Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn die Bauernregel versagt

25.01.2011
Landwirte arbeiteten schon immer in einem störanfälligen System. Wenn sich das Klima oder andere Anbaubedingungen änderten, mussten sie neue Wege finden, um ihre Ernte zu sichern. Der Klimawandel stellt Landwirtschaft und Pflanzenzüchtung nun vor neue Herausforderungen.

Neue Herausforderungen

Im Zuge des Klimawandels zeichnen sich weltweit bedeutende Veränderungen ab. Im letzten Jahrhundert ist die globale Temperatur im Mittel um etwa ein Grad Celsius angestiegen. Für die nächsten hundert Jahre prognostiziert das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) eine weitere Klimaerwärmung um bis zu fünf Grad Celsius. Besonders für die Landwirtschaft bedeuten diese Veränderungen eine Herausforderung. Denn die landwirtschaftliche Produktion ist naturgemäß stark von Klimaschwankungen betroffen. Grundnahrungspflanzen wie Weizen, Reis und Mais erzielen nur unter bestimmten klimatischen Verhältnissen optimale Ernten. Wo sie heute gedeihen, könnte das Klima in Zukunft zu heiß oder zu kalt, zu trocken oder zu feucht für den Anbau sein.

Erfolgreiche Landwirtschaft heißt Anpassung

Wissenschaftler haben untersucht, wie es nordamerikanischen Bauern in den vergangenen zwei Jahrhunderten immer wieder gelang, trotz bedeutender klimatischer Veränderungen erfolgreich Landwirtschaft zu betreiben. Hierzu analysierten sie auf regionaler Ebene die geoklimatischen Bedingungen des Weizenanbaus im Zeitraum 1839 bis 2007 für die USA, Kanada und Mexiko.

Die landwirtschaftliche Besiedlung Nordamerikas verlief nicht ohne Schwierigkeiten. Das Saatgut, das die Siedler mit in die Neue Welt genommen hatten, erbrachte häufig nicht die gewünschte Ernte. Es verfror in den im Vergleich zur Heimat kälteren Wintern, verdorrte in den heißen trockenen Sommern oder verkam durch hohe Frühjahrsniederschläge. Die Bauern siedelten sich daher vor allem in den Gebieten an, die aufgrund ihrer klimatischen Bedingungen eine vergleichsweise sichere Ernte versprachen. Um 1839 konzentrierte sich die Weizenproduktion auf die Gebiete Ohio und New York. In den westlicheren Regionen um Illinois wurde hingegen noch wenig Weizen angebaut.

Wie ist es nun zu erklären, dass sich ein Zentrum des Weizenanbaus Nordamerikas im Jahr 2007 ganze 1800 Kilometer weiter westlich, in South Dakota befindet?

Harte Arbeit

Die größten geographischen und technologischen Veränderungen des Weizenanbaus wiesen die Forscher für den Zeitraum 1839 bis 1929 nach. Diese enorme Anpassungsleistung gelang den Bauern also bereits vor der sogenannten Grünen Revolution, also bevor Pflanzenzüchter mittels modernster Technologien Hochleistungssorten züchten konnten.

In dieser Zeit weiteten die Siedler ihre Anbaugebiete, parallel zum Bau der Eisenbahn, nach Westen aus. Bis 1929 verschob sich das Zentrum des Weizenanbaus so um 21 Breitengrade, dies sind etwa 1800 Kilometer. Ab 1890 wanderten die Siedler auch nordwärts und begannen in den großen nördlichen Ebenen und in der kanadischen Steppe Ackerbau zu betreiben. 1929 befanden sich die nördlichsten zehn Prozent der Anbaugebiete um rund 880 Kilometer weiter nördlich als im Jahr 1839.

Mit der Wanderung in neue Gebiete änderten sich die klimatischen Bedingungen des Anbaus. Die Landwirte mussten lernen, sich an die neuen Bedingungen anzupassen. Zunächst gab es viele Missernten und daraufhin eine Phase des Hungers. Doch die Siedler lernten bald, welche Sorten am besten an die Verhältnisse vor Ort angepasst waren und pflanzten diese gezielt an. Der technologische Fortschritt ermöglichte zudem eine effizientere Bewirtschaftung.

