raps. Ihre Erbgut-Veränderung dient entweder dazu, sie herbizidresistent oder schädlingsresistent zu machen. Viele Sorten weisen auch eine Kombination dieser Eigenschaften auf. Andere oben genannte Ziele wie Salztoleranz oder Stickstofffixierung stecken noch im Forschungsstadium. Aufgaben Recherchiert und diskutiert? In den Texten oben sind nur die Chancen der Grünen Gentechnik dargestellt. Doch ihre Anwendung birgt auch Risiken für die Umwelt. Welche negativen Effekte könnten Pflanzen haben, wenn sie selber Giftstoffe gegen Schädlinge produzieren? Welche ökologischen Folgen (kurz- und langfristig) können mit der breiten Anwendung von Totalherbiziden verbunden sein?? Salztolerante transgene Pflanzen machen es möglich, auch schlechte Böden für deren Anbau zu nutzen. Bringt das auch Nachteile für die Umwelt?? Welche Umweltprobleme gibt es bei der Landwirtschaft Eurer Region? Fragt nach bei Bauern, Wasserversorgern, Naturschutzbehörde, Landwirtschaftsamt. Sehen sie in Grüner Gentechnik eine Chance?? Die Risiken der Grünen Gentechnik werden von der Gesellschaft in verschiedenen Ländern ganz unterschiedlich eingeschätzt. Wie ist die Lage in Deutschland, wie in den USA?? Die Bundesregierung hat ein Programm zu Sicherheitsforschung rund um transgene Pflanzen gestartet. Was wird dort erforscht? Warum?? Sollte die Grüne Gentechnik verboten werden, auch wenn sie der Umwelt Vorteile bringt? Begründet Eure Meinung.

4 Internet-Tipps Einen Überblick über die Anwendung und globale Verbreitung transgener Pflanzen gibt s bei unter dem Punkt Anwendungen Eine Darstellung von Erfolgen / Misserfolgen mit herbizidresistenten Pflanzen: Pro- und Contra-Argumente zu herbizid-, insekten-, pilzresistenten Pflanzen unter: Eine umfassende Darstellung zu Forschungen über die Umweltwirkungen transgener Pflanzen: Unterrichtsmaterial zu allgemeinen Themen der Landwirtschaft: Daten und Fakten zur Landwirtschaft in Deutschland (Broschüre zum Download):

5 Beispiel: Der Bt-Mais Der Maiszünsler - ein bedeutender Schädling Maiszünsler ist eine Schmetterlingsart. Ihre Larve ist bei Mais-Bauern sehr gefürchtet. Sie bohrt sich in den Stängel von Maispflanzen und frisst sich dann bis zu ihrer Verpuppung in der Pflanze immer weiter. Die Folge: Die Stängel werden innen ausgehöhlt, so dass die Pflanzen abknicken. Die Pflanzen sterben ab oder produzieren nur noch einen geringen Ertrag. Außerdem gelangen durch die Fraßspuren leichter Pilze in die Pflanzen, die extrem giftige Stoffe (Mykotoxine) produzieren. Die Schäden durch Maiszünsler sind enorm. Weltweit werden jedes Jahr rund 7 % der Maisernte durch die Zünsler vernichtet. Das entspricht etwa 40 Millionen Tonnen Mais. In manchen Gegenden Nordamerikas und Europas fallen sogar bis zu 20 % der Ernte dem Schädling zum Opfer. In Deutschland tritt der Maiszünsler vor allem in wärmeren Regionen auf, z.b. im oberen und mittleren Rheintal und im Oderbruch. Er wandert jährlich etwa 10 km weiter nach Norden. Um die Schäden abzuwenden, setzt die Landwirtschaft gegen die Zünslerlarven Insektizide ein. Doch der Erfolg hängt stark vom Zeitpunkt der Spritzung ab. Hat sich die Larve schon in den Stängel gebohrt, ist sie dort vor den Spritzmitteln geschützt. Die Grüne Gentechnik bietet einen neuen Ansatz zur Bekämpfung des Maiszünslers: Der Mais wird gentechnisch so verändert, dass er in den eigenen Zellen Wirkstoffe gegen die Zünsler produziert. Dann haben auch solche Larven keine Chance, die bereits in die Pflanze gelangt sind. Bacillus thuringiensis Das Gen, mit dem der transgene Mais resistent gegenüber den Zünslerlarven wird, stammt aus dem Bodenbakterium Bacillus thuringiensis (Bt). Dieses Bakterium produziert natürlicherweise ein Eiweiß, dass auf einige Fraßinsekten tödlich wirkt, indem es deren Darmwand zerstört. Für Menschen ist dieses Bt-Toxin gesundheitlich unbedenklich, es wird in unserem Magen schnell abgebaut. Die Verwendung von Bacillus thuringiensis im Pflanzenschutz ist keine neue Erfindung. Schon seit mehr als 40 Jahren werden Bt-Lösungen als biologische Insektizide verwendet, sogar im Öko-Landbau. Dort werden Bt- Präparate auch im Gemüsebau gegen die Raupe des Kohlweißlings und gegen Kartoffelkäfer eingesetzt. Mit dem Bt-Gen in seinem Erbgut produziert der transgene Bt-Mais in seinen Blättern und vor allem im Stängel das Bt-Toxin. Damit ist er ständig gegen Zünslerbefall geschützt. Es ist nicht mehr notwendig, Insektizide zu versprühen. Der Erfolg des Bt-Mais In der landwirtschaftlichen Praxis gilt der Bt-Mais als erfolgreich. Das Bt-Toxin in den Zellen ist sehr wirkungsvoll. Anbauversuche in Bayern zeigten beispielsweise, dass die Schäden durch Zünsler zu fast 100 % vermieden werden können. Chemische Spritzmittel kommen im Vergleich dazu nur auf Erfolgsraten zwischen 60 und 90 %. Weltweit stammen heute 7 % der Mais-Ernte von transgenen Sorten mit einem Bt-Gen. In Argentinien und China nimmt die Anbaufläche stark zu. Auch in den USA ist 2002 wieder ein Zuwachs transgener Maissorten zu verzeichnen (Anteil des GVO-Mais 34 %, Bt-Mais 22 %). Transgene Mais-Sorten sind teurer als solche, die nicht gentechnisch verändert sind. In Gebieten, wo das Befallsrisiko durch Maiszünsler oder andere Insekten gering ist, lohnt es sich für die Landwirte aus wirtschaftlichen Gründen nicht, Bt-Mais zu säen. Aufgaben? Neben Bt-Mais gibt es noch andere transgene Pflanzen, denen das Gen zur Produktion des Bt-Toxin übertragen wurde. Welche Kulturarten sind das? Wo werden sie angebaut? Durch welche Schädlinge ist ihre Ernte bedroht? Wie groß ist jeweils der wirtschaftliche Verlust, der diesen Fraßinsekten angerechnet wird?? Mais ist keine europäische Pflanze. Woher stammt sie? Wie kam sie überhaupt nach Europa? Wofür wird der Mais hierzulande genutzt? Internet-Tipps Allgemeine Informationen über Maisanbau in Deutschland und weltweit: und Informationen über Mais und andere transgene Pflanzen:

