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 Software-App für optimale Düngergabe
09.11.2017 | Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

nachricht Win-Win-Situation Arznei- und Gewürzpflanzen + Bestäuber-Insekten
06.11.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

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: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie