UFZ-Thema des Monats August

Biodiversität und Landwirtschaft

Landwirtschaft ist angewandte Biodiversitätsforschung

Es gibt einen Bereich in unserem täglichen Leben, der nahezu ausschließlich mit Biodiversität zusammenhängt und uns dennoch in aller Regel überhaupt nicht als solcher bewusst ist: die Landwirtschaft. Man könnte sie sogar als das Hauptgebiet der angewandten Biodiversitätsforschung bezeichnen.

Menschen in der Frühzeit rodeten die Urwälder Europas. Im Laufe von Jahrtausenden entstanden kleinteilig strukturierte Kulturlandschaften mit einer hohen Artenvielfalt, wie hier eine Landschaft in Südengland.
Foto: André Künzelmann/UFZ

Die Erzeugung von Milch und Fleisch ging einher mit einer Weide- und Wiesenwirtschaft. Gerade auf diesen Flächen entwickelte sich eine große Artenvielfalt an Pflanzen und Tieren.
Foto: Claudia Stein

Schäfer mit Schafherde in der Lüneburger Heide.
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Die Landwirtschaft entwickelte sich historisch aus der Auswahl von Pflanzen und Tieren, die für den Menschen positive und somit nutzbare Eigenschaften aufwiesen. Durch züchterische Maßnahmen entstanden immer mehr Pflanzensorten und Tierrassen, die ganz bestimmte Anbaubedingungen voraussetzten und Ansprüchen in der menschlichen Ernährung genügen sollten. Weltweit entstand so eine große Vielfalt von Arten, auch als Agro-Biodiversität bezeichnet. Diese Agro-Biodiversität umfasst jedoch nicht nur die vom Menschen direkt und gezielt ausgewählten Arten, sondern auch Arten, die sich parallel in den von Menschen geschaffenen Landschaften entwickelten. Auch diese Arten "bewertete" der Mensch bezüglich ihrer Eigenschaften. Waren sie nutzbar (beispielsweise Heilpflanzen), dann handelte es sich um willkommene Nebenprodukte der Anbausysteme. Waren sie bei erster Betrachtungsweise ohne Nutzen oder im ungünstigeren Falle gar Konkurrenten um die Nutzgüter, gehörten sie schnell in die Kategorie "Unkraut" oder "Schädling".

Entwicklung der europäischen Agrar- und Kulturlandschaft und die Biodiversität

Schon in der Frühzeit begann der Mensch, die ursprüngliche Vegetation zu verändern und zu entfernen. Er holzte beispielsweise Wälder ab, um immer größere Flächen nutzbar zu machen. Es entstanden schließlich vollständig vom Menschen dominierte Agrarlandschaften. Diese Landschaften werden zu Recht als "Kulturlandschaften" bezeichnet, denn sie weisen komplexe und vielseitige Wechselwirkungen von Mensch und Ökosystem auf. Diese (Kultur-)Landschaften bestanden aus vielen kleinen Einheiten und waren reich strukturiert, weil nur begrenzte menschliche Arbeitskraft und relativ einfache technische Ausstattung zur Verfügung standen und damit eine einheitliche Nutzung stets nur auf kleinen Flächen möglich war. So entstand ein Mosaik aus unterschiedlich genutzten Äckern, Wiesen und Weiden. Nahezu jedes "Entwicklungsstadium" war zu jeder Zeit vertreten: In Mitteleuropa beispielsweise Wiesen, die zu ganz verschiedenen Zeitpunkten - meist nur ein- bis maximal zweimal jährlich - gemäht wurden. Oder Weiden, auf denen Vieh in geringer Besatzdichte nur für kurze Zeit weidete bevor der Hirte es auf die nächste Fläche führte. Ein extremes Beispiel ist die Wanderschäferei.

Unter einer solchen Nutzung konnten sich viele Pflanzen und Tiere auf der Landschaftsebene halten und durch Entwicklung spezifischer Anpassungen sogar weiterentwickeln. Sie fanden innerhalb eines relativ kleinen Umfeldes stets günstige Bedingungen. Einige Nutzungstypen trugen in ganz besonderer Weise zur Bereicherung der Artenvielfalt bei, die der Mensch vor allem auch aus kulturell-ästhetischen Gründen schätzte und deshalb zu schützen versuchte. Das Forschungsgebiet, das sich mit dieser Thematik befasst, nennt sich "anthropogene Evolution".

Aus der Landwirtschaft entstandene Diversität

Weiden und Wiesen dienten in Europa und auch anderswo stets der Erzeugung von Milch und Fleisch - für den Menschen eine wichtige Ergänzung zur pflanzenbasierten Ernährung. Die Weide- und Wiesenwirtschaft war mehr auf Qualität als auf Quantität ausgerichtet. Auf diesen Flächen gelangte z.B. grundsätzlich weniger Dünger auf und in die Böden. Gerade auf den für die Tierproduktion genutzten Flächen konnte sich daher eine große Vielfalt von Pflanzen und Tieren entwickeln, die die Landschaft bereicherte. Allen voran sind hierbei in Mitteleuropa unter trocken-warmen Bedingungen die so genannten Halbtrockenrasen hervorzuheben, während unter kühl-feuchten Verhältnissen beispielsweise so genannte "Streuwiesen" sich durch eine geradezu strotzende Biodiversität auszeichn(et)en.

Schutz durch Nutzung

Für solche Lebensräume typisch sind beispielsweise die am UFZ intensiv seit Jahren erforschten Ameisenbläulinge, Schmetterlinge, die (größtenteils) durch die Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (FFH-Richtlinie) geschützt sind und ein wesentliches Rückgrat des europäischen Natura 2000-Netzwerkes darstellen. Diese Falter zeichnen sich, wie fast alle Bewohner von Wiesen und Weiden, dadurch aus, dass sie für ihr Überleben auf die Nutzung dieser Lebensräume angewiesen sind. Wird die Nutzung aufgegeben, wachsen die Lebensräume zu und werden von Sträuchern oder Bäumen dominiert, die den zuvor anwesenden Pflanzen und somit auch Tieren keinen Raum mehr lassen. Wird die Nutzung intensiviert, verschieben sich die Konkurrenzbedingungen derart, dass völlig andere Arten dominant werden, die beispielsweise mit höheren Mahdhäufigkeiten oder mehr Stickstoff wesentlich besser zu recht kommen. Sie verdrängen die an die vorhergehende Nutzung angepassten Arten. Ähnliche Effekte hat auch eine Umstellung der Nutzung auf ganz andere Systeme (wie beispielsweise den viel diskutierten Energiepflanzen-Anbau; Spangenberg & Settele 2009). Im Falle der Ameisenbläulinge spielen Zeitpunkt und Häufigkeit der Mahd eine entscheidende Rolle, ebenso aber auch die Anordnung der Lebensräume und die Variabilität der Nutzung auf der Landschaftsebene (Johst et al. 2006; http://www.ufz.de/index.php?de=16589).

Landwirtschaft, Biodiversität und persönliches Wohlergehen

Für viele Menschen ist eine sie umgebende biologische Vielfalt etwas Wünschens- und Erstrebenswertes (siehe auch Biodiversität und Ethik: www.ufz.de/index.php?de=19655). Nicht zuletzt deshalb ist das Bestreben oft groß, den eigenen Garten vielfältig zu gestalten. Doch nicht nur das subjektiv optisch als schön Empfundene spricht uns an. Ganz allgemein scheinen bizarre oder interessante Zusammenhänge uns zu faszinieren und den Zugang zur Vielfalt zu eröffnen. Studien des UFZ (Drechsler et al. 2007, Lienhoop et al. 2008, Wätzold et al. 2007, 2008) zeigen am Beispiel der Ameisenbläulinge, dass die lokale Bevölkerung, in deren Gebiet die Tiere auftreten, grundsätzlich bereit wäre, Mittel dafür aufzubringen, die Tiere in ihrer direkten Umwelt zu erhalten (also die entsprechend nötige Wiesennutzung zu unterstützen) - selbst dann, wenn es extrem unwahrscheinlich ist, die Falter aufgrund ihrer sehr geringen Vorkommensdichte je zu Gesicht bekommen. Lediglich das Wissen um eine derart bizarre Ökologie einer Art würde die Menschen dazu bewegen, entsprechende landwirtschaftliche Aktivitäten zu deren Erhalt zu unterstützen. Im Umkehrschluss trägt also selbst bei den kaum auffindbaren Ameisenbläulingen das Wissen um deren Anwesenheit im eigenen Wohnumfeld zum menschlichen Wohlbefinden bei. Umso mehr ist das natürlich der Fall, wenn es sich um gut sichtbare und optisch schöne Elemente der Artenvielfalt handelt. Eine Kombination aus diesen beiden Aspekten - Wissen und Ästhetik - dürfte auch der Hauptantrieb für viele ehrenamtliche Zähler sein, beim vom UFZ und der GfS koordinierten Tagfalter-Monitoring mitzumachen (www.tagfalter-monitoring.de) - und in diesem Rahmen auch und gerade landwirtschaftlich genutzte Flächen zu erfassen (ganz gleich, ob schöne Halbtrockenrasen oder artenarme Fettwiesen).

Ökonomischer Nutzen der Biodiversität für die Landwirtschaft

Neben dem direkten landwirtschaftlichen Nutzen der Biodiversität in Form von Kulturpflanzen und Nutztieren sowie neben Aspekten des Wohlbefindens und der Ethik gibt es ein breites Feld in dem die Artenvielfalt für beide Aspekte wesentliche Dienstleistungen erbringt. Aus diesem Bereich sind zwei Beispiele im besonderen Fokus der UFZ-Forschung: Die Bestäubung und die biologische Schädlingsbekämpfung.

Beispiel 1: Bestäubung - eine oft unterschätzte und für selbstverständlich gehaltene Dienstleistung der Biodiversität für die Landwirtschaft

Es ist allseits bekannt, dass Bienen dem Menschen direkt nutzen, indem sie ihn mit Honig versorgen. Schon weniger bekannt ist, dass dies eher ein Neben-Schauplatz ist und dass den kleinen Stechimmen (weiblichen Bienen) eine viel größere Bedeutung für die Bestäubung von Wild- und Kulturpflanzen zukommt. Bienen, sowohl die meist domestizierte Honigbiene als auch hunderte nicht-sozial lebende Wildbienenarten, daneben die wiederum sozial lebenden Hummeln sowie Schwebfliegen und Schmetterlinge sorgen dafür, dass nahezu alle Blütenpflanzen sich vermehren. Letztlich blühen diese meist ja nur, um eben diese Insekten anzulocken.

Wissenschaftler fanden im Rahmen des vom UFZ koordinierten ALARM-Projektes (www.alarmproject.net) heraus, dass es eine sehr enge Abhängigkeit von Wildbienen und vielen der auf sie angewiesenen und spezialisierten Wildpflanzen gibt. Das führt dazu, dass sich die derzeit zu beobachtenden Rückgänge von Pflanzen und Bestäubern gegenseitig wie in einem Teufelskreis verstärken (Biesmeijer et al 2006). Da die vom Menschen als selbstverständlich in Anspruch genommene Dienstleistung der Bestäubung von hohem ökonomischem Wert ist (weltweit über 150 Milliarden Euro jährlich; Gallai et al 2009; www.ufz.de/index.php?de=17177), müssen wir Menschen uns aus ureigenstem Interesse Gedanken um den Erhalt der Bestäuber machen - zumal der Rückgang nicht nur die solitären Bienen und Hummeln, sondern auch die Honigbiene betrifft (Potts et al. 2010; www.ufz.de/index.php?de=19257). Die Relevanz des Schutzes der Biodiversität wird hier offenkundig. Und leider ist ein wesentlicher Grund für den Rückgang der Bestäuber ausgerechnet in der Landwirtschaft zu suchen, die eigentlich sehr von den Leistungen der Bestäuber profitiert. Der übermäßige Einsatz von Pestiziden ist nach wie vor ein wichtiger Faktor, der zur Vernichtung der Bienen mit beiträgt (Brittain et al. 2010).

Beispiel 2: Natürliche Schädlingsbekämpfung - ein Element des "ecological engineering"

Es gibt in vielen Anbausystmen Hinweise, dass der Einsatz von Pestiziden gegen Schädlinge unbeabsichtigte Nebeneffekte hat. Die natürlichen Feinde von Schädlingen erholen sich in den nachfolgenden Generationen häufig weniger schnell als die eigentlichen "Schädlinge".
Foto: André Künzelmann/UFZ

Auch im bewässerten Reisanbau ist das Phänomen zu beobachten, dass der Einsatz von Pestiziden häufig die Probleme mit den Schädlingen noch verstärkt.
Foto: PD Dr. Josef Settele/UFZ

In vielen landwirtschaftlichen Anbausystemen gibt es ernst zu nehmende Hinweise, dass durch die Bekämpfung von so genannten "Schädlingen" mit Pestiziden die "Nützlinge" - also die natürlichen Gegenspieler der Schädlinge - gleich mit vernichtet werden. Die Vernichtung der Nützlinge hat aber einen Nebeneffekt, der erst viel später deutlich wird. In der nächsten Generation entwickeln sich die Nachkommen der Schädlinge schneller, da die natürlichen Feinde nahezu fehlen. Am Ende sind die Probleme durch den Pestizideinsatz größer als zu Beginn. In einer engen Kooperation mit Partnern in Asien, vor allem mit Kollegen des IRRI (International Rice Research Institute) auf den Philippinen, versuchen UFZ-Wissenschaftler derzeit den Hauptgründen dieses Phänomens im bewässerten Reisanbau auf die Spur zu kommen (siehe Beitrag auf Seite 248-249 im "Atlas of Biodiversity Risk", Settele et al. 2010; www.ufz.de/index.php?de=19708). Es zeichnet sich ab, dass ein weitgehender Verzicht auf Pestizide in der Summe höhere Erträge bringt und man zudem die Kosten für die Chemikalien einsparen kann (siehe ricehoppers.net). Neben den geringeren Umweltbelastungen reduziert sich auch die direkte Beeinträchtigung der Gesundheit der Landbevölkerung. Zudem scheint eine vielfältige Kulturlandschaft die Effektivität der natürlichen Feinde zu erhöhen, da sie gute Lebensbedingungen aufweist. Damit stehen die Nützlinge auf einem hohen Niveau bereit, um den potenziellen Ausbruch von Schädlingen im Keim zu ersticken oder zumindest stark zu verzögern und zu reduzieren. Die Maßnahmen, die zur Reduktion dieser Schädlinge beitragen, werden auch als "ecological engineering" bezeichnet.

Vermittlung von Wissen - Biodiversität, Psychologie und Landwirtschaft

Obwohl einige Argumente für einen reduzierten Einsatz von Pestiziden sprechen, setzen zahlreiche Landwirte weiterhin viel mehr Pestizide ein als nötig. Es ist offensichtlich nicht leicht, Verhaltensänderungen in bestimmten Gruppen der Bevölkerung zu bewirken. Die hier wirkenden Mechanismen sind komplex und bedürfen weiterer sozialwissenschaftlicher Studien. In Vietnam ist es für die Bauern z.B. nicht entscheidend, das notwendige Geld für den Pestizid-Kauf einzusparen. Sie wollen Zeit gewinnen, um zusätzlichen Aktivitäten nachgehen zu können, beispielsweise einer umfangreicheren Hühnerhaltung.

Auch die Diskussion rund um gentechnisch veränderte Nutzpflanzen und die Argumentation der Befürworter, so den Pestizideinsatz reduzieren zu können, erscheint mit dem "ecological engineering" in einem neuen Licht. Denn werden Pestizide kaum oder gar nicht mehr eingesetzt, kann auf den Einsatz von gentechnisch veränderten Nutzpflanzen hier auch verzichtet und zugleich die Unabhängigkeit der Bauern von großindustriellen Agrarprodukten besser gewahrt werden (Settele et al. 2008).

Für Biodiversität und Landwirtschaft gibt es nur eine gemeinsame Zukunft

Das Verhältnis von Landwirtschaft und Biodiversität hat viele Facetten, die diesen Themenbereich häufig zum Gegenstand erhitzter Debatten machen. Bei nüchterner Betrachtung kristallisiert sich aber sehr deutlich heraus, dass der Schutz der Biodiversität ein zentrales Anliegen von Landwirten wie großen Teilen der Gesellschaft gleichermaßen sein dürfte. Einer derartig zusammengesetzten Allianz sollte es viel besser gelingen, zum Erhalt der natürlichen wie kulturellen Komponenten des Biodiversitäts-Erbes beizutragen als es durch Betonung von Einzelinteressen je möglich sein wird.

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Verwendete Quellen:

Biesmeijer JC, Roberts SPM, Reemer M, Ohlemüller R, Edwards M, Peeters T, Schaffers AP, Potts SG, Kleukers R, Thomas CD, Settele J, Kunin WE (2006).
Parallel Declines in Pollinators and Insect-Pollinated Plants in Britain and the Netherlands. Science 313: 351-354.

Brittain CA, Vighi M, Bommarco R, Settele J, Potts SG (2010).
Impacts of a pesticide on pollinator species richness at different spatial scales. Basic and Applied Ecology 11: 106-115.

Drechsler M, Wätzold F, Johst K, Bergmann H, Settele J (2007).
A model-based approach for designing cost-effective compensation payments for conservation of endangered species in real landscapes. Biological Conservation 140: 174-186.

Gallai N, Salles J-M, Settele J, Vaissière BE (2009).
Economic valuation of the vulnerability of world agriculture confronted to pollinator decline. Ecological Economics 68: 810-821.

Johst K, Drechsler M, Thomas JA, Settele J (2006). Influence of mowing on the persistence of two endangered large blue butterfly species. Journal of Applied Ecology 43: 333-342.

Lienhoop N, Wätzold F, Drechsler M, Settele J (2008).
Wie viel Artenschutz ist gesellschaftlich optimal? Eine ökonomische Analyse am Beispiel des Hellen Wiesenknopf-Ameisenbläulings. Natur und Landschaft 83: 528-533.

Potts SG, Roberts SPM, Dean R, Marris G, Brown M, Jones R, Settele J (2010).
Are managed honeybees declining in Europe? J. Apicultural Research 49: 15-22.

Settele J, Kühn E (2009).
Insect Conservation. Science 325: 41-42.

Settele J, Biesmeijer K, Bommarco R (2008).
Switch to ecological engineering would aid independence. Nature 456: 570.

Settele J, Penev L, Georgiev T, Grabaum R, Grobelnik V, Hammen V, Klotz S, Kotarac M, Kühn I (eds., 2010).
Atlas of Biodiversity Risk. Pensoft, Sofia, Moscow, 280pp.

Spangenberg J, Settele J (2009).
Biofuels: Steer Clear of Degraded Land. Science 326: 1346.

Wätzold F, Drechsler M, Johst K, Bergmann H, Settele J (2007).
Ein modellbasiertes Verfahren zur Entwicklung ökonomisch effizienter Kompensationszahlungen für Maßnahmen zum Schutz gefährdeter Arten. Natur und Landschaft 82: 137-142.

Wätzold F, Lienhoop N, Drechsler M, Settele J (2008).
Estimating Optimal Conservation in the context of Agri-environmental Schemes. Ecological Economics 68: 295-305.