6 Neue Umweltprobleme durch Bt-Mais? Bedrohte Nützlinge Der transgene Bt-Mais steht in der Kritik, nicht nur dem Maiszünsler zu schaden, sondern möglicherweise auch anderen, nützlichen Insekten. Amerikanische Laborstudien haben beispielsweise gezeigt, dass Raupen des Monarch-Falters, die mit ihrem Futter auch Pollen des Bt-Mais aufnehmen, durch das darin enthaltene Bt-Toxin sterben können. Ähnliche Ergebnisse gab es auch in Deutschland für einheimische Schmetterlinge wie Kohlweißling und Kohlmotte. Sollte darum Bt-Mais aus Naturschutzgründen verboten werden? Hier lohnt ein genauerer Blick auf die ökologischen Zusammenhänge außerhalb eines Labors. Wie hoch ist in der freien Natur das Risiko, dass die Monarch-Raupen überhaupt Bt-Pollen fressen? Nach Studien der US- Umweltbehörde EPA relativ gering: Selbst wenn der Anteil von Bt-Maispflanzen eines Tages einen Marktanteil von 80 % erreichen sollte, wäre nur 0,05% der Gesamtpopulation der Monarchfalter gefährdet. Deswegen den Bt-Mais als unbedenklich einzustufen, wäre allerdings verfrüht. Denn was ist mit Bienen, Blattläusen, Spinnen und anderen Insekten, die in Maisfeldern vorkommen? Was passiert, wenn eine Ameise den ausgeschiedenen Verdauungssaft einer Blattlaus frisst, die zuvor an einer Bt-Maispflanze gesaugt hat? Solche und ähnliche Zusammenhänge werden derzeit noch erforscht. Resistente Insekten Der Anbau von Bt-Mais kann dazu führen, dass Insektenpopulationen mit der Zeit gegen das Bt-Toxin in den Pflanzen resistent werden. Sie entwickeln Mechanismen, den Wirkstoff unschädlich zu machen. Damit wird das Bt-Toxin wirkungslos und die Pflanzen haben fortan keinen Schutz mehr vor den Schädlingen. Um das zu vermeiden, setzen Fachleute auf ein Resistenzmanagement: Um die Resistenzbildung möglichst gering zu halten, muss immer ein Teil der Felder mit nicht-insektenresistentem Mais bestellt werden. In den USA beispielsweise schreiben die Behörden den Bauern vor, je nach Region auf mindestens % der Maisflächen nicht-insektenresistentem Mais anzubauen. Auf diesen Rückzugs-Flächen ohne Bt-Toxin können Maiszünsler überleben, die noch keine Bt-Resistenz haben. Der Vorteil: Wenn sich diese nicht-resistenten Insekten mit resistenten Tieren vom Nachbarfeld paaren, sind deren Nachkommen nach vorliegenden Erkenntnissen wieder nicht resistent. Auf diese Weise wird die Resistenzbildung in einer Population immer wieder durchbrochen - und somit vermieden oder zumindest stark verlangsamt. Bislang hat sich durch den Anbau von Bt-Mais keine erkennbare Resistenz in Maiszünslerpopulationen gebildet. Doch das heißt nicht, dass die Strategie des Resistenzmanagements auch langfristig erfolgreich sein muss. Aufgaben Recherchiert und diskutiert:? Welche Fragen zur biologischen Sicherheit des Bt-Mais sollte die Forschung beantworten? Vergleicht Eure Vorschläge mit offiziellen Forschungsprojekten (s. Wie wird eine Insektenpopulation gegen einen Wirkstoff resistent? Gibt es das Resistenzproblem auch außerhalb der Landwirtschaft?? Beim Anbau von Bt-Pflanzen ist das Risiko einer Resistenzbildung bei Insekten größer als wenn Bacillus thuringiensis als biologisches Präparat verspritzt wird. Warum?? Stellt der Anbau von Bt-Mais eine Chance dar, oder ist das Risiko zu groß? Begründet eure Meinung. Internet-Tipps Über die Risiken von Bt-Mais: Infos zu Forschungsprojekten über die Umweltauswirkungen von Bt-Mais: