Große Herausforderungen für kleine Bodenorganismen

Bodenorganismen haben Schwierigkeiten, bei Trockenheit ausreichend Nachkommen zu zeugen. Darüber hinaus reagieren sie bei Trockenheit und höheren Temperaturen empfindlicher auf Pflanzenschutzmittel. Dies konnte ein deutsches Forscherteam am Beispiel von Springschwänzen nachweisen. Ihre Experimente zeigten, dass die beiden Faktoren den Wirkstoff Pyrimethanil für die Organismen giftiger machen.

Experten gehen davon aus, dass sich in den nächsten Jahren durch den Klimawandel sowohl die durchschnittliche Temperatur als auch der Niederschlag verändert. Dies hat Auswirkungen auf die Ökosysteme und alle Organismen, die darin leben. Daher untersuchen Forscher auch wie sich diese Faktoren auf die Landwirtschaft auswirken.

Am Beispiel eines Pflanzenschutzmittels, dem Fungizid Pyrimethanil, untersuchten Forscher nun, ob und wie sich die Wirkung des Stoffes auf Nicht-Zielorganismen im Boden auswirkt, wenn sich die Bodenfeuchtigkeit und die Umgebungstemperatur verändern. Zwei Arten von Springschwänzen (Collembola), Folsomia candida und Sinella curviseta, dienten als Untersuchungsobjekte. Die ca. 10 mm großen Springschwänze sind wichtige Bodenorganismen, die zur Fruchtbarkeit der Böden beitragen. Sie zersetzen organisches Material und sind am Aufbau von Humus beteiligt.

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Weniger Nachkommen bei Trockenheit

Die Forscher untersuchten die Entwicklung der beiden Arten in unterschiedlich feuchten Böden und mit elf verschiedenen Konzentrationen des Fungizid-Wirkstoffs, jeweils bei 20 Grad Celsius und 26 °C Umgebungstemperatur. Darüber hinaus gab es je Temperatur eine Kontrollgruppe ohne Fungizid. Nach 28 Tagen zählten die Forscher die Bodenorganismen, um zu sehen wie sich die Faktoren auf die Populationen ausgewirkt hatten.

In sehr trockenen Böden hatten beide Arten signifikant weniger Nachkommen erzeugt als in feuchteren Böden. Darüber hinaus wirkten sich sowohl Trockenheit als auch höhere Temperaturen negativ auf den Effekt des Fungizids aus: Der toxische Schwellenwert (EC50; Wert, bei dem sich im den Experimenten die Population um die Hälfte reduzierte) verringerte sich durch die beiden Umweltfaktoren signifikant. Mit anderen Worten, der untersuchte Wirkstoff wurde durch die veränderten Umweltbedingungen für die Bodenorganismen giftiger.

Ergebnisse lassen sich schlecht verallgemeinern

Allerdings wurden im Experiment auch sehr hohe Konzentrationen des Wirkstoffs getestet. Derart hohe Dosen würde in der praktischen Anwendung des Fungizids nicht appliziert werden. Der in der Studie als giftig identifizierte Schwellenwert würde in der Anwendung auf dem Feld nicht erreicht werden. „Die toxischen Schwellenwerte lagen bei Pyrimethanil weit über den Konzentrationen in der Umwelt, die bei korrekter Anwendung auftreten“, erklärt Cornelia Bandow, Erstautorin der Studie.

Darüber hinaus reagieren die untersuchten Arten auch allgemein ganz unterschiedlich auf höhere Temperaturen: Während Folsomia candida sich in kühleren Temperaturen um die 15-21°C rundum wohl fühlt, ist Sinella curviseta wärmeliebend und bevorzugt bis zu 30°C. Sie wurden gezielt für die Experimente ausgewählt, da sie unterschiedliche Bedingungen präferieren. Daher sagt Bandow weiter: „Ob die Sensitivität gegenüber einer Chemikalie durch Umweltbedingungen verändert wird und der Schwellenwert umweltrelevant wird, ist art- und substanzspezifisch“. Dies macht verallgemeinernde Aussagen schwierig und erfordert weitere Untersuchungen an den Bodenorganismen mit unterschiedlichen Pflanzenschutzmitteln. Wichtiger ist aber, dass sich durch Wetterextreme und natürlich auch den Klimawandel Randbedingungen für das komplexe System Landwirtschaft ändern und bedacht werden müssen.