Pflanzen: Wie Gene aus Blattzellen das Wurzelwachstum beeinflussen.

Pflanzen verfügen über vielfältige und komplexe Kommunikationswege und das aus gutem Grund. Kommunikationsfehler oder „false news“ könnten die Pflanzen nämlich im schlimmsten Fall mit dem Tod bezahlen. Ein Wissenschaftlerteam des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie hat gemeinsam mit internationalen Kooperationspartnern einen völlig neuen Mechanismus der internen Kommunikation bei Pflanzen aufgezeigt.

Wer glaubt, dass es sich bei Pflanzen um Gewächse „ohne Köpfchen“ und Wahrnehmungsfähigkeit handelt, der irrt. Es gibt sie nicht nur in einer ungeheuren Vielfalt an den unterschiedlichsten Standorten, was eine enorme Anpassungsfähigkeit erfordert, nein, sie leisten darüber hinaus eine erstaunliche interne Kommunikationsarbeit, damit Entwicklung und Wachstum koordiniert ablaufen können. Es müssen Entscheidungen darüber getroffen werden, ob neue Blätter gebildet werden sollen, damit ausreichend Fotosynthese betrieben werden kann, oder ob das Wurzelwachstum verstärkt werden soll, da eine größere Wurzeloberfläche benötigt wird, mit der mehr Wasser und Nährstoffe aus dem Boden aufgenommen werden kann, oder sollen eher Abwehrstoffe zur Bekämpfung von Viren, Bakterien, Pilzen oder anderen Angreifern gebildet werden, oder ist es evtl. Zeit die Blüte auszubilden? Damit die richtigen Entscheidungen getroffen und die Aufgaben koordiniert und fehlerfrei erledigt werden können, bedarf es der Aufnahme und Registrierung von Umweltsignalen, der Produktion interner Signale, deren Transport in die relevanten Pflanzenteile, eine sich daran anschließende Verarbeitung, Rückkopplung und Verifizierung, die dann zur richtigen Reaktion führen muss. Fehler bei der Signalerstellung und -verarbeitung oder bei der internen Kommunikation können im schlimmsten Fall zum sofortigen Tod der Pflanze führen und müssen daher auf jeden Fall vermieden werden. Deshalb verfügen Pflanzen über vielfältige und komplexe Kommunikationswege.
Einen neuen Weg konnten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Frankreich, Italien, Hongkong und China in ihrer aktuellen Studie aufzeigen. Sie wiesen nach, dass die Regulation des Wurzelwachstums aus der Ferne über mobile Dolmetscher mit besonderen Eigenschaften erfolgen kann.

Kommunikation vom Blatt zur Wurzel über die Siebröhren

Normaler Weise geht man davon aus, dass in der Zelle, in der ein bestimmtes Gen aktiv ist auch die Übersetzung in das dazugehörige Protein erfolgt. Das Gen wird im Zellkern abgelesen und in eine Transportform übersetzt, die sozusagen als Dolmetscher fungiert und Messenger oder mRNA genannt wird. Die mRNA wird aus dem Kern ins Zellplasma transportiert, um dort an den Ribosomen in Proteine übersetzt zu werden. Die Proteine sind die wichtigen Akteure für ein Lebewesen. Ihre Art, Zusammensetzung und Struktur bestimmen im Wesentlichen die Eigenschaften eines Organismus und sorgen dafür, dass Pflanzen sich entwickeln und wachsen.
Seit einiger Zeit weiß man allerdings, dass die mRNA nicht unbedingt in den Zellen verbleibt, wo das Gen abgelesen wird, sondern dass sie in der Pflanze über weite Strecken transportiert werden kann. So konnte Dr. Friedrich Kragler, Arbeitsgruppenleiter am MPI-MP, bereits in einer früheren Arbeit nachweisen, dass von ca. 2.000 Genen sogenannte mobile mRNAs produziert werden. Der Transport dieser mRNAs erfolgt in den Siebröhren (Phloem) der Pflanzen, in denen Zucker und andere organische Stoffe transportiert werden. Bisher war wenig darüber bekannt, wie die mRNA in eine mobile Transportform überführt wird. „In unserer aktuellen Arbeit konnten wir nicht nur nachweisen, dass bestimmte mRNA Moleküle aus den Blättern in die Wurzeln transportiert werden, um dort das Wurzelwachstum zu fördern, sondern wir konnten auch den Mechanismus aufdecken, der für die Mobilisierung der mRNA verantwortlich ist und belegen, dass am Zielort tatsächlich das entsprechende Protein gebildet wird“, fasst Dr. Kragler die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zusammen.

Wie Kurzstreckendolmetscher zu Langstreckeninformanten werden

Der Mechanismus, der aus der mRNA einen mobilen Dolmetscher zwischen Blättern und Wurzeln macht, besteht darin, dass einer der Grundbausteine der mRNA eine Abänderung erfährt. Solche Veränderungen sind für die DNA bereits seit längerem bekannt und sind für die Vererbung von neuen Eigenschaften mitverantwortlich, ohne dass dazu eine Mutation im Erbgut auftreten muss. Dieser Mechanismus besteht darin, dass Methylgruppen auf die Cytosinbasen der DNA übertragen werden. Dadurch wird die Aktivität einzelner Gene oder ganzer Chromosomen verändert. Diese Änderungen bezeichnet man als epigenetische Effekte. „Wir konnten erstmalig zeigen, dass eine Cytosinbasen Methylierung auch bei der mRNA eine Funktion hat. Diese Modifikation führt dazu, dass bestimmte mRNA Moleküle, die in Blättern produziert werden, über das Phloem bis in die Wurzel transportiert werden. Diese mRNAs werden in bestimmte Wurzelzellen transportiert und dort in funktionelle Proteine übersetzt. Das wiederum reguliert das Wurzelwachstum“, erläutert Dr. Kragler den Mechanismus. Der Grund für die Regulation aus der Ferne ist wahrscheinlich, dass auf diese Weise Blatt- und Wurzelwachstum aufeinander abgestimmt werden können. Bildet eine Pflanze zu wenig Wurzeln, so werden die Blätter nicht ausreichend mit Nährstoffen versorgt und das Wachstum wird verlangsamt, da die Nährstoffe fehlen. Bildet die Pflanze allerdings zu viele Wurzeln, dann erhält der oberirdische Pflanzenteil zwar mehr Nährstoffe, jedoch wird das Wachstum evtl. trotzdem verlangsamt, da zu viel Energie in das Wurzelwachstum gesteckt wird und zu wenig für das oberirdische Wachstum übrigbleibt. Mit Hilfe von bestimmten regulatorischen mobilen mRNAs könnte sichergestellt werden, dass das Wurzelwachstum zum Nährstoffbedarf der Blätter passt und so die durch Fotosynthese gewonnene Energie möglichst effizient genutzt wird. Im nächsten Schritt werden die Wissenschaftler untersuchen warum nur bestimmte mobile mRNA Moleküle modifiziert werden.

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Gesund leben auf einem gesunden Planeten – anders essen und anders produzieren

Eine wachsende Bevölkerung von 10 Milliarden bis 2050 nachhaltig und gesund zu ernähren ist möglich, erfordert jedoch substanzielle Veränderungen unseres Speiseplans – das zeigt der neue Report der EAT-Lancet Kommission. Internationale Experten haben mit der wichtigsten medizinischen Fachzeitschrift erstmals umfassende und detaillierte wissenschaftsbasierte Ziele für eine Ernährungsweise vorgelegt, die sowohl die Gesundheit des Menschen als auch die Gesundheit des Planeten schützt. Dazu gehört eine Verdopplung des Gemüseanteils auf dem Teller und eine Halbierung des Konsums von rotem Fleisch und Zucker. Ungesunde Ernährung ist bereits heute eine der größten Ursachen für Gesundheitsrisiken weltweit und zugleich ein Risiko für die Klimastabilität. Johan Rockström, der als designierter Direktor des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung und ehemaliger Direktor des Stockholm Resilience Centre einer der führenden Forscher zum Thema planetarer Grenzen ist, ist Ko-Leiter der Lancet Kommission und einer der Hauptautoren des Berichts.

  • Eine wachsende Bevölkerung von 10 Milliarden Menschen bis 2050 mit einer gesunden und nachhaltigen Ernährung zu ernähren, wird unmöglich sein, ohne die Ernährungsgewohnheiten zu verändern, die Lebensmittelproduktion zu verbessern und die Lebensmittelverschwendung zu reduzieren. Erste wissenschaftliche Ziele für eine gesunde Ernährung, bei der gesunder Lebensmittelkonsum innerhalb der Grenzen unseres Planeten liegt, erfordern erhebliche Änderungen, sind jedoch in Reichweite.
  • Das tägliche Ernährungsmuster einer planetaren Gesundheitsdiät besteht aus ungefähr 35% der Kalorien als Vollkornprodukte und Knollen, Proteinquellen hauptsächlich aus Pflanzen – aber einschließlich ungefähr 14 g rotem Fleisch pro Tag – und 500 g Gemüse und Obst pro Tag.
  • Um auf dieses neue Ernährungsmuster umzustellen, muss der weltweite Verbrauch von Nahrungsmitteln wie rotem Fleisch und Zucker um etwa 50% gesenkt werden, während sich der Verbrauch von Nüssen, Obst, Gemüse und Hülsenfrüchten verdoppeln muss.
  • Ungesunde Ernährung ist weltweit die häufigste Ursache für Krankheiten und kann dazu führen, dass jährlich etwa 11 Millionen vorzeitige Todesfälle vermieden werden.
  • Eine Umstellung auf eine umweltfreundliche Ernährung würde sicherstellen, dass das globale Nahrungsmittelsystem innerhalb der planetarischen Grenzen für die Nahrungsmittelproduktion existiert, z. B. hinsichtlich Klimawandel, Verlust der biologischen Vielfalt, Land- und Süßwassernutzung sowie Nährstoffkreisläufen.

Die Transformation des globalen Nahrungsmittelsystems ist dringend erforderlich, da mehr als 3 Milliarden Menschen unterernährt sind (einschließlich Menschen, die unterernährt und überernährt sind) und die Nahrungsmittelproduktion die Grenzen der Erde überschreitet – was den Klimawandel, den Verlust der biologischen Vielfalt und die Umweltverschmutzung durch zu hohen Stickstoffverbrauch vorantreibt und Phosphordünger und nicht nachhaltige Veränderungen in der Wasser- und Landnutzung.

Die Ergebnisse stammen von der EAT-Lancet-Kommission, die die ersten wissenschaftlichen Ziele für eine gesunde Ernährung aus einem nachhaltigen Lebensmittelproduktionssystem liefert, das innerhalb der planetarischen Grenzen für Lebensmittel arbeitet. Der Bericht befürwortet Diäten, die aus einer Vielzahl pflanzlicher Lebensmittel mit geringen Mengen tierischer Lebensmittel, raffiniertem Getreide, stark verarbeiteten Lebensmitteln und zugesetztem Zucker sowie ungesättigten und nicht gesättigten Fetten bestehen.

Die menschliche Ernährung verbindet untrennbar die Nachhaltigkeit von Gesundheit und Umwelt und hat das Potenzial, beides zu fördern. Die gegenwärtigen Ernährungsgewohnheiten treiben die Erde jedoch über ihre Planetengrenzen hinaus und verursachen gleichzeitig Krankheiten. Dies gefährdet sowohl die Menschen als auch den Planeten. Die Bereitstellung gesunder Ernährung aus nachhaltigen Nahrungsmittelsystemen ist eine unmittelbare Herausforderung, da die Bevölkerung weiter wächst – bis 2050 sollen es 10 Milliarden Menschen sein – und wohlhabender wird (mit der Erwartung eines höheren Verbrauchs tierischer Lebensmittel).

Um dieser Herausforderung zu begegnen, müssen Ernährungsumstellungen mit einer verbesserten Lebensmittelproduktion und einer Verringerung der Lebensmittelverschwendung einhergehen. Die Autoren betonen, dass beispiellose globale Zusammenarbeit und Engagement erforderlich sein werden, zusammen mit unmittelbaren Veränderungen wie der Neuausrichtung der Landwirtschaft auf die Erzeugung von verschiedenen nährstoffreichen Pflanzen und einer verbesserten Steuerung der Land- und Ozeannutzung.

„Die Lebensmittel, die wir essen und wie wir sie produzieren, bestimmen die Gesundheit der Menschen und des Planeten, und wir verstehen das derzeit ernsthaft falsch“, sagt einer der Kommissionsautoren, Professor Tim Lang, City, Universität London, UK. „Wir müssen grundlegend überarbeitet werden und das globale Nahrungsmittelsystem in einem bisher nicht gekannten Ausmaß auf eine Weise verändern, die den Gegebenheiten jedes Landes angemessen ist. Dies ist zwar ein politisches Neuland und diese Probleme sind nicht einfach zu lösen, aber dieses Ziel ist in greifbarer Nähe und es gibt Möglichkeiten, die internationale, lokale und geschäftliche Politik anzupassen. Die wissenschaftlichen Ziele, die wir für eine gesunde, nachhaltige Ernährung festgelegt haben, sind eine wichtige Grundlage, die diesen Wandel unterstützen und vorantreiben wird. “

Die Kommission ist ein dreijähriges Projekt, an dem 37 Experten aus 16 Ländern mit Fachkenntnissen in den Bereichen Gesundheit, Ernährung, ökologische Nachhaltigkeit, Lebensmittelsysteme, Wirtschaft und politische Steuerung teilnehmen .

Wissenschaftliche Ziele für eine gesunde Ernährung – die planetare Gesundheitsdiät

Obwohl die Nahrungsmittelproduktion in den letzten 50 Jahren zu einer Verbesserung der Lebenserwartung und zur Verringerung von Hunger, Kinder- und Kindersterblichkeit sowie globaler Armut beigetragen hat, werden diese Vorteile jetzt durch die globale Verlagerung hin zu ungesunden Diäten mit hohem Kalorien-, Zucker-, Stärkegehalt und Zuckergehalt ausgeglichen tierische Lebensmittel und wenig Obst, Gemüse, Vollkornprodukte, Hülsenfrüchte, Nüsse und Samen sowie Fisch.

Die Autoren argumentieren, dass der Mangel an wissenschaftlichen Zielen für eine gesunde Ernährung die Bemühungen zur Umgestaltung des Nahrungsmittelsystems behindert hat. Auf der Grundlage der besten verfügbaren Erkenntnisse schlägt die Kommission ein Ernährungsschema vor, das den Ernährungserfordernissen entspricht, die Gesundheit fördert und es der Welt ermöglicht, innerhalb der planetarischen Grenzen zu bleiben.

Verglichen mit den derzeitigen Diäten wird die weltweite Annahme der neuen Empfehlungen bis 2050 einen Rückgang des weltweiten Verbrauchs von Nahrungsmitteln wie rotem Fleisch und Zucker um mehr als 50% erfordern, während der Verbrauch von Nüssen, Obst, Gemüse und Hülsenfrüchten um mehr als zwei Prozent zunehmen muss. falten. Globale Ziele müssen lokal angewendet werden – zum Beispiel essen Länder in Nordamerika fast das 6,5-fache der empfohlenen Menge an rotem Fleisch, während Länder in Südasien nur die Hälfte der empfohlenen Menge essen. Alle Länder verzehren mehr stärkehaltiges Gemüse (Kartoffeln und Maniok) als empfohlen. Die Zufuhr liegt zwischen dem 1,5-fachen der Empfehlung in Südasien und dem 7,5-fachen in Afrika südlich der Sahara.

„Die Ernährung der Welt muss sich dramatisch ändern. Mehr als 800 Millionen Menschen haben zu wenig zu essen, während viele mehr eine ungesunde Ernährung zu sich nehmen, die zu vorzeitigem Tod und Krankheit beiträgt “, sagt Co-Lead-Kommissar Dr. Walter Willett von der Harvard University, USA. „Um gesund zu sein, müssen Diäten eine angemessene Kalorienaufnahme haben und aus einer Vielzahl von pflanzlichen Lebensmitteln, geringen Mengen tierischer Lebensmittel, ungesättigten anstatt gesättigten Fetten und wenigen raffinierten Körnern, stark verarbeiteten Lebensmitteln und zugesetzten Zuckern bestehen. Die von uns vorgeschlagenen Aufnahmebereiche für Lebensmittelgruppen ermöglichen eine flexible Anpassung an verschiedene Lebensmittelarten, landwirtschaftliche Systeme, kulturelle Traditionen und individuelle Ernährungspräferenzen – einschließlich zahlreicher Ernährungsweisen für Allesfresser, Vegetarier und Veganer. “

Basierend auf einer Diät von 2.500 kcal / Tag bestehen die Diätziele aus einer täglichen kombinierten Aufnahme von:

Essen Gruppe Aufnahmebereich für Makronährstoffe (Gramm / Tag), einschließlich Bereiche Kalorienaufnahme (kcal / Tag)
Wichtige Kohlenhydratquellen – 0-60% der Energie
Vollkornprodukte (wie Reis, Weizen, Mais), trocken 232 Gramm (angepasst, um das Energieziel zu erreichen) 811
Stärkehaltiges Gemüse (Kartoffeln und Maniok) 50 (0-100) Gramm 39
Eiweiß – ca. 15% der Energieaufnahme
Rind oder Lamm 7 (0-14) Gramm 15
Schweinefleisch 7 (0-14) Gramm 15
Geflügel 29 (0-58) Gramm 62
Eier 13 (0-25) Gramm (ungefähr 1,5 Eier pro Woche) 19
Fisch (einschließlich Schalentiere) 28 (0-100) Gramm 40
Trockene Bohnen, Linsen oder Erbsen 50 (0-100) Gramm 172
Soja-Lebensmittel, trocken 25 (0-50) Gramm 112
Erdnüsse 25 (0-75) Gramm 142
Nüsse 25 (0-75) Gramm 149
Milchprodukte (Vollmilch und Milchprodukte wie Käse) 250 (0-500) Gramm 153
Obst und Gemüse
Gemüse 300 (200-600) Gramm, einschließlich 100 Gramm dunkelgrünes Gemüse, 100 Gramm rotes und orangefarbenes Gemüse und 100 Gramm anderes Gemüse 23 – Dunkelgrünes Gemüse

30 – Rot- und Orangengemüse

25 – Anderes Gemüse

Früchte 200 (100-300) Gramm 126
Fette hinzugefügt
Palmöl 6,8 (0-6,8) Gramm 60
Ungesättigte Öle (Olivenöl, Sojaöl, Rapsöl, Sonnenblumenöl und Erdnussöl) 40 (20-80) Gramm 354
Milchfette (wie Butter) 0 Gramm 0
Schmalz oder Talg 5 (0-5) Gramm 36
Zucker hinzugefügt
Alle Süßstoffe 31 (0-31) Gramm 120

Die Autoren schätzen, dass die weitverbreitete Anwendung einer solchen Diät die Aufnahme der meisten Nährstoffe verbessern würde – die Erhöhung der Aufnahme von gesunden einfach und mehrfach ungesättigten Fettsäuren und die Verringerung des Verbrauchs von ungesunden gesättigten Fetten. Es würde auch die Aufnahme essentieller Mikronährstoffe (wie Eisen, Zink, Folsäure und Vitamin A sowie Kalzium in Ländern mit niedrigem Einkommen) erhöhen, mit Ausnahme von Vitamin B12, wo unter bestimmten Umständen eine Ergänzung oder Anreicherung erforderlich sein könnte.

Sie modellierten auch die möglichen Auswirkungen der weltweiten Einführung der Diät auf Todesfälle aufgrund ernährungsbedingter Krankheiten. Je drei Modelle zeigten erhebliche gesundheitliche Vorteile, was darauf hindeutet, dass die weltweite Einführung der neuen Diät zwischen 10,9 und 11,6 Millionen vorzeitige Todesfälle pro Jahr verhindern und die Zahl der Todesfälle bei Erwachsenen um 19 bis 23,6% senken könnte.

Die Autoren heben hervor, dass sich die Daten zu Ernährung, menschlicher Gesundheit und ökologischer Nachhaltigkeit ständig weiterentwickeln und Unsicherheiten einschließen. Daher beziehen sie Bereiche in ihre Schätzungen ein, sind jedoch vom Gesamtbild überzeugt. Professor Lang sagt: „Während sich im 20. Jahrhundert in China, Brasilien, Vietnam und Finnland große Veränderungen im Nahrungsmittelsystem vollzogen haben und veranschaulichen, dass sich Diäten schnell ändern können, hat die Menschheit nie versucht, das Nahrungsmittelsystem so radikal und so schnell zu ändern Rahmen. Die Menschen könnten vor unbeabsichtigten Konsequenzen warnen oder argumentieren, dass der Handlungsbedarf verfrüht ist. Die Evidenz reicht jedoch aus und ist stark genug, um Maßnahmen zu rechtfertigen, und jede Verzögerung wird die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass wichtige Gesundheits- und Klimaziele nicht erreicht werden. “

Lebensmittel Nachhaltigkeit

Seit Mitte der 1950er Jahre hat das Tempo und das Ausmaß der Umweltveränderungen exponentiell zugenommen. Die Nahrungsmittelproduktion ist die größte Quelle für Umweltzerstörung. Um nachhaltig zu sein, muss die Nahrungsmittelproduktion innerhalb der lebensmittelbedingten planetarischen Grenzen für den Klimawandel, den Verlust der biologischen Vielfalt, die Land- und Wassernutzung sowie für Stickstoff- und Phosphorkreisläufe erfolgen. Die Produktion muss aber auch nachhaltig intensiviert werden, um dem wachsenden Nahrungsmittelbedarf der Weltbevölkerung gerecht zu werden.

Dies erfordert eine Dekarbonisierung der landwirtschaftlichen Produktion, indem der Einsatz fossiler Brennstoffe und die Landnutzungsänderungsverluste von CO2 in der Landwirtschaft beseitigt werden. Darüber hinaus sind ein Verlust der biologischen Vielfalt, eine Nettoausweitung der landwirtschaftlichen Nutzflächen auf natürliche Ökosysteme und drastische Verbesserungen bei der Effizienz der Düngemittel- und Wassernutzung erforderlich.

Die Autoren schätzen den minimalen, unvermeidbaren Ausstoß von Treibhausgasen, um bis 2050 10 Milliarden Menschen mit gesunden Lebensmitteln zu versorgen [3]. Sie kommen zu dem Schluss, dass die Nicht-CO2-Treibhausgasemissionen von Methan und Distickstoffmonoxid [4] im Jahr 2050 zwischen 4,7 und 5,4 Gigatonnen liegen werden, wobei die derzeitigen Emissionen im Jahr 2010 bereits auf 5,2 Gigatonnen geschätzt werden. Dies legt nahe, dass die Dekarbonisierung des Weltenergiesystems notwendig ist Fortschritte schneller als erwartet, um der Notwendigkeit gerecht zu werden, Menschen gesund zu ernähren, ohne den Planeten weiter zu schädigen.

Der Phosphorkonsum muss ebenso reduziert werden (von 17,9 auf 6 bis 16 Teragramme) wie der Verlust der biologischen Vielfalt (von 100 auf 1 bis 80 Aussterben pro Million Arten pro Jahr).

Auf der Grundlage ihrer Schätzungen kann die derzeitige Stickstoff-, Land- und Wassernutzung innerhalb der prognostizierten Grenze von 2050 liegen (von 131,8 Teragrammen im Jahr 2010 auf 65 bis 140 im Jahr 2050, von 12,6 Mio. km2 im Jahr 2010 auf 11 bis 15 Mio. km2 im Jahr 2050). und von 1,8 Mio. km3 im Jahr 2010 gegenüber 1 bis 4 Mio. km3), wird jedoch weitere Anstrengungen erfordern, um dieses Niveau aufrechtzuerhalten. Die Grenzwertschätzungen unterliegen Unsicherheiten und müssen kontinuierlich aktualisiert und verfeinert werden.

Anhand dieser Grenzziele modellierten die Autoren verschiedene Szenarien, um ein nachhaltiges Nahrungsmittelsystem zu entwickeln und eine gesunde Ernährung bis 2050 zu gewährleisten Es wird weniger Lebensmittelverschwendung während der Produktion und am Ort des Verbrauchs benötigt, und es reicht keine einzige Maßnahme aus, um alle Grenzen einzuhalten.

„Die Entwicklung und Implementierung nachhaltiger Lebensmittelsysteme, die eine gesunde Ernährung für eine wachsende und wohlhabendere Weltbevölkerung ermöglichen, stellt eine gewaltige Herausforderung dar. Nicht weniger als eine neue globale Agrarrevolution. Die gute Nachricht ist, dass dies nicht nur machbar ist, sondern dass wir zunehmend Beweise dafür haben.“ Dies kann durch eine nachhaltige Intensivierung erreicht werden, die sowohl Landwirten als auch Verbrauchern und der Umwelt zugute kommt “, sagt Kommissionsmitglied Professor Johan Rockström vom Stockholm Resilience Center in Schweden und dem Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung in Deutschland.

„Die Menschheit stellt jetzt eine Bedrohung für die Stabilität des Planeten dar. Die Nachhaltigkeit des Lebensmittelsystems muss daher aus planetarischer Sicht definiert werden. Fünf wichtige Umweltprozesse regulieren den Zustand des Planeten. Unsere Definition einer nachhaltigen Lebensmittelproduktion erfordert, dass wir keine zusätzlichen verwenden.“ Land, Schutz der vorhandenen Artenvielfalt, Reduzierung des Verbrauchs von Wasser und verantwortungsbewusster Umgang mit Wasser, erhebliche Reduzierung der Stickstoff- und Phosphorbelastung, keine Kohlendioxidemissionen und keine weitere Zunahme der Methan- und Lachgasemissionen Praktiken, aber durch die Definition und Quantifizierung eines sicheren Betriebsraums für Lebensmittelsysteme können Diäten identifiziert werden, die die menschliche Gesundheit fördern und die ökologische Nachhaltigkeit unterstützen. “fährt Professor Rockström fort

Das globale Nahrungsmittelsystem verändern

Die Kommission schlägt fünf Strategien vor, um anzupassen, was die Menschen essen und wie es hergestellt wird.

Erstens sind Strategien erforderlich, um die Menschen zu ermutigen, sich gesund zu ernähren, einschließlich einer Verbesserung der Verfügbarkeit und des Zugangs zu gesunden Lebensmitteln durch eine verbesserte Logistik und Lagerung, eine erhöhte Lebensmittelsicherheit und Strategien, die den Einkauf aus nachhaltigen Quellen fördern. Neben Werbebeschränkungen und Aufklärungskampagnen ist auch die Erschwinglichkeit von entscheidender Bedeutung, und die Lebensmittelpreise müssen die Produktions- und Umweltkosten widerspiegeln. Da dies die Kosten für die Verbraucher erhöhen kann, kann ein sozialer Schutz für schutzbedürftige Gruppen erforderlich sein, um eine anhaltende Ernährungsschwäche in einkommensschwachen Gruppen zu vermeiden.

Strategien zur Neuausrichtung der Landwirtschaft von der Erzeugung großer Mengen an Kulturpflanzen auf die Erzeugung verschiedener nährstoffreicher Kulturpflanzen sind erforderlich. Gegenwärtig liefern kleine und mittlere Betriebe mehr als 50% der essentiellen Nährstoffe für die weltweite Nahrungsmittelversorgung. Die globale Agrarpolitik sollte die Erzeuger dazu anregen, nahrhafte pflanzliche Lebensmittel anzubauen, Programme zu entwickeln, die verschiedene Produktionssysteme unterstützen, und die Forschungsgelder für Möglichkeiten zur Verbesserung von Ernährung und Nachhaltigkeit aufzustocken. In einigen Zusammenhängen ist die Tierhaltung wichtig für die Ernährung und das Ökosystem, und die Vorteile und Risiken der Tierhaltung sollten von Fall zu Fall geprüft werden.

Eine nachhaltige Intensivierung der Landwirtschaft wird ebenfalls von zentraler Bedeutung sein und muss die lokalen Bedingungen berücksichtigen, um zur Anwendung geeigneter landwirtschaftlicher Praktiken und zur Erzeugung nachhaltiger, qualitativ hochwertiger Pflanzen beizutragen.

Ebenso wichtig ist eine wirksame Steuerung der Land- und Ozeannutzung, um die natürlichen Ökosysteme zu erhalten und die Versorgung mit Nahrungsmitteln sicherzustellen. Dies könnte erreicht werden, indem intakte Naturgebiete an Land geschützt werden (potenziell durch Anreize), die Rodung von Land verboten, degradiertes Land wiederhergestellt, schädliche Fischereisubventionen beseitigt und mindestens 10% der Meeresgebiete für die Fischerei gesperrt werden (einschließlich der hohen See, um Fischbänke zu schaffen) ).

Schließlich muss die Lebensmittelverschwendung mindestens halbiert werden. Der Großteil der Lebensmittelverschwendung entsteht in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen während der Lebensmittelproduktion aufgrund einer schlechten Ernteplanung, mangelndem Zugang zu Märkten, die den Verkauf von Produkten verhindern, und mangelnder Infrastruktur zur Lagerung und Verarbeitung von Lebensmitteln. Bessere Investitionen in Technologie und Bildung für Landwirte sind erforderlich. Lebensmittelabfälle sind auch ein Problem in Ländern mit hohem Einkommen, in denen sie hauptsächlich von Verbrauchern verursacht werden. Sie können durch Kampagnen behoben werden, um die Einkaufsgewohnheiten zu verbessern, das Mindesthaltbarkeitsdatum und das Mindesthaltbarkeitsdatum zu ermitteln und die Lagerung und Zubereitung von Lebensmitteln zu verbessern. Portionsgrößen und Verwendung von Resten.

Dr. Richard Horton, Chefredakteur von The Lancet, sagt: „Mangelhafte Ernährung ist ein wesentlicher Treiber und Risikofaktor für Krankheiten. Es gab jedoch ein globales Versagen, dieses Problem anzugehen. Es ist jedermanns und niemandes Problem. “

Er fährt fort: „Die von dieser Kommission geforderte Transformation ist nicht oberflächlich oder einfach und erfordert die Konzentration auf komplexe Systeme, Anreize und Vorschriften, wobei Gemeinden und Regierungen auf mehreren Ebenen eine Rolle bei der Neudefinition unserer Ernährungsgewohnheiten spielen müssen. Unsere Verbindung zur Natur ist die Antwort, und wenn wir auf eine Weise essen können, die sowohl für unseren Planeten als auch für unseren Körper funktioniert, wird das natürliche Gleichgewicht der Ressourcen des Planeten wiederhergestellt. Die Natur, die verschwindet, ist der Schlüssel zum menschlichen und planetarischen Überleben. “

Die EAT-Lancet-Kommission ist einer von mehreren Berichten zur Ernährung, die The Lancet im Jahr 2019 veröffentlicht. Die nächste Kommission – Das globale Syndem für Fettleibigkeit, Unterernährung und Klimawandel – wird im Laufe dieses Monats veröffentlicht.

Diese Studie wurde vom Wellcome Trust und EAT (speziell von der Wellcome Trust and Stordalen Foundation) finanziert. Das Stockholm Resilience Center war der wissenschaftliche Koordinator des Berichts.

Artikel: Walter Willett, Johan Rockström, Brent Loken, Marco Springmann, Tim Lang, Sonja Vermeulen, Tara Garnett, David Tilman, Fabrice DeClerck, Amanda Wood, Malin Jonell, Michael Clark, Linie J. Gordon, Jessica Fanzo, Corinna Hawkes, Rami Zurayk, Juan A. Rivera, Wim de Vries, Lindiwe Majele Sibanda, Abhishek Chaudhary, Mario Herrero, Rina Agustina, Francesco Branca, Anna Lartey, Fan von Shenggen, Beatrice Crona, Elisabeth Fox, Victoria Bignet, Max Troell, Therese Lindahl Sudhvir Singh, Sarah E. Cornell, K. Srinath Reddy, Sunita Narain, Sania Nishtar, Christopher J. L. Murray (2019): Lebensmittel im Anthropozän: die EAT-Lancet-Kommission für gesunde Ernährung aus nachhaltigen Lebensmittelsystemen. Die Lanzette. DOI: [ 10.1016 / S0140-6736 (18) 31788-4]


Weblink zum Artikel: https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(18)31788-4/fulltext?


Weblink zu weiteren Informationen rund um die Studie:

https://www.thelancet.com/commissions/EAT

Weitere Informationen zur Arbeit der EAT-Lancet Commission on Food, Planet, Health mit Kurzbriefings für Landwirte, Gesundheitsexperten, Politikvertreter etc.:
https://eatforum.org/eat-lancet-commission/

Wälder in Deutschland sind wichtige Kohlenstoffsenke

In deutschen Wäldern wächst mehr Holz nach als genutzt wird / Deutschland ist das holzreichste Land der EU

Die Wälder in Deutschland sind ein wichtiger Faktor im Klimageschehen, denn sie binden große Mengen Kohlenstoff, der ursprünglich als CO₂(Kohlendioxid) in der Atmosphäre war. Dass die Bedeutung der Wälder als Kohlenstoffsenke und damit Bremser des Klimawandels weiter ansteigt, belegt die Kohlenstoffinventur 2017, die jetzt ausgewertet ist. Danach sind in deutschen Wäldern rund 1,23 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in der lebenden Biomasse gespeichert, fünf Prozent mehr als vor fünf Jahren. Hinzu kommen 33,6 Millionen Tonnen Kohlenstoff im Totholz. Die Kohlenstoffvorräte haben mit 113,7 Tonnen pro Hektar ein neues Rekordhoch erreicht. Diese und weitere Ergebnisse haben Wissenschaftler des Thünen-Instituts für Waldökosysteme jetzt in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „AFZ-Der Wald“ veröffentlicht.

Die Kohlenstoffinventur ist eine Art kleine Bestandsaufnahme zwischen den großen, alle zehn Jahre stattfindenden Bundeswaldinventuren. Sie wird vom Thünen-Institut mit Unterstützung der Bundesländer durchgeführt und erfasst den Zustand des deutschen Waldes.

Der Holzvorrat in deutschen Wäldern ist gegenüber der letzten Bundeswaldinventur 2012 um sechs Prozent gestiegen, weil deutlich mehr Holz nachgewachsen ist als genutzt wurde. Damit hat sich der Vorratsanstieg deutlich beschleunigt: In den letzten fünf Jahren wurde genauso viel Vorrat aufgebaut (19 Vorratsfestmeter pro Hektar) wie in den zehn Jahren davor. Mit einem Holzvorrat von aktuell 3,9 Milliarden Kubikmetern ist Deutschland das holzreichste Land der Europäischen Union. Auch die Waldstruktur hat sich verändert: Es gibt 12 Prozent mehr alte Wälder über 120 Jahre – damit hat sich der Trend zu älteren Wäldern mit dickeren Bäumen fortgesetzt. Auch der Totholzvorrat ist um einen Kubikmeter pro Hektar gestiegen. Etwa 50 Prozent des Totholzes sind liegende Stücke, 25 Prozent sind stehendes Holz und 25 Prozent Wurzelstöcke.

Der höhere Holzvorrat und damit einhergehend die weiterhin hohe Kohlenstoffanreicherung macht die Wälder zu Klimaschützern: Sie haben die Atmosphäre zuletzt jährlich um 62 Millionen Tonnen CO₂ entlastet. Das kommt in die Größenordnung dessen, was die deutsche Industrie pro Jahr an Treibhausgasen ausstößt (2017: 64 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente). Der gestiegene Holzvorrat hat damit jedes Jahr rund sieben Prozent der gesamten deutschen Treibhausgas-Emissionen kompensiert.

Die häufigsten Baumarten in den deutschen Wäldern sind Fichte (25 Prozent) und Kiefer (23 Prozent), gefolgt von den Laubbaumarten Buche (16 Prozent) und Eiche (10 Prozent). Der Flächenanteil der Laubbäume ist um zwei Prozent gestiegen, die Dynamik hin zu mehr Laubbäumen hat sich damit allerdings verlangsamt. Das Flächenverhältnis von Laub- zu Nadelbäumen beträgt 45 zu 55 Prozent.

Die Ergebnisse der Kohlenstoffinventur 2017 sind ebenso wie die der Bundeswaldinventur 2012 unter https://bwi.info abrufbar.

Was für unser Klima zählt: CO2-Budgets erklärt

Je mehr CO2 wir bei der Verbrennung von Kohle, Öl und Gas emittieren, desto mehr erwärmen wir unser Klima – das klingt einfach und das ist es auch. Verschiedene Analysen haben unterschiedliche Schätzungen darüber vorgelegt, wie viel CO2 die Menschheit noch ausstoßen kann, wenn wir die globale Erwärmung auf die international vereinbarten 1,5 und deutlich unter 2 Grad Celsius begrenzen wollen. Eine neue Studie zeigt, dass fehlende Klarheit über die Gründe dieser Abweichungen zu unnötiger Verwirrung geführt hat.

Die Studie erleichtert den Vergleich unterschiedlicher Analysen, indem sie die relevanten Faktoren zur Schätzungen der verbleibenden CO2-Budgets identifiziert. Dadurch macht sie die Schätzungen leichter vergleichbar, was auch ihre Nutzung durch Entscheidungsträger erleichtern wird. Aus klimapolitischer Sicht bleibt die Grundaussage gleich: Selbst wenn das verbleibende Kohlenstoffbudget zur Begrenzung der Erwärmung auf 1,5°C um die Hälfte höher wäre, hätten wir nur noch 10 Jahre Zeit, bis die Emissionen auf Null reduziert werden müssen.

„Die CO2-Emissionen von der Industrie bis zum Verkehr auf Null zu bringen, erfordert sofortige Maßnahmen. Ob wir das ein paar Jahre früher oder später erreichen, ist unerheblich dafür, dass wir jetzt Maßnahmen ergreifen müssen“, sagt Elmar Kriegler vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), einer der Autoren der Studie. „Doch die Klärung verschiedener Berechnungen des CO2-Budgets ist mehr als nur eine akademische Frage. Es sagt uns etwas über die Risiken“. Eine der wichtigsten Erkenntnisse der jetzt in Nature veröffentlichten Studie ist, dass Rückkopplungen im Erdsystem, wie etwa das Tauen des Permafrostes und damit die Freisetzung des starken Treibhausgases Methan, ein unterschätzter wichtiger Faktor für den Umfang des verbleibenden CO2-Budgets sein könnten.

„Vorliegende Schätzungen des Kohlenstoffbudgets vernachlässigen oft das Tauen des Permafrostes und andere langsame Rückkopplungen des Erdsystems, die zu einer weiteren Erwärmung des Planeten führen könnten. Das bedeutet, dass unser Spielraum noch kleiner sein könnte, als wir dachten“, erklärt Kriegler. „Die impliziten Grundannahmen für CO2-Budgetberechnungen wie diese zu präzisieren, ist wichtig, um politische Entscheidungsträger mit fundierten Informationen zu unterstützen“.

Rückkopplungen des Erdsystems und andere wichtige Faktoren

Ein weiteres Beispiel für Unterschiede zwischen den Schätzungen des Kohlenstoffbudgets ist die Art der Temperaturmessung, die sie veranschlagen. Einige Schätzungen beziehen sich auf die Oberflächenlufttemperatur der Erde. 1,5 Meter über dem Boden gemessen, ist dies im Grunde die Temperatur, die die Menschen empfinden. Einige Schätzungen des Kohlenstoffbudgets beziehen jedoch die Temperaturen der Meeresoberfläche in ihre Bemessung der Erderwärmung ein. Da sich die Meeresoberflächentemperaturen langsamer erwärmen als die Lufttemperaturen, scheint es, als könne mehr CO2 ausgestoßen werden, bevor die 1,5 Grad Celsius-Grenze überschritten wird. Doch die so berechneten Budgets hätten auch klare Klimafolgen: eine verhältnismäßig heißere Erde. In ihrer Studie empfehlen die Autoren, ausschließlich die Oberflächenlufttemperatur für die Schätzung des verbleibenden CO2-Budgets zu wählen.

In einer Schlüsselgleichung für aktuelle und zukünftige Schätzungen des verbleibenden Kohlenstoffbudgets definieren die Wissenschaftler fünf Faktoren. Einer davon, die zukünftige Erwärmung durch Nicht- CO2-Emissionen, hängt stark von den politischen Entscheidungen über Treibhausgase jenseits von CO2 ab, die wir weiterhin emittieren werden. Je weniger wir den Planeten mit Treibhausgasen wie Methan erwärmen, desto größer wird unser verbleibendes Budget für CO2-Emissionen sein. Neben den Rückkopplungen des Erdsystems bezieht sich die größte Unsicherheit auf unsere Schätzung, wie stark sich das Klima als Reaktion auf die gesamten CO2-Emissionen erwärmt. Weitere Unsicherheiten ergeben sich aus der Bandbreite der historischen vom Menschen verursachten Erwärmung und dem Ausmaß der zusätzlichen Erwärmung nach Erreichen des Netto-Nullpunktes der CO2-Emissionen. Als wichtigen Meilenstein zur Verringerung dieser Unsicherheiten weisen die Autoren auf den sich derzeit in Vorbereitung befindlichen 6. Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) hin.

Der Ansatz der Autoren baut auf der Argumentation des IPCC-Sonderberichts über 1,5 Grad globale Erwärmung auf, an dem sie mitgearbeitet haben. Der Bericht schätzt das verbleibende CO2-Emissionsbudget ab 2018 auf 420 GtCO2, wenn mit einer 66-prozentigen Wahrscheinlichkeit die Erderwärmung auf 1,5°C begrenzt werden soll, bzw. 580 GtCO2 für eine 50-prozentige Wahrscheinlichkeit. Die Annahmen über zukünftige Nicht- CO2-Emissionen können diese Schätzungen um 250 GtCO2 nach oben und unten verändern. Von diesen Schätzungen müsste man die CO2-Emissionen aus dem Tauen des Permafrosts und anderen nicht erfassten Rückkopplungen des Erdsystems abziehen, die vorläufig auf mindestens 100 GtCO2 geschätzt werden. „Wie groß das Budget am Ende ist, können wir nicht genau sagen, weil es auch von künftigen Entscheidungen über andere Treibhausgase als CO2 und von Unsicherheiten in natürlichen Systemen abhängt. Aber wir wissen genug, um sicher zu sein, dass keine Zeit mehr zu verlieren ist, um die Treibhausgasemissionen deutlich zu reduzieren“, sagt Kriegler.

Auf dem Laufenden bleiben, um fundierte Entscheidungen treffen zu können

„Alle Faktoren unserer Gleichung werden im Verlauf des wissenschaftlichen Fortschritts aktualisiert werden – einige dieser Aktualisierungen werden die CO2-Budgets kleiner machen, während andere sie etwas größer machen“, sagt Joeri Rogelj vom Grantham Institute am Imperial College London, einer der Leitautoren der Studie. „Die explizite Darstellung dieser regelmäßigen Aktualisierungen hilft aber dabei, sie transparent zu kommunizieren. Es ist wichtig, dass die politischen Entscheidungsträger über den neuesten Stand der Wissenschaft auf dem Laufenden gehalten werden, denn der nächste Bericht des IPCC im Jahr 2021 soll unser Wissen über die verbleibenden CO2-Budgets konsolidieren, um die Erwärmung auf 1,5°C und deutlich unter 2°C zu begrenzen.“

„Wie wir uns heute verhalten, wird entscheiden, ob wir eine realistische Chance haben, die Erwärmung auf 1,5°C zu begrenzen. An diesem Ergebnis ändert unsere Studie nichts“, fügt Rogelj hinzu. „Alles, was wir über die Größenordnung der erwarteten Klimaauswirkungen in einer Welt mit mehr als 1,5 Grad Temperaturzunahme wissen und unser besseres Verständnis der verschiedenen Faktoren, die die Größe des verbleibenden Kohlenstoffbudgets beeinflussen, lässt keinen Zweifel: Wir brauchen einen Vorsorgeansatz mit entschlossenen Klimaschutzmaßnahmen in den nächsten fünf bis zehn Jahren, um die Risiken zu begrenzen und Optionen offen zu halten – egal, in welche Richtung die Schätzungen des verbleibenden Kohlenstoffbudgets variieren.“

Artikel: Joeri Rogelj, Piers M. Forster, Elmar Kriegler, Christopher J. Smith, Roland Séférian (2019): Estimating and tracking the remaining carbon budget for stringent climate targets. Nature [DOI: 10.1038/s41586-019-1368-z]

Agrarimporte aus Brasilien befeuern Umweltzerstörung und Konflikte

Wissenschaft fordert Berücksichtigung von Umwelt und Menschenrechten bei Handelsvereinbarungen

In einem offenen Brief an die Europäische Kommission fordern Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der EU sowie indigene Gruppen Brasiliens, bei den laufenden Handelsverhandlungen mit Brasilien Umwelt- und Menschenrechtsaspekte zu berücksichtigen. Unter der derzeitigen Regierung Brasiliens sei das Pochen auf nachhaltigen Handel noch dringender geworden. Mit initiiert von Wissenschaftlern am Geographischen Institut der Humboldt-Universität zu Berlin (HU), wurde die Petition bisher von mehr als 600 Forschenden aus allen Ländern der Europäischen Union sowie von 300 indigenen Gruppen Brasiliens unterzeichnet.

In einem Artikel in der Zeitschrift Science, veröffentlicht am 25. April 2019, fassen die Leitautoren die Ziele der Petition zusammen und fordern rasches Handeln der europäischen Entscheidungsträger. Die Autorinnen und Autoren geben drei Empfehlungen ab, um die Europäische Kommission bei der Verbesserung der Nachhaltigkeitsstandards in Bezug auf Rohstoffimporte zu unterstützen. Neben der Achtung der Menschenrechte und der konsequenten Rückverfolgung von Agrarprodukten sollte insbesondere auch ein partizipativer Prozess eingeleitet werden, der Nachhaltigkeitskriterien gemeinsam mit indigenen Völkern, der Lokalbevölkerung, politischen Entscheidungsträgern und der Wissenschaft festlegt.

Die EU ist einer der weltweit führenden Importeure von Agrargütern. Zwischen 1990 und 2008 führten diese EU-Importe global zur Abholzung von Wäldern der Größe Portugals. Trotz der Bedeutung der brasilianischen Regenwälder für das Klima und die globale Artenvielfalt importierte die EU 2017 Sojabohnen im Wert von über zwei Milliarden Euro aus Brasilien, ohne zu prüfen, ob diese auf abgeholzten Flächen angebaut wurden oder mit Konflikten um die Rechte der Indigenen verbunden waren. Allein im Jahr 2011 war die Einfuhr von Rindfleisch und Soja aus Brasilien in die EU mit der Abholzung von Flächen der Größe von 300 Fußballfeldern pro Tag verknüpft.

„Brasilien beherbergt noch immer weitläufige Wälder und Savannen, die weltweit von herausragender Bedeutung sind“, erklärt Tobias Kümmerle, Professor für Biogeographie an der HU und Mitautor des Briefes. „Die Entwaldung bedroht viele Arten, die nur dort vorkommen, sie setzt große Mengen an Kohlendioxid frei, die zur globalen Erwärmung beitragen, und sie gefährdet die Lebensgrundlagen der indigenen Bevölkerung“.

„Wir wollen, dass die EU aufhört, Entwaldung zu importieren, und stattdessen weltweit führend im Bereich des nachhaltigen Handels wird“, sagte die Leitautorin Dr. Laura Kehoe, die am Geographischen Institut der HU promoviert hat und heute an der Universität Oxford dazu forscht, wie Fleischkonsum zur Abholzung von Regenwäldern beiträgt: „Wir schützen Wälder und Menschenrechte zu Hause, warum haben wir bei Importen andere Regeln?“

„Europa ist mitschuldig an den Verbrechen, die im Namen der landwirtschaftlichen Produktion begangen werden“, erklärt Sônia Guajajara, Leiterin einer Organisation, die mehr als 300 brasilianische indigene Gruppen vertritt, und das Schreiben mitunterzeichnet hat, „Konsumenten in Europa und anderen großen Märkten in der Welt müssen lernen, wie sie ihren Einfluss nutzen können, um sicherzustellen, dass die traditionellen Rechte indigener Bevölkerungen respektiert werden und Wälder erhalten bleiben“.

Serious Game: Und der Wald gehört Dir!


Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt terra1 will gesellschaftliche Anforderungen an einen „Wald der Zukunft“ spielerisch erkunden. Welche Rolle spielen die Interessen unterschiedlicher Nutzergruppen, wie beispielsweise Forstwirtschaft, Erholungssuchenden oder Naturschützern? Wodurch ist die gesellschaftliche Wertschätzung des Waldes geprägt? Im Serious Game des Projektes terra 1 werden verschiedene Zukunftsszenarien diskutiert. Das Spiel ist online. Spielen Sie mit!

Der Diskurs um Klimawandel und Klimaschutz steht derzeit ganz oben in der gesellschaftlichen Debatte um die Zukunft unseres Planeten. In einer nachhaltigen Wald- und Forstwirtschaft soll sich die Ressource Holz trotz menschlicher Nutzung nicht erschöpfen. So steht es in der Waldstrategie 2020 der Bundesregierung. Doch extreme Wetterereignisse wie Dürre und Trockenheit setzen dem Wald zu. Studien zur Verwertung von Holz im Zuge der Entwicklung der Bioökonomie prognostizieren eine Holzlücke, mit anderen Worten: der Rohstoff wird knapp. Setzt also die hohe Nachfrage in der Holz- und Forstwirtschaft die Nachhaltigkeit auf`s Spiel?

Gesellschaftlicher Diskurs – Die Zukunft des Waldes als Wald 4.0?

Welche Rolle könnte die Digitalisierung bei der Bewältigung dieser Herausforderung spielen? Trägt Sie zum Verständnis von Komplexität bei? Befeuert sie forstwirtschaftliche Effizienz? Ermöglicht sie Transparenz in der Bewirtschaftung?

„Aus unserer Sicht liegen die Chancen besonders darin, einen breiten gesellschaftlichen Diskurs über die Zukunft des Waldes anzustoßen“, sagt Dr. Anja Steglich vom inter 3 Institut für Ressourcenmanagement. „Denn die Bedeutung eines digitalen Daten- und Wissensmanagements in Zusammenhang mit der Erarbeitung und Weitergabe von Wissen um Forstwirtschaft, Biodiversität, Nachhaltigkeit und klimatischer Resilienz ist bereits viel diskutiert und illustriert.“ Digitalisierte Informationsflüsse ermöglichen zum Beispiel die Kommunikation zwischen Produzenten und Konsumenten in der Forst- und Holzwirtschaft über Trackingsysteme. Digitale Monitoringsysteme zu Biodiversität und Klimaanpassung werden entwickelt.

Könnte Digitalisierung so weit gehen, dass eine – gesellschaftliche beauftragte – künstliche Intelligenz die Bewirtschaftung des Waldes übernimmt? Der Forschungsverbund terra1 nimmt diese Utopie oder Dystopie zum Anlass, einen notwendigen gesellschaftlichen Diskurs über die Bedeutung des Waldes zu fördern.

Serious Game – Der Wald der Zukunft aus der Hand der Gesellschaft

Das Serious Game des Projektes terra1 ermöglicht genau das: Die Nutzer können gemeinsam mit ihren Mitspielern über Formen der Bewirtschaftung oder auch den Schutz des Waldes mitentscheiden. Sie können ihre Anforderungen an die Forst- und Waldwirtschaft bewerten und erfahren die Ergebnisse eines automatisierten Interessenausgleichs. Wie wichtig ist ihnen Biodiversitätsmanagement im Vergleich zur Entwicklung des Holzpreises? Wie verhalten sich regionale Forstwirtschaft und Klimaschutz zueinander? Führt die digitale Erfassung und Speicherung von Daten zu neuen Geschäftsmodellen und Zertifizierungssystemen? Wer möchte hier investieren? Wer möchte teilhaben? Wie transparent sollen die Formen der Bewirtschaftung sein und wo möchten die Nutzer mitentscheiden?

Diese Form des rationalisierten gesellschaftlichen Interessenausgleichs wäre ein wichtiger Schritt in Richtung einer Digitalisierung, beispielsweise bei der Programmierung von Algorithmen zur automatisierten Bewirtschaftung des Waldes. Als Interessenvertreter kommen hier alle in Frage, die einen Bezug zum Wald haben. Einige sind schon heute in die Entscheidungsfindung involviert, andere bisher nur davon betroffen. Je nach Präferenz, können daher für die Zukunft des Waldes vielfältige Szenarien der Waldbewirtschaftung diskutiert werden.

Laut Waldstrategie 2020 sind sowohl im regionalen als auch im globalen Maßstaben die Zahlen zum Zustand des Waldes und auch zum Rückgang des Waldes alarmierend. Sie sind Beleg dafür, dass die gesellschaftliche Aushandlung ungenügend funktioniert, dass Nachhaltigkeit und Klimawandel eine enorme Herausforderung für die Gesellschaft sind. Der Forschungsverbund terra1 möchte vor diesem Hintergrund einen Beitrag zum gesellschaftlichen Diskurs leisten und ruft alle Interessierten dazu auf: Spielen Sie mit!

 

Weitere Informationen:

http://www.terra1.org Onlinepräsenz des Projektes terra1
https://ipe-cerberus12.fzi.de Serious Game zur Waldbewirtschaftung
https://www.ptj.de/projektfoerderung/biooekonomie/neue-formate-kommunikation-par… Link zumFörderprogramm
https://www.bmel.de/SharedDocs/Downloads/Broschueren/Waldstrategie2020.pdf?__blo… Link zur Waldtrategie 2020 der Bundesregierung

Studie: Trends in der Landwirtschaft bedrohen Ernährungssicherheit

Zitrusfrüchte, Kaffee und Avocados: Das Essen auf unseren Tischen ist in den vergangenen Jahrzehnten immer abwechslungsreicher geworden. Für die Landwirtschaft gilt das aber nicht. Weltweit gibt es mehr Monokulturen, die dazu auch immer größere Flächen in Anspruch nehmen. Gleichzeitig sind viele der angebauten Nutzpflanzen von Bestäubern abhängig. Das sorgt dafür, dass die Ernährungssicherheit immer stärker bedroht ist, wie ein Forscherteam unter Beteiligung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) in der Fachzeitschrift „Global Change Biology“ schreibt. Für die Studie untersuchten die Wissenschaftler die weltweite Entwicklung der Landwirtschaft der vergangenen 50 Jahre.

Die Forscher analysierten die Daten der Welternährungsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) zum Anbau von Feldfrüchten im Zeitraum von 1961 bis 2016. Bei der Auswertung zeigte sich nicht nur, dass weltweit immer mehr Flächen für die Landwirtschaft benutzt werden. Gleichzeitig nahm auch die Vielfalt der angebauten Feldfrüchte ab. Mittlerweile sind 16 von den 20 am schnellsten wachsenden Feldfrüchten auf eine Bestäubung durch Insekten oder andere Tiere angewiesen. „Erst vor wenigen Monaten hat der Weltbiodiversitätsrat IPBES der Welt gezeigt, dass bis zu einer Million Tier- und Pflanzenarten vom Aussterben bedroht sind, darunter sind auch viele Bestäuber“, sagt der Biologe Prof. Dr. Robert Paxton von der MLU, der einer der Autoren der neuen Studie ist. Das betrifft Bienen in besonderem Maße: Honigbienen sind immer stärker von Krankheitserregern und etwa Pestiziden bedroht, der Bestand an Wildbienen ist weltweit seit Jahrzehnten rückläufig.

Weniger Bestäuber könnten bedeuten, dass die Ernte komplett oder zumindest deutlich geringer ausfällt. Allerdings trifft das nicht auf alle Länder gleichermaßen zu. Auf der Grundlage der FAO-Daten erstellten die Forscher unter anderem eine Weltkarte, die das Risiko für Ernteausfälle geografisch darstellt. „Besonders betroffen wären demnach die Schwellen- und Entwicklungsländer der Welt in Südamerika, Afrika und Asien“, sagt Prof. Dr. Marcelo Aizen vom Nationalen Rat für wissenschaftliche und technologische Forschung CONICET in Argentinien, der die Studie geleitet hat. Das sei nicht verwunderlich, da gerade in diesen Regionen massenhaft Monokulturen für den globalen Markt angebaut werden. Soja wird etwa in vielen Ländern Südamerikas produziert und anschließend als Rinderfutter nach Europa exportiert. „Weltweit ist der Sojaanbau um rund 30 Prozent pro Jahrzehnt gestiegen. Das ist doppelt problematisch, weil für die Sojafelder zahlreiche natürliche und naturnahe Habitate, einschließlich tropische und subtropische Wälder und Wiesen, zerstört wurden“, sagt Aizen weiter.

Mit einer nachhaltigen Landwirtschaft, die die Ernährungssicherheit einer wachsenden Weltbevölkerung im Blick hat, habe die aktuelle Entwicklung wenig zu tun, so die Autoren. Zudem tragen vor allem die armen Regionen der Welt das größte Risiko. Allerdings wären die Folgen eines Ernteausfalls weltweit spürbar: „Die betroffenen Regionen produzieren vor allem für die reichen Industrienationen. Fällt in den Ursprungsländern zum Beispiel die Avocado-Ernte aus, könnten auch die Menschen in Deutschland oder anderen Industrienationen keine mehr kaufen“, sagt Robert Paxton, der auch Mitglied des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig ist.

Die Forscher plädieren für eine Trendwende: So müsste darauf geachtet werden, die Landwirtschaft weltweit wieder zu diversifizieren und ökologischer zu gestalten. Das heißt zum Beispiel, dass in den besonders anfälligen Ländern landwirtschaftliche Betriebe kleinere Flächen mit unterschiedlichen Feldfrüchten bestellen sollten. Zudem müssten Landwirte weltweit Anbauflächen naturnaher gestalten, etwa durch extra angelegte Blühstreifen, Hecken und weitere Nistmöglichkeiten neben den Feldern. So ließe sich sicherstellen, dass es genügend angemessenen Lebensraum für Insekten gibt, die letztlich für eine nachhaltige und produktive Landwirtschaft notwendig sind.


Originalpublikation:

Aizen M. A. et al. Global agricultural productivity is threatened by increasing pollinator dependence without a parallel increase in crop diversification. Global Change Biology (2019). doi: 10.1111/gcb.14736

Wie Sport bei unerfülltem Kinderwunsch helfen kann

Eine Studie der University of Queensland zufolge kann sportliche Betätigung die Chancen einer Frau, schwanger zu werden, verbessern. Dabei ist es unerheblich, welche Sportart ausgeübt wird.

Dr. Gabriela Mena von der UQ School of Human Movement and Nutrition Sciences analysierte die Forschungsergebnisse über reproduktive Gesundheit und Bewegung aus den letzten zwei Jahrzehnten. „Wenn körperliche Aktivität mit Standard-Fertilitätsbehandlungen wie IVF oder Ovulationsinduktion verglichen wurde, war kein Unterschied bei der Schwangerschaftsrate und der Geburtenrate zwischen Frauen, die Sport treiben, und denen, die Fertilitätsbehandlungen durchführen, feststellbar“, so Dr. Mena.

„Dies deutet darauf hin, dass körperliche Aktivität genauso effektiv sein kann wie die häufig angewandten Fertilitätsbehandlungen. Gleichzeitig stellt sie eine erschwingliche und praktikable alternative oder ergänzende Therapie zu diesen sehr teuren Behandlungen dar.
Wir haben auch höhere Schwangerschafts- und Geburtenraten bei Frauen festgestellt, die körperlich aktiv waren, als bei Frauen, die sich nicht bewegen oder sich keiner Fruchtbarkeitsbehandlung unterziehen.“

Dr. Mena erklärte, dass keine bestimmte Sportart identifiziert wurde, die besser wirkte als jede andere: „Es gab verschiedene Arten von körperlicher Aktivität in den untersuchten Studien, wie z.B. Aerobic-Training allein oder in Verbindung mit Krafttraining, aber auch moderate Erhöhungen der körperlichen Aktivität – wie z.B. die Erhöhung der Schrittanzahl – schienen die reproduktive Gesundheit zu verbessern. Wir glauben, dass eine Kombination aus Aerobic- und Widerstandstraining gut für die Verbesserung der reproduktiven Gesundheit ist, aber es ist schwierig, in diesem Stadium eine bestimmte Art von Bewegung zu empfehlen.“

„Es besteht immer noch Bedarf an weiteren Studien, die sich auf die körperliche Aktivität bei Frauen konzentrieren, die Probleme mit der Fruchtbarkeit haben“, so Dr Mena. Weitere Studien, die unterschiedliche Formen der Bewegung, ihre Intensität und ihre Dauer untersuchen, sind erforderlich, um die optimale „Dosis“ von körperlicher Aktivität zu finden.

Die Studie wurde im Human Reproduction Update Journal veröffentlicht und von Professor Wendy Brown und Dr. Gregore Iven Mielke gemeinsam verfasst.

Weitere Informationen: Institut Ranke-Heinemann / Australisch-Neuseeländischer Hochschulverbund

Wie Bäume das Klima retten könnten

Die weltweite Aufforstung von Wäldern wäre auf einer Fläche von 0,9 Milliarden Hektar möglich und könnte so zwei Drittel der vom Menschen verursachten CO2-Emissionen aufnehmen. Dies wäre die effektivste Massnahme gegen den Klimawandel. Zu diesem Schluss kommt eine aktuell in Science publizierten Studie der ETH Zürich.

Das Crowther Lab an der ETH Zürich forscht an naturbasierten Lösungen für den Klimawandel. In der neuen Studie zeigten die Forschenden erstmals auf, wo auf der Welt neue Bäume wachsen könnten und wie viel Kohlenstoff sie speichern würden. Jean-François Bastin, Studienleiter und Postdoc am Crowther Lab erklärt: «Ein Aspekt war für uns bei den Berechnungen besonders wichtig: Wir haben Städte und landwirtschaftliche Flächen von der gesamten Fläche, die das Potenzial zur Wiederaufforstung hat, ausgeschlossen, denn diese Gebiete braucht der Mensch anderweitig.“

Ein Gebiet von der Grösse der USA aufforsten

Die Forschenden berechneten, dass unter den aktuellen klimatischen Bedingungen die Erde mit rund 4,4 Milliarden Hektar Wald bedeckt sein könnte. Das sind 1,6 Milliarden mehr als die derzeit vorhandenen 2,8 Milliarden Hektar. Von diesen 1,6 Milliarden Hektar erfüllen 0,9 Milliarden Hektar das Kriterium nicht von Menschen genutzt zu werden. Derzeit stünde also ein Gebiet von der Grösse der USA für die Aufforstung zur Verfügung. Einst herangewachsen könnten diese neuen Wälder 205 Milliarden Tonnen Kohlenstoff speichern. Das sind etwa zwei Drittel der 300 Milliarden Tonnen Kohlenstoff, die seit der industriellen Revolution durch den Menschen verursacht in die Atmosphäre gelangten.

ETH-Professor Tom Crowther, Mitautor der Studie und Gründer des Crowther Lab, meint dazu: «Wir alle wussten, dass die Aufforstung der Wälder einen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels leis-ten könnte, aber bislang war unklar, wie gross der Effekt wäre. Unsere Studie zeigt deutlich, dass Flä-chen zu bewalden derzeit die beste verfügbare Lösung gegen den Klimawandel ist. Allerdings müssen wir schnell handeln, denn es wird Jahrzehnte dauern, bis die Wälder reifen und ihr Potenzial als natürliche CO2-Speicher ausschöpfen.»

Russland wäre am besten geeignet

Die Studie zeigt auch, wo eine Aufforstung am besten möglich wäre. Die meiste Fläche entfällt auf nur sechs Länder: Russland (151 Millionen Hektar), USA (103 Millionen Hektar), Kanada (78,4 Millionen Hektar), Australien (58 Millionen Hektar), Brasilien (49,7 Millionen Hektar) und China (40,2 Millionen Hektar).

Die Studie warnt schliesslich davor, dass viele aktuelle Klimamodelle fälschlicherweise erwarten, dass der Klimawandel die globale Baumbedeckung erhöhe. Zwar werden die Flächen der nördlichen Wälder in Regionen wie Sibirien wahrscheinlich zunehmen. Aber dort beträgt die Baumdichte durchschnittlich nur 30 bis 40 Prozent. Dem gegenüber steht allerdings der Verlust von dichten tropischen Wäldern, die typischerweise eine Baumbedeckung von 90 bis 100 Prozent aufweisen.

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Bäume im Blick – auch an der Scientifica

Ein Tool auf der Website des Crowther Lab [https://gee.ethz.ch/] ermöglicht es Nutzern, einen beliebigen Ort der Welt zu wählen und herauszufinden, wie viele Bäume dort wachsen könnten und wie viel Kohlenstoff sie speichern würden. Zudem bietet es auch Listen von Waldrestaurierungsorganisationen. Das Crowther Lab wird an der diesjährigen Scientifica [https://www.scientifica.ch/] teilnehmen und das neue Werkzeug vorstellen.

Das Crowther Lab setzt auf naturbasierte Lösungen für den Klimawandel. Es will so erstens die Ressourcen besser zuteilen, indem es Regionen identifiziert, die bei der Aufforstung den grössten Klimaeffekt haben könnten. Zweitens will das Lab realistische und messbare Ziele setzen, um die Wirkung von Sanierungsprojekten zu maximieren; und drittens den Fortschritt laufend überprüfen und gegebenenfalls Korrekturmassnahmen einleiten.


Originalpublikation:

Bastin JF, Finegold Y, Garcia C, Mollicone D, Rezende M, Routh D, Zohner CM, Crowther TW: The global tree restoration potential, Science, 5 July 2019, doi: 10.1126/science.aax0848 [http://dx.doi.org/10.1126/science.aax0848]

Das Geheimnis der Pilzfarben

Der Fliegenpilz ist mit seinem roten Hut wohl der auffälligste Vertreter unter den vielfältig und unterschiedlich intensiv gefärbten Pilzarten. Welchen Zweck diese Farben erfüllen, war bisher unbekannt. Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben in Zusammenarbeit mit dem Nationalpark Bayerischer Wald erste Antworten auf dieses Rätsel gefunden.

In der Natur erfüllen bestimmte Farben und Muster meist einen Zweck: Der Feuersalamander signalisiert seinen Feinden mit seiner auffälligen Zeichnung, dass er giftig ist, eine rote Kirsche soll Vögel anlocken, die diese fressen und damit den Samen weiterverbreiten. Andere Tiere wie das Chamäleon dagegen schützen sich mit Tarnfarben vor der Entdeckung durch Fressfeinde.

Aber auch das Klima spielt bei der Färbung eine Rolle: Besonders Insekten oder Reptilien sind in kälteren Klimazonen dunkler gefärbt. Die wechselwarmen Tiere sind bei der Regulierung ihrer Körpertemperatur auf die Außentemperatur angewiesen. Durch die dunkle Färbung können sie die Wärme schneller aufnehmen. Derselbe Mechanismus könnte auch bei Pilzen eine Rolle spielen, vermuteten die Forscher um Franz Krah, der seine Doktorarbeit zu diesem Thema an der TUM verfasst hat und Dr. Claus Bässler, Mykologe an der TUM und Mitarbeiter im Nationalpark Bayerischer Wald. Denn auch Pilze könnten von der Sonnenenergie profitieren, um sich besser fortzupflanzen.

Verbreitung von 3054 Pilzarten untersucht

Um diese Theorie zu testen werteten die Forscher Unmengen an Daten aus. Sie untersuchten die Verbreitung von 3054 Pilzarten in ganz Europa. Dabei analysierten sie deren Helligkeit und die in den Lebensräumen vorherrschenden klimatischen Bedingungen. Die Ergebnisse zeigen einen eindeutigen Zusammenhang: In kalten Klimazonen sind die Fruchtkörper der Pilze dunkler. Auch jahreszeitliche Veränderungen wurden berücksichtigt. So fanden die Wissenschaftler heraus, dass Pilzgemeinschaften, die tote Pflanzenbestandteile abbauen, im Frühjahr und Herbst ebenfalls dunkler sind als im Sommer.

„Natürlich ist das erst der Anfang“, erklärt Krah. „Es ist noch viel mehr Forschung nötig, bis wir ein generelles Verständnis für Pilzfarben entwickelt haben.“ So ist ein zusätzlicher jahreszeitlicher Färbungseffekt etwa bei Pilzen, die in Symbiose mit Bäumen leben, nicht nachzuweisen. „Dort spielen dann wohl noch weitere farbliche Funktionen, wie die Tarnung, eine Rolle.“ Auch muss noch untersucht werden, wie sehr die dunkle Färbung tatsächlich die Reproduktionsrate der Pilze beeinflusst.