Environment

Umweltrisiken abschätzen und vergleichen

Seit vor rund 30 Jahren die ersten gentechnisch veränderten Pflanzen (GV-Pflanzen) entwickelt wurden, untersucht man auch ihre Wirkung auf die Umwelt. Bevor eine GV-Sorte angebaut werden darf, werden möglichen Umweltrisiken für den jeweiligen Standort beurteilt. Dabei stehen folgende Aspekte im Vordergrund:

  • Welche Wirkung übt die Pflanze auf Schädlinge aus? Könnte ihr Anbau beispielsweise zur Entwicklung von Resistenzen führen?
     
  • Ist die Sorte für andere Lebewesen wie beispielsweise Nützlinge oder Bodenlebewesen schädlich?
     
  • Wie invasiv ist die neue Sorte? Könnte sie sich auf anderen Anbaufeldern oder ausserhalb der Äcker verbreiten und durchsetzen?
     
  • Können Transgene auf andere Organismen ausgekreuzt werden? Wie gross wäre der Schaden durch eine solche Auskreuzung?

Jede Kultursorte und jedes Anbausystem – ob mit oder ohne Gentechnik – hat einen Einfluss auf die Umwelt. Deshalb ist es sinnvoll, dass die potentiellen Umweltrisiken von GV-Sorten im Vergleich zu konventionellen Sorten eingeschätzt werden. So können sich beispielsweise sowohl GV-Sorten als auch konventionelle Sorten ausserhalb der Äcker ausbreiten. Ebenso können Schädlinge und Krankheitserreger gegen Pflanzenschutzmittel oder konventionell gezüchtete Sorten Resistenzen entwickeln.

Weltweit wurden mehrere Tausend Studien zu Risiken von GV-Pflanzen durchgeführt. Sie legen den Schluss nahe, dass mit dem Anbau von GV-Sorten keine Umweltrisiken verbunden sind, welche nicht auch von konventionellen Sorten ausgehen. Zu diesem Schluss kommt eine umfassende Literaturstudie, die im Rahmen des NFP 59 erstellt wurde.1 Auch eine Reihe von wissenschaftlichen Akademien sowie die EASAC, die Vereinigung von 29 Europäischen Naturwissenschaftlichen Akademien2, vertreten diesen Standpunkt.

Insektenresistente Sorten brauchen weniger Pflanzenschutzmittel und fördern Nützlinge

Gegen Schädlinge resistente GV-Sorten produzieren Bt-Toxine, die spezifisch gegen verschiedene Schadschmetterlinge wirken. Bt-Toxine sind auch in Form von getrockneten Bakteriensporen und in reiner kristalliner Form erhältlich. Sie werden sowohl im biologischen als auch im konventionellen Landbau als Pflanzenschutzmittel verwendet.

Das Bt-Toxin gilt heute als ein sehr spezifisches und sicheres Pflanzenschutzmittel. Zahlreiche Studien belegen, dass sowohl Bodenorganismen als auch oberirdisch lebende Nützlinge und Bestäuber durch den Anbau von Bt-Pflanzen nicht oder kaum negativ beeinflusst werden.

Im Vergleich zum Bt-Toxin sind die negativen Auswirkungen von konventionellen Insektenbekämpfungsmitteln auf Nützlinge weitaus grösser.1-6 Wenn dank des Anbaus einer Bt-Sorte weniger Pflanzenschutzmittel eingesetzt werden, wirkt sich dies positiv auf die Biodiversität der Nützlinge und somit weiterer Lebewesen aus. Zudem werden auch der Boden und das Wasser weniger durch Pflanzenschutzmittel belastet.

