Die nächste Revolution

Wissenschaftler planen die größte Revolution seit der „Erfindung“ der Landwirtschaft vor 10.000 Jahren.

Obwohl die Erträge weltweit angebauter Getreidepflanzen seit den 50-iger Jahren verdoppelt wurden, ist Hunger das nach wie vor dominanteste Problem. Durch die Bevölkerungsexplosion und den zunehmenden Verbrauch an Fleisch wird sich diese Situation in den kommenden Jahren weiter verschärfen. Klimawandel und Extremwetter tragen Weiteres zum Problemfeld bei. Guter Rat ist nicht nur teuer, sondern dringend erforderlich.

Eine Gruppe von knapp 30 Genetikern und Pflanzenzüchtern aus 20 Forschungseinrichtungen in fünf Ländern meldet sich im Wissenschaftsmagazin „Science“ mit einer plausibel klingenden Lösung zur Reduzierung des Hungers zu Wort. Diese, so versprechen sie, kann in weniger als 20 Jahren zur Realität werden. Vorausgesetzt die Forschung wird international besser abgestimmt und mit entsprechender finanzieller Mitteln unterstützt. Dabei formulieren die Forscher keine grundsätzlich neue Idee. Bereits in den 60-iger Jahren arbeiteten Forscher in der damaligen Sowjetunion und in den USA an ähnlichen Ideen.

Worum geht es den Forschern?

Man könnte es als eine gezielte Evolution zurück zu den Ursprüngen unserer Kulturpflanzen bezeichnen. Einjährige Kulturgetreidearten sollen zu Trocken- bzw. Winterzeit überdauernden Kulturpflanzen werden. Die Vorteile solcher mehrjährigen Getreidepflanzen liegen auf der Hand. Jedoch ist die Umsetzung etwaiger Konzepte alles andere als trivial. So scheiterten die Forscher in den 60-iger Jahren an den damals noch unüberwindbaren Hürden. Die erzeugten mehrjährigen Versuchspflanzen waren beispielsweise steril, was den Kornertrag reduzierte und die weitere züchterische Bearbeitung  unmöglich machte. Auch blieben die damals erzeugten Pflanzen in anderen agronomischen Eigenschaften weit hinter den Eigenschaften der einjährigen Gräser zurück. Ein Anbau war somit nicht praktikabel.

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Heute hofft man durch eine bessere Vernetzung der Forschung, vor allem aber durch die konsequente Nutzung der durch die Molekularbiologie und Genomforschung geschaffenen Möglichkeiten, ans Ziel zu kommen. Markergestützte Züchtung und Selektion beziehungsweise das bessere Wissen um die Funktion und das Zusammenspiel von Genen und Genfamilien sind die Basis dieser Hoffnungen. Dadurch werden die Genome von Kulturpflanzen und der diesen verwandten Wildpflanzen zu einem schier unerschöpflichen Pool für neue Variationen und Kombinationen in der Pflanzenzüchtung. „Smart Breeding“ oder „Breeding by Design“ aber auch die Möglichkeiten der Gentechnik, ermöglichen eine gezielte Nutzung der in der Natur gebotenen genetischen Vielfalt.

Das die Mehrjährigkeit von Kulturgetreidearten nicht zu Nulltarif zu haben sein wird, wissen die Forscher. Diese kostet die Pflanzen Energie und Ressourcen wie z.B. Nährstoffe. Diese fehlen beim Ertrag. 

Lebensmittelsicherheit und Sicherheit der Ökosysteme bilden eine Einheit

Welche Vorteile bringen die mehrjährige Pflanzen mit sich? Auf besten agronomischen Flächen und in ausgewogenen Umweltbedingungen haben diese vor allem Nachteile gegenüber einjährigen Hochertragssorten. Jedoch gelten lediglich 12,6% der weltweiten landwirtschaftlichen Flächen als derartig bevorzugte Standorte. Dies entspricht 16,5 Mio. km2. Ein deutlich größerer Teil unserer Nahrungssicherung erfolgt auf deutlich schlechteren, so genannten marginalen Standorten. Insgesamt sprechen die Forscher von 43,4 Mio. km2 oder 33,5% der global verfügbaren Fläche.

Oftmals erfolgt der Anbau gegen die Prinzipien einer nachhaltigen Landnutzung, so dass Jahr für Jahr Flächen verloren gehen. Bodenerosion und Eutrophierung von Grundwasser und Gewässern sind jedem bekannte Folgen. Um die Ernährung der Welt dauerhaft zu sichern, sind nach Meinung der Wissenschaftler weitere Optionen notwendig. Eine davon sehen sie in der Schaffung mehrjähriger Vertreter wichtiger Getreidepflanzen. Noch aber hängen 70% der Welternährung von einjährigen Kulturen wie Getreiden, Öl- oder Hülsenfrüchten ab, die größten Teils auf weniger geeigneten Flächen angebaut sind.

Effekte für das Ökosystem

Vor allem auf diesen marginalen Flächen, die nicht für eine Hochertragslandwirtschaft geeignet sind, könnten Mehrjährige ihre Vorteile ausspielen. Verglichen mit ihren einjährigen Verwandten besitzen Mehrjährige eine längere Vegetationsperiode. Sie sind bereits auf der Fläche, wenn Einjährige noch als Getreidesamen im Boden oder im Saatgutsack liegen. Sie besitzen ein ausgeprägtes und in tiefere Bodenschichten reichendes Wurzelsystem. Erosionen werden durch diese intensivere Durchwurzelung verhindert. Gleichzeitig können Wasser aber auch Nährstoffe effektiver genutzt. Wissenschaftler postulieren eine fünffach effizientere Wassernutzung und 35-fach bessere Nitratverwertung der überdauernden Kulturen. Unter „low input“ Produktionssystemen werden diese zum Trumpf in der Hand der Bauern. Mit anderen Worten, die mit der Mehrjährigkeit verbundenen geringeren Erträge sind unter marginalen Bedingungen besser als keine Erträge von einjährigen Kulturen.

Mit ihren Ideen stehen die Wissenschaftler, die sich zu Wort gemeldet haben, nicht alleine da. Zu dieser Fragestellung laufen bereits Forschungsprogramme in Argentinien, Australien, China, Indien, Schweden und den USA. Aber auch internationale Forschungsinstitute wie z.B. das Internationale Reisforschungsinstitut (IRRI) auf den Philippinen sind bereits aktiv.