Tasche K Nr. 4: Gentechnisch veränderte Pflanzen und die Umwelt

Die Debatte über die Auswirkungen gentechnisch veränderter Pflanzen auf die Umwelt wird immer komplexer, intensiver und äußerst emotional. Sie wird noch komplizierter, wenn neue Forschungsergebnisse veröffentlicht werden. Sind gentechnisch veränderte Nutzpflanzen sicher für die Umwelt?

Die Bewertung der Umweltauswirkungen von gentechnisch veränderten Nutzpflanzen ist oft schwierig, da viele Faktoren berücksichtigt werden müssen. Einige Wissenschaftler konzentrieren sich auf die potenziellen Risiken von gentechnisch veränderten Pflanzen, während andere ihre potenziellen Vorteile hervorheben. Was sind die Probleme und wie können wir sie angehen?

Wie ist die derzeitige Umweltsituation?

Eine wachsende Bevölkerung, die globale Erwärmung und der Verlust der biologischen Vielfalt haben enorme Auswirkungen auf unsere Umwelt.

Im Jahr 2050 werden 9,5 Milliarden Menschen auf diesem Planeten leben. Das bedeutet, dass die Weltbevölkerung in weniger als 50 Jahren voraussichtlich um 3 Milliarden Menschen zunehmen wird. Um diese Menschen zu ernähren, sind massive Veränderungen in der Produktion, Verteilung und Stabilität von Nahrungsmitteln erforderlich.

Leider sind Anbauflächen und Bevölkerung nicht gleichmäßig verteilt. In China beispielsweise gibt es nur 1,4 % der weltweiten Anbauflächen, aber 20 bis 25 % der Weltbevölkerung.1 Diese Situation wird noch dadurch verschärft, dass die Anbauflächen durch Erosion, weniger erneuerbare Ressourcen, weniger Wasser und eine geringere Bevölkerung, die das Land bearbeitet, abnehmen.

Die Zerstörung der Wildnis und der Wälder sowie die fortgesetzte Nutzung von Kohle und Öl haben zu einem stetigen Anstieg des Kohlendioxidgehalts geführt, was wiederum eine globale Erwärmung zur Folge hat. Prognosen zufolge wird die globale Durchschnittstemperatur bis zum Jahr 2100 um 1,4 bis 5,8 ºC steigen, was mit zunehmenden Wetterschwankungen einhergeht. Der Klimawandel kann die Niederschlagsmuster radikal verändern und daher die Abwanderung von Menschen und eine Umstellung der landwirtschaftlichen Praktiken erforderlich machen.

Die wachsende menschliche Bevölkerung ist außerdem für die Zerstörung der Wildnis, Probleme mit der Wasserqualität und die Umleitung von Wasser verantwortlich. Der Verlust von Lebensraum hat dazu geführt, dass viele Arten verdrängt wurden.

Um Wälder, Lebensräume und die biologische Vielfalt zu erhalten, muss daher sichergestellt werden, dass der künftige Nahrungsmittelbedarf nur von derzeit genutzten Anbauflächen gedeckt wird.

Welchen Nutzen haben gentechnisch veränderte Nutzpflanzen für die Umwelt?

Einer der wichtigsten Umweltvorteile gentechnisch veränderter Nutzpflanzen ist die drastische Verringerung des Pestizideinsatzes, wobei der Umfang der Verringerung je nach Nutzpflanze und eingeführtem Merkmal variiert.

1. Eine Studie, in der die globalen wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen von Biotech-Pflanzen für die ersten 21 Jahre (1996-2016) der Einführung bewertet wurden, zeigte, dass die Technologie das Sprühen von Pestiziden um 671,2 Millionen kg reduziert und den mit dem Pestizideinsatz verbundenen ökologischen Fußabdruck um 18,4 % verringert hat. Die Technologie hat auch die Freisetzung von Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft erheblich reduziert, was dem Wegfall von 16,75 Millionen Autos auf den Straßen entspricht.2
2. Nach einer Meta-Analyse über die Auswirkungen von GV-Pflanzen hat die GV-Technologie den Einsatz von chemischen Pestiziden um 37 Prozent reduziert.3
3. Eine Studie über US-amerikanische Mais- und Sojabohnenfarmer aus den Jahren 1998 bis 2011 kam zu dem Ergebnis, dass die Anwender von herbizidtolerantem Mais 1,2 % (0,03 kg/ha) weniger Herbizide einsetzten als Nichtanwender, und die Anwender von insektenresistentem Mais 11,2 % (0,013 kg/ha) weniger Insektizide als Nichtanwender.4
4. In China führte der Einsatz von Bt-Baumwolle im Jahr 2001 zu einer Reduzierung des Pestizideinsatzes um 78.000 Tonnen formulierter Pestizide. Dies entspricht etwa einem Viertel aller Mitte der 1990er Jahre in China versprühten Pestizide.5 Eine andere Studie, die Daten aus den Jahren 1999 bis 2012 umfasst, zeigt außerdem, dass die Einführung von Bt-Baumwolle zu einer deutlichen Verringerung des Pestizideinsatzes geführt hat.6
5. Die Verwendung von Bt-Baumwolle kann das Risiko und die Häufigkeit von Pestizidvergiftungen für Landwirte erheblich verringern.7
6. Herbizidtolerante Pflanzen haben die weitere Verbreitung der konservierenden Bodenbearbeitung, insbesondere des Direktsaatverfahrens, in den USA erleichtert. Durch die Einführung konservierender und pflugloser Anbaumethoden konnten jährlich fast 1 Milliarde Tonnen Boden eingespart werden.8
7. Biotech-Baumwolle wirkt sich nachweislich positiv auf die Anzahl und Vielfalt der Nützlinge auf den Baumwollfeldern in den USA und Australien aus.9
8. Die Einführung von Bt-Mais auf den Philippinen ergab keinen Hinweis darauf, dass sich Bt-Mais negativ auf die Anzahl und Vielfalt von Insekten auswirkt.17

Wie werden gentechnisch veränderte Pflanzen auf ihre Umweltsicherheit geprüft?

Gemeinsame gentechnisch veränderte Pflanzen werden gründlich auf ihre Umweltauswirkungen geprüft, bevor sie auf den Markt kommen. Sie werden von vielen Beteiligten nach Grundsätzen bewertet, die von Umweltexperten auf der ganzen Welt entwickelt wurden.10,11,12 Zu denjenigen, die Risikobewertungen durchführen, gehören die Entwickler von GV-Pflanzen, Aufsichtsbehörden und akademische Wissenschaftler.

Die meisten Länder verwenden ähnliche Risikobewertungsverfahren, um die Wechselwirkungen zwischen einer GV-Pflanze und ihrer Umwelt zu berücksichtigen. Dazu gehören Informationen über die Rolle des eingeführten Gens und die Auswirkungen, die es auf die Empfängerpflanze hat. Außerdem werden spezifische Fragen zu unbeabsichtigten Auswirkungen behandelt, wie z. B.:

1. Auswirkungen auf Nicht-Zielorganismen in der Umwelt
2. Ob die veränderte Nutzpflanze länger als üblich in der Umwelt verbleibt oder in neue Lebensräume eindringt
3. Wahrscheinlichkeit und Folgen einer unbeabsichtigten Übertragung eines Gens von der veränderten Nutzpflanze auf andere Arten

Außerdem ist die wachsende menschliche Bevölkerung für die Zerstörung der Wildnis, Probleme mit der Wasserqualität und die Umleitung von Wasser verantwortlich. Der Verlust von Lebensraum hat dazu geführt, dass viele Arten verdrängt wurden.

Um Wälder, Lebensräume und die biologische Vielfalt zu erhalten, muss daher sichergestellt werden, dass der künftige Nahrungsmittelbedarf nur von derzeit genutzten Anbauflächen stammt.

Welche potenziellen Risiken gibt es?

Potenzial der eingeführten Gene zur Auskreuzung in unkrautartige Verwandte sowie das Potenzial, unkrautartige Arten zu schaffen

Auskreuzung ist die unbeabsichtigte Kreuzung einer heimischen Pflanze mit einer verwandten Pflanze. Ein großes Umweltproblem im Zusammenhang mit gentechnisch veränderten Pflanzen ist ihr Potenzial, durch Auskreuzung mit wilden Verwandten oder einfach durch ihr Fortbestehen in der freien Natur neue Unkräuter zu schaffen.

Das Potenzial, dass dies geschieht, wird vor der Einführung bewertet und auch nach dem Anbau der Pflanzen überwacht. Eine 1990 begonnene zehnjährige Studie hat gezeigt, dass für die getesteten gentechnisch veränderten Nutzpflanzen (Raps, Kartoffeln, Mais und Zuckerrüben) und Eigenschaften (Herbizidtoleranz, Insektenschutz) im Vergleich zu ihren unveränderten Gegenstücken kein erhöhtes Risiko der Invasivität oder Persistenz in wilden Lebensräumen besteht.13 Die Forscher erklärten jedoch, dass diese Ergebnisse „nicht bedeuten, dass gentechnische Veränderungen die Unkrautbildung oder Invasivität von Nutzpflanzen nicht erhöhen könnten, aber sie deuten darauf hin, dass es unwahrscheinlich ist, dass produktive Nutzpflanzen außerhalb des Anbaus lange überleben.“ Daher ist es wichtig, wie es die Vorschriften vorschreiben, einzelne gentechnisch veränderte Pflanzen von Fall zu Fall zu bewerten, sowohl vor der Freisetzung als auch nach der Vermarktung.

Direkte Auswirkungen auf Nicht-Zielorganismen

Im Mai 1999 wurde berichtet, dass Pollen von Bacillus thuringiensis (Bt) insektenresistentem Mais negative Auswirkungen auf die Larven des Monarchfalters haben. Dieser Bericht warf Bedenken und Fragen über mögliche Risiken für Monarchen und möglicherweise andere Nichtzielorganismen auf. Einige Wissenschaftler mahnten jedoch zur Vorsicht bei der Interpretation der Studie, da sie eine andere Situation widerspiegelt als die in der Umwelt. Der Autor wies darauf hin: „Unsere Studie wurde im Labor durchgeführt, und obwohl sie ein wichtiges Thema aufwirft, wäre es unangemessen, allein aufgrund dieser ersten Ergebnisse irgendwelche Schlussfolgerungen über das Risiko für Monarchpopulationen im Freiland zu ziehen.“ Im Jahr 2001 kam eine in PNAS veröffentlichte Studie zu dem Schluss, dass die Auswirkungen von Bt-Maispollen auf Monarchfalterpopulationen vernachlässigbar sind.16

In einem Bericht der US-Umweltschutzbehörde (EPA) heißt es, dass die „Daten eine Fülle von Beweisen dafür liefern, dass Bt-Proteine, die in Pflanzen exprimiert werden, keine unangemessenen nachteiligen Auswirkungen auf Wildtiere haben, die nicht zu den Zielgruppen gehören.“ Darüber hinaus ist eine gemeinsame Forschungsarbeit nordamerikanischer Wissenschaftler zu dem Schluss gekommen, dass die Bt-Expression in Pollen bei den meisten kommerziellen Hybriden gering ist und dass Labor- und Feldstudien keine akuten toxischen Wirkungen bei einer Pollendichte zeigen, die auf dem Feld anzutreffen wäre.13 Eine Nature-Publikation von Losey (1999) sowie Laborexperimente mit zwangsgefütterten Raubtieren und umfangreiche Feldversuche zeigten keine signifikanten Auswirkungen auf die Populationen von Monarchfalter.18

Entwicklung von Insektenresistenzen

Eine weitere Sorge im Zusammenhang mit dem Einsatz von Bt-Pflanzen ist die Entwicklung von Insektenresistenzen gegen Bt. Die Regierung, die Industrie und Wissenschaftler haben Pläne zum Umgang mit Insektenresistenzen entwickelt, um dieses Problem anzugehen. Zu diesen Plänen gehört die Vorschrift, dass jedes Feld mit insektenresistenten Pflanzen mit einer Zufluchtsstätte aus nicht gentechnisch veränderten Pflanzen verbunden sein muss, damit sich die Insekten ohne Selektion zu den insektenresistenten Sorten entwickeln können.

Zusätzliche Praktiken für das Resistenzmanagement werden ebenfalls von Wissenschaftlern in der ganzen Welt entwickelt. Diese müssen im Einklang mit der Überwachung nach der Zulassung durchgeführt werden, bei der die gentechnisch veränderten Pflanzen sowie ihre unmittelbare Umgebung auch nach der Freisetzung ständig auf Veränderungen hin untersucht werden.

Schlussfolgerung

Die mit gentechnisch veränderten Pflanzen möglicherweise verbundenen Umwelt- und ökologischen Bedenken werden vor ihrer Freisetzung bewertet. Darüber hinaus müssen nach der Zulassung Überwachungsmaßnahmen und gute landwirtschaftliche Systeme vorhanden sein, um potenzielle Risiken zu erkennen und zu minimieren und um sicherzustellen, dass gentechnisch veränderte Nutzpflanzen auch nach ihrer Freisetzung sicher sind. Vergleiche zwischen gentechnisch veränderten, konventionellen und anderen landwirtschaftlichen Praktiken, wie z.B. dem ökologischen Landbau, werden die relativen Risiken und Vorteile der Einführung von gentechnisch veränderten Pflanzen ans Licht bringen.

1. China drängt auf weiteren Schutz von Ackerland, 23. März 2004. http://english.people.com.cn/200403/23/eng20040332_138213.shtml.
2. Brookes, G. und P. Barfoot. 2018. GM crops: Global socio-economic and environmental impacts 1996- 2016. PG Economics Ltd, UK. p 1-204
3. Klümper, W and M Qaim. 2014. A Meta-analysis of the impacts of genetically modified crops. PLoS ONE 9(11): e111629. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0111629.
4. Perry, ED, F Ciliberto, DA Hennessy, and GC Moschini. 2016. Genetic engineered crops and pesticide use in U.S. maize and soybeans. Science Advances 2(8): e1600850. http://advances.sciencemag.org/content/2/8/e1600850.full.
5. Pray, CE, J Huang, R Hu and S Rozelle. 2002. Five years of Bt cotton in China – the benefits continue. The Plant Journal, 31(4):423-430
6. Qiao, F, J Huang, S Wang, und Q Li. Die Auswirkungen der Einführung von Bt-Baumwolle auf die Stabilität des Pestizideinsatzes. Journal of Integrative Agriculture. Doi:10.1016/S2095-3119(17)61699-X.
7. Hossain, F, CE Pray, Y Lu, J Huang und R Hu. 2004. Genetisch veränderte Baumwolle und die Gesundheit der Bauern in China. International Journal of Occupational and Environmental Health, 10: 296-303
8. Fawcett, R und D Towery. 2002. Conservation tillage and plant biotechnology: how new technologies can improve the environment by reducing the need to plow. Conservation Tillage Information Center, West Lafayette, Indiana. http://ctic.purdue.edu/CTIC/BiotechPaper.pdf
9. Carpenter, J, A Felsot, T Goode, M Hammig, D Onstad und S Sankula. 2002. Vergleichende Umweltauswirkungen von biotechnologisch erzeugten und herkömmlichen Sojabohnen-, Mais- und Baumwollkulturen. Council for Agricultural Science and Technology, Ames, Iowa, Juni.
10. Canola Council of Canada. 2001. Eine agronomische und wirtschaftliche Bewertung von transgenem Raps. Canola Council of Canada: 1-95. http://www.canola-council.org/production/gmo1.html
11. US National Research Council. 1989. Feldversuche mit gentechnisch veränderten Organismen: Rahmen für Entscheidungen. Committee on Scientific Evaluation of the Introduction of Genetically Modified Microorganisms and Plants into the Environment. National Academy Press, Washington, DC
12. Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung. 1992. Sicherheitsüberlegungen zur Biotechnologie. OECD, Paris, 50 pp.
13. Regierung von Kanada. 1994. Bewertungskriterien zur Bestimmung der Umweltsicherheit von Pflanzen mit neuartigen Eigenschaften. Dir. 9408, Dec. 16, 1994. Plant Products Division, Plant Industry Directorate, Agriculture and Agri-food Canada.
14. Crawley, MJ, SL Brown, RS Hails, DD Kohn and M Rees. 2001. Biotechnologie: transgene Nutzpflanzen in natürlichen Lebensräumen. Nature, 409:682-683.
15. US Environmental Protection Agency. 2002. Bt biopesticides registration action document preliminary risks and benefits sections Bacillus thuringiensis plant-pesticides.http://www.epa.gov.scipoly/sap
16. Sear, M, RL Helmich, DE Stanley-Horn, KS Obenhauser, JM Pleasants, HR Matilla, BD Siegfried and GP Dively. 2001. Auswirkungen von Bt-Maispollen auf den Monarchfalter. PNAS 98(21):11937-11942
17. Yorobe, JM, CB Quicoy, EP Alcantara und BR Sumayao. 2006. Folgenabschätzung von Bt-Mais auf den Philippinen. The Philippine Agricultural Scientist 89(3): 258-267.
18. Ammann, K. 2004. Die Auswirkungen der landwirtschaftlichen Biotechnologie auf die Biodiversität. Botanischer Garten, Universität Bern

*Aktualisiert Oktober 2018