Für den Bau der Eisenbahn in Kansas warb man beispielsweise gezielt deutsche Mennoniten an, die aus Russland die Winterweizensorte Turkey mitgebracht hatten. Diese Sorte galt als gut geeignet für das kalte Klima in Kansas. Sie züchteten zudem neue Sorten, die noch besser an die jeweiligen regionalen Anbaubedingungen angepasst waren. Die erfolgreiche Expansion des Weizenanbaus in Nordamerika steht dabei in engem Zusammenhang mit der Einführung und Züchtung von „rotem“ Winter- und Frühjahrs-Hartweizen („hard red winter and spring wheat“).

Die Grüne Revolution

Die Expansion des Weizenanbaus erhielt Ende des 19. Jahrhunderts mit der Einrichtung staatlicher Pflanzenzüchtungsinstitute einen weiteren Anschub. Auf Initiative der kanadischen und US-amerikanischen Regierung züchteten die ersten Pflanzenforscher in großangelegten Züchtungsprogrammen neue, besonders anpassungsfähige Sorten. Mit Hilfe neuer Verfahren wie dem „shuttle breeding“, also der Nutzung von Winterzuchtgärten anderer Regionen der Welt, gelang es, die Züchtungsdauer neuer Sorten stark zu reduzieren. Diese frühe „Grüne Revolution“ ermöglichte damit auch die Ausweitung des Weizenanbaus in wärmere und trockene Regionen.

Stück für Stück gelang es so, die Erträge zu steigern und die Anbaugebiete stetig zu erweitern. Im Vergleich zum Jahr 1839 beträgt die Weizenproduktion in den USA heute das 29-fache, in Kanada sogar das 270-fache.

Aus der Vergangenheit lernen

Heute steht die Landwirtschaft vor der Herausforderung des Klimawandels. Prognosen zufolge werden sich die Anbaubedingungen in Zukunft weltweit stark verändern. Die Landwirtschaft wird auf diesen Wandel mit Innovationen reagieren müssen.

Die heutigen Herausforderungen sind andere: Anpassung an den Klimawandel, Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung, nachhaltige Produktion und Umweltschutz, Schutz der biologischen Vielfalt. Und auch die kreativen Fähigkeiten und Möglichkeiten haben sich geändert: Landwirtschaft und Pflanzenzüchtung arbeiten mit modernsten Technologien und Verfahren. Durch Satelliten- und Sensorsysteme stehen den Landwirten exakte, regionalspezifische Daten zur Verfügung, die eine effiziente Bewirtschaftung ermöglichen. Molekularbiologische Verfahren ermöglichen die Erforschung des genetischen Potentials der Kulturpflanzen. Dieses Potential wollen Wissenschaftler zielgerichtet für die Pflanzenzüchtung nutzbar machen.

Die Landwirtschaft der Zukunft wird zudem Mittel und Wege finden müssen, die auch künftigen Generationen die Chance geben, Landwirtschaft zu betreiben. Sie muss umfassende genetische Ressourcen (Biodiversität) und die Bodenfruchtbarkeit erhalten sowie die Verfügbarkeit von Betriebsmitteln (Dünger etc.) und Alternativen dazu (Mischanbau, intelligente Fruchtfolgen etc.) garantieren. Die Landwirtschaft der Zukunft muss nachhaltiger sein als heutige Produktionssysteme.

Damit aus der Forschung klimaangepasste und schädlingsresistente Pflanzen entstehen, die es mit dem Klimawandel aufnehmen können und gleichzeitig eine nachhaltige landwirtschaftliche Produktion ermöglichen, sind verstärkte Investitionen in Forschung und Entwicklung notwendig. Hier sind Politik und Industrie gleichermaßen gefordert.

Quelle:
Alan L. Olmsteada, Paul W. Rhodeb (2011): Adapting North American wheat production to climatic challenges, 1839–2009. PNAS, Nr. 108/2 (online: 27. Dezember 2010), S. 480–485, doi:10.1073/pnas.1008279108PNAS

Alan L. Olmsteada | Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/journal/aktuelles/wenn-die-bauernregel-versagt?page=0,0

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Innovationen für eine nachhaltige Forstwirtschaft
06.12.2016 | Steinbeis-Europa-Zentrum

nachricht Die smarte klassische Landhausvilla
28.11.2016 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie