Pestizide in der Kulturlandschaft: Welche Auswirkungen haben sie?

In Kulturlandschaften, wie hier im Weinbau in der Nähe des pfälzischen Niederotterbach, kommen häufig Pestizide zum Einsatz. Was die Pflanzen schützen soll, gelangt auch in den Boden. Und dort werden die Chemikalien wohl nicht so schnell abgebaut, wie die Industrie das kommuniziert. Foto: Carsten Brühl

Umweltchemikalien wie Pestizide werden gerne als sicherste Chemikalien bezeichnet. Die Begründung ist das aufwändige und teure Zulassungsverfahren. Doch der Prozess der Umweltrisikobewertung hat fundamentale Fehler: indirekte Auswirkungen werden nicht bewertet und betrachtet werden die Stoffe einzeln. Mit der Realität auf dem Acker oder im Weinberg hat dies nichts zu tun, unterstreicht Ökotoxikologe Dr. Carsten Brühl. Derzeit nimmt er bundesweit Messungen der Pestizidbelastung in der Agrarlandschaft vor. Im Durchschnitt zwölf verschiedene Pestizide in einer Probe haben er und sein Team in landwirtschaftlich genutzten Böden in Deutschland gefunden.

Die Frage, welche Auswirkungen Pestizide auf Tiere und Pflanzen haben, die in Kulturlandschaften leben, treibt Carsten Brühl seit über 20 Jahren um. Keine einfache Aufgabe. Neben der aufwändigen Erhebung von Daten kommt die politische Debatte hinzu. Aber: „Die Diskussion um die Effekte von Pestiziden in der Umwelt ist mittlerweile in der Gesellschaft angekommen“, freut sich Brühl. Als am Campus Landau 2001 der Studiengang Umweltwissenschaften mit einem Schwerpunkt in Ökotoxikologie aus der Taufe gehoben wurde, verstand die Öffentlichkeit kaum, was dort überhaupt studiert wurde. „Heute brauche ich nur noch wenige Worte, um zu erläutern, was ein Ökotoxikologe macht“, erkennt Brühl den Wandel.

Vor noch wenigen Jahren war er einer der wenigen Ökologen, die mit Pestizidversuchen gearbeitet haben. In der Zwischenzeit ist es fast ein Trendthema. „Das Phänomen Insektensterben ist in der Öffentlichkeit angekommen, jetzt interessiert sich endlich auch die Politik dafür“. Zunächst habe man in der Forschung festgestellt, dass die Zahl der Agrarvögel abnehme. Flächendeckende Daten für andere Tiergruppen in der Agrarlandschaft waren lange nicht verfügbar. 2017 hat dann die Studie vom Krefelder Entomologischen Verein nachgewiesen, dass auch die Biomasse der Insekten massiv zurückgegangen ist. Man sehe deutlich, dass das Ökosystem in der Agrarlandschaft geschädigt sei, so Brühl. Dass die Industrie noch immer mit der Aussage ablenke, das Insektensterben hänge von ganz vielen Faktoren ab, ärgert den Wissenschaftler. Schließlich seien die Zusammenhänge doch augenscheinlich: „Ein Drittel der Landesfläche in Deutschland ist Ackerfläche, auf die seit über 50 Jahren Insektizide ausgebracht werden“, verdeutlicht Brühl. „Wenn es einerseits klar zu sehen ein Insektensterben gibt und gleichzeitig Insektizide auf einer so großen Fläche über einen so langen Zeitraum jährlich ausgebracht werden, dann brauche ich nicht notwendigerweise komplexe Erklärungen“.

