23.08.2006

Forschung Projekte

Umweltwirkungen des Bt-Gens

(2000 – 2004) Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Freising

Thema

In dem Verbundprojekt wurden Auswirkungen des Anbaus von Bt-Mais auf die Umwelt untersucht. Dabei wurden verschiedene Fragestellungen bearbeitet:

• Beeinflusst der Anbau von Bt-Mais die Bodenmikroorganismen?
• Kann ein Einfluss auf die Bodenfauna (Regenwürmer, Springschwänze und Nematoden) festgestellt werden?
• Gibt es Effekte auf ausgewählte Nicht-Zielorganismen?

Dazu wurden sowohl Nicht-Zielorganismen im Mais (Blattläuse, Zikaden, Schlupfwespen, Florfliegen, Schwebfliegenlarven, Marienkäfer, räuberische Wanzen und Spinnen) als auch Schmetterlinge am Feldrand beobachtet.

Zusammenfassung

Bei den meisten untersuchten Parametern wurden keine Unterschiede zwischen Bt-Maisanbau und konventionellem Maisanbau gefunden.

Im Labor durch Fütterungsversuche mit Pollen von Bt-Mais (Bt176) nachgewiesene negative Effekte auf die Raupen des Schwalbenschwanzes (Papilio machaon) lassen sich auch am Maisfeldrand nicht ausschließen. Durch eine Mantelsaat aus konventionellem Mais oder die Verwendung von Bt-Maissorten mit einem geringeren Toxingehalt im Pollen (MON810, Bt11) könnte dieses Risiko reduziert werden.

Aufgrund vereinzelt festgestellter Bt-Effekte auf einzelne Nützlingsgruppen sowie auf Schmetterlingslarven wird dennoch eine Langzeituntersuchung und eine umfassende Risikoanalyse vor einem großflächigen Bt-Maisanbau empfohlen.

Versuchsbeschreibung

Die Untersuchungen fanden auf fünf bayerischen Versuchsgütern statt. Dort wurden vergleichend Bt-Mais-Linien (Bt176 und Mon810) und konventionelle, isogeneSorten unter „worst case“-Bedingungen (Dauer-Monokultur mit hohem Anteil von Ernteresten) angebaut. Auf jeweils einer Hälfte der Flächen wurde ein Insektizid gegen den Maiszünsler eingesetzt. Zum Vergleich standen außerdem Flächen in praxisüblichen Fruchtfolgen aus einem Bodendauerbeobachtungsprogramm zur Verfügung.

Bodenmikrobiologie

Da über Ernterückstände und Wurzelausscheidungen auch Bt-Toxine in den Boden gelangen können, wurde der Einfluss auf die Bodenmikroorganismen betrachtet. Dazu wurde die mikrobielle Biomasse sowie deren Enzymaktivität bestimmt.

Bodenfauna (Regenwürmer, Springschwänze, Nematoden)

• Regenwürmer, Springschwänze. Im Herbst 2001 und 2002 wurden jeweils in Bt-Mais, in der konventionellen Variante und im Insektizidvergleich vier Zentimeter tiefe Bodenproben ausgestochen. In den Proben wurden die Arten, Besiedlungsdichten und die Biomasse bestimmt.
• Nematoden. Ausgewählte Gruppen von Nematoden wurden in Bodenproben mit bzw. ohne Bt-Mais jährlich jeweils vor und nach dem Anbau erfasst.

Zum Nachweis der Bioverfügbarkeit von Bt-Toxinen in Wurzelanhangserde wurde ein Biotest mit dem Nematoden Caenorhabditis elegans durchgeführt.

Nicht-Zielorganismen im Maisfeld

Es sollte ein möglicher Einfluss auf Nicht-Zielorganismen durch den Anbau von Bt-Mais überprüft werden. Dazu wurden Besiedlungsdichten von Blattläusen, Zikaden, Thripse, Schlupfwespen, Florfliegen, Schwebfliegenlarven, Marienkäfern, räuberischen Wanzen und Spinnen in den verschiedenen Maisvarianten vergleichend erfasst.

Schmetterlinge am Feldrand

Um die möglicherweise gefährdeten Schmetterlingsarten zu bestimmen, wurden zunächst Tagfalter am Rand von Maisfeldern kartiert.

Aufgrund der am Maisfeldrand festgestellten Individuendichten der Tagfalter wurde eine Stichprobenabschätzung für ein zukünftiges Monitoring berechnet.

Mit L1-Raupen von Schwalbenschwänzen (Papilio machao) wurden im Labor Fütterungsversuche durchgeführt, um die akute Toxizität von Bt176-Pollen zu testen.

Ergänzend wurde in Freilandversuchen am Rand von Bt-Maisfeldern der Einfluss des Pollenfluges auf die Schmetterlingsraupen untersucht.

Ergebnisse

Bodenmikrobiologie

In den untersuchten mikrobiellen Parametern (Biomasse und Enzymaktivität) wurden Unterschiede nur zwischen den Standorten gefunden. Zwischen Bt-Mais und dem konventionellen Mais wurden keine Unterschiede beobachtet. Die mikrobielle Aktivität stieg erwartungsgemäß vom Frühling zum Herbst an. Es wurde kein Effekt durch das Insektizid beobachtet.

Bodenfauna (Regenwürmer, Springschwänze, Nematoden)

• Regenwürmer, Springschwänze. Es wurden unter den untersuchten 21000 Springschwänzen 14 Arten gefunden. Unter den mehr als 18000 bestimmten Regenwürmern waren zehn Arten vertreten. Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen Bt- und Nicht-Bt-Mais. Dagegen gab es große Unterschiede zwischen den Standorten bedingt durch unterschiedliche Böden. Wegen möglicher Langzeiteffekte wird empfohlen, die Versuche nach einigen Jahren und weiterem Dauermaisanbau an den gleichen Standorten zu wiederholen und versuchsbegleitend die Bodeneigenschaften aufzunehmen.
• Nematoden. Neben pflanzenparasitären Nematoden, die sich an Mais gut vermehren können, gibt es so genannte saprophage Nematoden, die sich von abgestorbenen Substanzen ernähren und eine Rolle für die Stoffwechselaktivität des Bodens spielen. Es wurde eine Erhöhung zwischen Ausgangs- und Endbefall festgestellt. In den Wurzelanhangsproben von Bt- und konventionellem Mais jeweils mit und ohne Insektizideinsatz wurden keine Unterschiede gefunden.

Im Labortest mit Caenorhabiditis elegans zeigte sich bei der Maislinie Mon810 ein leichter Rückgang von Körpergröße, Eizahl und Reproduktionsrate.

In einem nachfolgenden Projekt soll dieser Test, der für ökotoxikologische Untersuchungen bereits standardisiert ist, für ein Bt-Monitoring mit weiteren Cry-Toxinen validiert werden.

Nicht-Zielorganismen im Maisfeld

Der Anbau von Bt-Mais zeigte auf die meisten Nicht-Zielorganismen keine negativen Effekte. Bei verschiedenen Gruppen wurden in den Bt-Maisfeldern Verschiebungen im Vorkommen beobachtet. Allerdings traten diese teilweise nicht durchgängig über die Versuchszeit auf. Um die Ursache für den gefundenen Rückgang von räuberischen Wanzen in Bt-Maisfeldern und mögliche Langzeitfolgen zu klären, wird ein mehrjähriges Monitoring und begleitende Laborexperimente empfohlen.

Die Insektizidanwendung mit einem Pyrothroid zeigte dagegen einen deutlich negativen Einfluss auf verschiedene Tiergruppen.

Schmetterlinge am Feldrand

Es wurden 36 Tagfalterarten an Maisfeldrändern nachgewiesen.

Zur Feststellung von Bt-Maiseffekten auf Tagfalter im Rahmen eines Monitoring sind je nach Schmetterlingsart unterschiedliche Stichprobenumfänge notwendig.

Im Labor wurde ein negativer Einfluss des Bt-Maispollens auf die Raupen des Schwalbenschwanzes (Papilio machaon) gefunden. Verwendet wurde Maispollen des Events Bt176, der einen hohen Toxingehalt aufweist. Die Menge der im Labor eingesetzten Pollen orientierte sich an den Pollenmengen, die im Freiland auf den Blättern von Futterpflanzen wie der Wilden Möhre gefunden wurden. Je nach Alter der Larven lag der LD50-Wert - die Menge, bei der 50 Prozent der Tiere sterben - zwischen 13 und 36 gefressener Pollen.

Maisblüte und Pollenflugzeit überlappen sich mit der Entwicklung der Larven.

Der Fraß von BT176-Maispollen hatte keinerlei Effekt auf L2- und L3-Larven des Braunen Bär (Arctia caja).

In den Freilandversuchen konnte dagegen kein negativer Effekt des Bt-Maispollens auf die Sterblichkeit von Schwalbenschwanzraupen nachgewiesen werden. Allerdings war die natürliche Sterblichkeit der Larven bereits so hoch, dass ein eventueller BT-Effekt überlagert und unentdeckt geblieben sein könnte. Potenzielle subletale Effekte wurden nicht untersucht.