Einfluss von insektenresistenter Bt-Baumwolle und Bt-Mais auf den Einsatz von Insektenbekämpfungsmittel und Ertrag
Einfluss von insektenresistenter Bt-Baumwolle und Bt-Mais auf den Einsatz von Insektenbekämpfungsmittel und Ertrag

Insektenresistente Bt-Baumwolle und Bt-­Mais können in vielen Gebieten die Erträge steigern – je nach Pflanzenart und Anbaugebiet um mehr als einen Drittel. Gleichzeitig kann die Menge an Insektenbekämpfungsmitteln reduziert werden.4 Da Baumwolle im konventionellen Anbau stärker mit Insektenbekämpfungsmitteln behandelt werden muss als Mais, sind die Einsparungen bei Bt­-Baumwolle meist deutlich höher. Illustration: Olivia Zwygart, SCNAT.

Das Bt-Toxin ist für Nützlinge wie beispielsweise den Zweipunkt-Marienkäfer weitaus weniger schädlich als konventionelle Insektizide. Bild: Cerreto Ratti, Alessandria, Italy.

Bei einzelnen Kulturen gibt es nebst GV-Sorten jedoch noch andere Alternativen zum konventionellen Pflanzenschutz. So wird in den meisten Regionen der Schweiz der Maiszünsler erfolgreich mit Schlupfwespen bekämpft. Ein Anbau von insektenresistentem GV-Mais ist in diesen Anbauregionen daher nicht sinnvoll.

Bei vielen Sorten ist hingegen ein ertragreicher Anbau ohne Insektenbekämpfungsmittel sehr schwierig. Die Baumwolle gilt als jene Kultur, die weltweit am stärksten gegen Schadinsekten geschützt werden muss. Mehr als 10 Prozent der global verwendeten Pflanzenschutzmittel werden für den Baumwollanbau verwendet.7 Bt-Baumwolle hat dazu beigetragen, dass der Einsatz von Insektenbekämpfungsmitteln im Baumwollanbau stark eingeschränkt werden konnte. So hat in China der verbreitete Anbau von Bt-Baumwolle zur Reduktion der Baumwoll-Kapseleule, eines Schadschmetterlings, geführt. Gleichzeitig konnten die Behandlungen mit Insektenbekämpfungsmitteln gegen die Baumwoll-Kapseleule um mehr als die Hälfte reduziert werden. Das führte dazu, dass die Anzahl Nützlinge, die verschiedene Insekten fressen, wie zum Beispiel Marienkäfer, Florfliegen und Spinnen, deutlich anstieg.8

Baumwolle kann auch biologisch produziert werden, doch macht im Moment der Biolandbau weniger als 1 Prozent der Baumwollproduktion aus.9 Zudem werden auch im Bio-Baumwollanbau nicht-synthetische Insektenbekämpfungsmittel eingesetzt, darunter  Bt-Toxine in kristalliner Form.10

Herbizidtolerante GV-Sorten sind nur mit einem intelligenten Management nachhaltig

Kultursorten mit einer Toleranz gegenüber Unkrautbekämpfungsmitteln können unterschiedliche Auswirkungen auf die Umwelt haben. Einerseits können sie dazu verleiten, eine grössere Menge von Herbiziden einzusetzen, da die angebaute Sorte dadurch nicht geschädigt wird. Andererseits ist es mit einem intelligenten Unkraut-Management möglich, Herbizide gezielt einzusetzen und so die Menge an ausgebrachten Wirkstoffen zu senken. So haben beispielsweise Feldversuche mit Glyphosat-toleranten Zuckerrüben gezeigt, dass es grundsätzlich möglich ist, sowohl hohe Erträge zu erzielen als auch genügend Unkräuter und Unkrautsamen für Kleinstlebewesen und Vögel bestehen zu lassen.11 Glyphosat ist zudem sicherer für die Umwelt als die meisten anderen Unkrautbekämpfungsmittel.

Ob der Anbau von herbizidtoleranten GV-Sorten bisher zu einem erhöhten Einsatz von Unkrautbekämpfungsmitteln geführt hat oder im Gegenheil zu einem tieferen, ist umstritten und wahrscheinlich je nach Anbauregion unterschiedlich.3,12,13 So konnten beispielsweise beim Rapsanbau in Kanada durch die Einführung von herbizid-toleranten Sorten der Einsatz von Herbiziden um fast 40 Prozent und die damit verbundene Umweltbelastung um etwa die Hälfte (gemessen am Environmental Impact Quotient) gesenkt werden.14 Beim Sojaanbau in Argentinien hingegen sind der Einsatz von Herbiziden und die damit verbundene Umweltbelastung gestiegen. Dies liegt vor allem daran, dass Unkräuter nicht mehr mechanisch mit dem Pflug, sondern chemisch bekämpft werden. Würden auf denselben Anbauflächen statt GV-Soja konventionelle Sorten pfluglos angebaut, wäre der Einsatz von Herbiziden höher als heute.13

In den USA hat die Einführung von toleranten Sorten zunächst wahrscheinlich ebenfalls zu einem verringerten Verbrauch von Unkrautbekämpfungsmitteln geführt. Da sich aber in den letzten Jahren verschiedene resistente Unkräuter entwickelt haben, steigt der Einsatz von Herbiziden wieder an. Heute werden bei konventionellen Sorten und GV-Sorten etwa gleich viel Unkrautbekämpfungsmittel eingesetzt. Da Glyphosat aber weniger umweltschädigend ist als andere Wirkstoffe, fällt die gesamte Umweltbelastung von GV-Sorten immer noch geringer aus.15 Falls sich Glyphosat-resistente Unkräuter noch stärker ausbreiten, könnte aber zukünftig der ursprüngliche Vorteil der toleranten Sorten verloren gehen.

> siehe Resistenzentwicklung

Schonende Bodenbearbeitung und Einsparungen von Treibhausgasen

Junge Sojapflanzen wachsen in einem ungepflügten Feld. Bild: Tim McCabe, USDA Natural Resources Conservation Service.

Herbizidtolerante Sorten können direkt in den Boden gesät werden, ohne dass vorher gepflügt werden muss. Der pfluglose Anbau verbessert  die Bodenqualität  und bremst die Erosion. Beim Pflügen werden ausserdem grosse Mengen an CO2 freigesetzt. Da ein schonend bearbeiteter Boden zusätzlich vermehrt CO2 binden kann, verbessert sich die CO2-Bilanz durch den pfluglosen Anbau deutlich. In Kanada werden so beim Rapsanbau jährlich etwa eine Million Tonnen Kohlenstoff weniger freigesetzt als wenn die gesamte Rapsanbaufläche konventionell gepflügt würde. Der eingesparte Kohlenstoff entspricht ca. 22 Milliarden gefahrenen Autokilometern.16

Referenzen

(1) Sweet, J. and Bartsch, D. (2012). Synthesis and Overview Studies to Evaluate Existing Research and Knowledge on Biological Issues on GM Plants of Relevance to Swiss Environments. vdf, Zürich 2012. Link

(2) EASAC (2013) Planting the future: Opportunities and challenges for using crop genetic improvement technologies for sustainable agriculture. European Academies Science Advisory Council, EASAC Policy Report 21. Link

(3) Sanvido O, Romeis J, Bigler F (2007) Ecological impacts of genetically modified crops: Ten years of field research and commercial cultivation. Advances in Biochemical Engineering and Biotechnology 107: 235 – 278. Link

(4) Wolfenbarger LL, Naranjo SE, Lundgren JG, Bitzer RJ, Watrud LS (2008) Bt crops effects on functional guilds of non-target arthropods: A meta-analysis. PLoS ONE 3: e2118. Link

(5) Naranjo SE (2009) Impacts of Bt crops on non-target organisms and insecticide use patterns. CAB Reviews: Perspectives in Agriculture, Veterinary Science, Nutrition and Natural Resources 4: No.011. Link

(6) Romeis J, Meissle M, Bigler F (2006) Transgenic crops expressing Bacillus thuringiensis toxins and biological control. Nature Biotechnology 24: 63–7. Link