Pestizideinsatz: Fatale Folgen für die Umwelt

Dass das Verfahren zur Zulassung von Pflanzenschutzmitteln grundlegende Mängel aufweist, hat Brühl mit seinem Kollegen Johann Zaller von der Universität für Bodenkultur Wien im Herbst 2019 in einem Artikel in der Fachzeitschrift „Frontiers in Environmental Science“ aufgezeigt. Die Prüfung der Umweltauswirkungen von Pestiziden für die Zulassung seien zwar aufwändig, würden aber die Praxisbedingungen nicht berücksichtigen. Angesichts des massiven Artensterbens und des langen Zeitraums, den eine Änderung des Zulassungsverfahren dauern würde, raten die beiden Wissenschaftler in ihrem Artikel zum schnellen Handeln: drastische Reduzierung des Pestizideinsatzes, Rückbesinnung auf den eigentlichen Kern des integrierten Pflanzenschutzes, Erhöhung des Anteils an Hecken und Feldsäumen in der Landschaft und weiteren Ausbau der ökologischen Landwirtschaft. Wie in anderen Krisen – ob Klima oder Corona – geht es um die sogenannten „tipping points“, also Kipppunkte, an denen ein System umschlägt und dann nicht mehr kontrolliert werden kann. „Auch in den Ökosystemen der Agrarlandschaft sind diese Kipppunkte erreicht und daher muss auch hier sehr schnell massiv gehandelt werden“, unterstreicht Brühl die Dringlichkeit. Vor allem müssten große, zusammenhängende Gebiete auf Landschaftsebene entstehen, in denen keine Pestizide ausgebracht werden. „Dort kann sich die Biodiversität dann wieder erholen“.

Wie gefährlich es für Mensch und Tier sein kann, dass in der Landwirtschaft gespritzt wird, zeigt eine Studie, die Carsten Brühl und sein Team Anfang 2021 veröffentlich haben. Untersucht haben die Forscher, wie sich Folpet auf Frösche auswirkt. Der Stoff Folpet ist das am häufigsten im Weinbau eingesetzte Fungizid in Deutschland. Ein Teil des auf den Weinstöcken aufgetragenen Pilzmittel landet auf dem Boden. Hüpfen Frösche und laufen andere Amphibien nun durch den Weinberg, nehmen sie die schädliche Substanz über die Haut auf. Im Labor hat Brühl mit seinem Team diese Situation nachgestellt und die Frösche 48 Stunden auf einen Boden gesetzt, der mit Folpet in Kontakt kam. Die Annahme der Forscher war, dass das Pilzmittel Verhaltensänderungen bei den Amphibien auslösen würde. Doch das Ergebnis war drastischer: Über 50 Prozent der Frösche starben. Für Brühl ein unerwartetes und alarmierendes Ergebnis. „Frösche zählen zur so genannten Wächtergruppe. Reagieren Amphibien empfindlich, ist etwas in der Umwelt, was vielleicht auch für den Menschen gefährlich sein kann“, erklärt der Ökologe. Andere Wissenschaftler in Deutschland haben unabhängig von den Landauer Studienergebnissen vorgeschlagen, den Stoff Folpet als wahrscheinlich für den Menschen krebserregend hochzustufen, was der zweithöchsten Stufe entspricht. Folpet dürfte in diesem Fall dann nicht mehr eingesetzt werden. Bislang ist die Substanz von der EU als vermutlich krebserregend eingestuft und noch bis Ende 2021 genehmigt. Derzeit läuft das neue Verfahren zur Bewertung des Stoffs. Die Landauer Studie soll in der Zulassungsüberprüfung berücksichtigt werden. Ein kleiner Erfolg. 