(7) Pesticide action network North America (Stand Dezember 2014). Link

(8) Lu Y, Wu K, Jiang Y, Guo Y, Desneux N (2012) Widespread adoption of Bt cotton and insecticide decrease promotes biocontrol services. Nature 487: 362– 365. Link

(9) Organic trade association (2012) Organic Cotton Facts. Link

(10) Eyhorn F, Ratter SG, Ramakrishnan M (2005) Organic cotton manual. FiBL. Link

(11) May MJ, Champion GT, Dewar AM, Qi A, Pidgeon JD (2005) Management of genetically modified herbicidetolerant sugar beet for spring and autumn environmental benefit. Proceedings of the Royal Society B 272: 111–119. Link

(12) Carpenter JE (2011) Impact of GM crops on biodiversity. GM Crops 2: 7-23. Link

(13) Brookes G, Barfoot P (2013) GM crops: global socio-economic and environmental impacts 1996- 2011. PG Economics Ltd, UK. Link

(14) Brimner TA, Gallivan GJ, Stephenson GR (2005) Influence of herbicide-resistant canola on the environmental impact of weed management. Pest Management Science 61:47-52. Link

(15) Fernandez-Cornejo J, Wechsler S, Livingston M, Mitchell L (2014) Genetically Engineered Crops in the United States. ERR-162 U.S. Department of Agriculture, Economic Research Service. Link

(16) Smyth SJ, Gusta M, Belcher K, Phillips PWB, Castle D (2011) Environmental impacts from herbicide tolerant canola production in Western Canada. Agricultural Systems 104: 403–410. Link

Internationale Beispiele

agriculture cotton marocco

Australische Baumwolle

Weniger Pflanzenschutzmittel bei resistenter Baumwolle

Maisernte im US-Staat Iowa. Bild: Tim McCabe, USDA Natural Resources Conservation Service.

Mais in den USA

Insekten-resistenter Mais reduziert Schädlingspopulationen anhaltend

Ein Rapsfeld in der Provinz Alberta in Kanada. Bild: Chris & Lara Pawluk.

Raps in Kanada

Bodenschonender Anbau bei Herbizid-tolerantem Raps

  • Publications

  • 16.09.2014

25 Jahre BMBF-Forschungsprogramme zur biologischen Sicherheitsforschung

Gentechnisch veränderte Pflanzen werden nicht nur unter Laborbedingungen gezogen und beobachtet, sondern auch unter Freilandbedingungen. Das dadurch gewonnene Wissen über das ökologische Verhalten gentechnisch veränderter Pflanzen und über die Auswirkungen ihrer Anwendungen sind Gebote einer verantwortlichen, am Vorsorgeprinzip orientierten Nutzung der neuen Technik. Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsprojekte lieferten bisher keine wissenschaftlichen Belege für ökologische Schäden durch die untersuchten gentechnisch veränderten Pflanzen.
  • 27.06.2013

Planting the future: opportunities and challenges for using crop genetic improvement technologies for sustainable agriculture

In previous work, the European Academies Science Advisory Council (EASAC) has described the opportunities and challenges in using plant genetic resources in improved breeding approaches, for example by using marker-assisted selection of desired traits. In the present report, EASAC explores some of the issues associated with the genetic modification of crops, where the EU has fallen behind in its adoption of the technology, compared with many other regions of the world.
Report: Genetically modified crops and their importance for Swiss agriculture
  • 25.03.2013

Gentechnisch veränderte Nutzpflanzen und ihre Bedeutung für eine nachhaltige Landwirtschaft in der Schweiz

Gewisse gentechnisch veränderte Pflanzen (GV-Pflanzen) könnten für eine ertragreiche und umwelt- schonende Schweizer Landwirtschaft einen Beitrag leisten. Das zeigen dieAkademien derWissenschaften Schweiz im vorliegenden Bericht. Er schliesst an ein Forschungsprogramm des Nationalfonds (NFP 59) an, welches belegt, dass der Anbau von GV-Pflanzen mit keinen Umweltrisiken verbunden ist, die nicht auch für konventionell gezüchtete Pflanzen bestehen.