Ackerboden: Ein Tummelplatz für Pestizide

Die Auswirkungen von Pestiziden auf Insekten und Amphibien hat Brühl über viele Jahre intensiv untersucht. Derzeit liegt sein Forschungsfokus auf der Frage, welche und wie viele Pflanzenschutzmittel überhaupt in Böden in Äckern und benachbarten Wiesen oder Naturschutzgebieten vorkommen. „Bislang gibt es für Deutschland keine Daten darüber, wie viele Pestizide im Boden vorhanden sind, obwohl über Bodenfruchtbarkeit und Nachhaltigkeit diskutiert wird“, wundert sich Brühl über das fehlende Monitoring. Seine Arbeitsgruppe untersucht derzeit in mehreren Kooperationsprojekten deutschlandweit und in verschiedenen Kulturen die Umweltbelastung mit Pestiziden. Der Fokus liegt hier vor allem auf dem Lebensraum von Insekten. In einem Projekt unter der Federführung des NABU (Naturschutzbunds Deutschland) nehmen die Landauer Forscher in den Naturschutzgebieten rund um die Messstellen die Insekten genauer unter die Lupe. Geschaut wird, welche Pestizide an den Tierchen haften. „Auf den Insekten selbst haben wir im Mittel über 16 verschiedene Pestizide gefunden“. Das Ergebnis wundert Brühl nicht. Die Naturschutzgebiete sind in der Regel klein, die Insekten haben einen deutlich größeren Flugradius.

In einem Projekt in der Südpfalz nehmen Brühl und sein Team sogar monatlich Messungen vor. „Wir wollen sehen, ob es Ausschläge gibt, wann die Konzentrationen vielleicht abflachen, um eine zeitliche Einordnung vornehmen zu können“, erklärt Brühl. Untersucht werden verschiedene Kulturen: Weinbau, Gemüseanbau sowie Getreide und Zuckerrüben. Konkret nehmen die Forscher Proben in einem Radius von einem, fünf und 20 Metern vom Acker entfernt. „Wir wollen wissen, ob und wie die Pestizide ins umliegende Grünland driften, und wie lange sie dort verbleiben“, so Brühl. Diese Grundlagen der Umweltbelastung liegen bisher nicht vor und die Ergebnisse zu den entstehenden Stoffgemischen sind auch für Landwirte interessant. Denn ein Herbizid, das lange im Boden verbleibt, könnte zu einem schwierigeren Anbau in der nächsten Saison führen.

Für Carsten Brühl ist ganz klar, dass es keine Zeit mehr zu vergeuden gibt und der Pestizideinsatz deutlich verringert werden muss. „In den vergangenen 27 Jahren sind nachweislich 80 Prozent der Biomasse an Insekten verschwunden“, unterstreicht der Ökotoxikologe. „Wenn wir nicht irgendwann einer selten gewordenen vorbeifliegenden Hummel hinterherschauen wollen, als ob sie etwas Außerirdisches ist, muss die Politik jetzt endlich handeln“. Dass sich viel zu lange zu wenig getan hat und auch neue Vorstöße gebremst werden, sieht Brühl die Agrarlobby in der Verantwortung. Er verweist als aktuelles Beispiel auf das neue Insektenschutzgesetz: Dieses regelt jetzt, dass in Schutzgebieten und Gewässerrändern der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln deutlich reduziert werden soll. „Da gab es einen Riesenaufschrei aus dem Agrarsektor, Landwirte haben mobil gemacht und sind mit ihren Treckern nach Berlin gefahren“, erinnert Brühl. Um die Auswirkung des Gesetzes in Zahlen greifbar zu machen, hat der Forscher mit Kollegen gerechnet. Vom Insektenschutzgesetz betroffen wären 0,35 Prozent der Ackerfläche Deutschlands, in denen Pestizide in Schutzgebieten nicht mehr angewandt werden dürften. „Das betrifft vielleicht 2.000 von bundesweit 280.000 landwirtschaftlichen Betrieben, das sind unter 1 Prozent“, so Brühl. Dass dafür von den Lobbyisten und Verbänden ein Aufstand inszeniert wurde, als ob die Landwirte unter dieser „Last“ eines angeblichen generellen Pestizidverbots nicht mehr könnten, findet Brühl unangemessen. „Die positiven Auswirkungen der Änderung des Bundesnaturschutzgesetzes und der Novelle der Pflanzenschutzanwendungsverordung auf Insekten wird begrenzt sein“, schätzt der Wissenschaftler. Wenn sich für lediglich 0,35 Prozent der ackerbaulich genutzten Fläche etwas ändert, werde das kaum eine Wirkung in der Fläche entfalten und den dort gemessenen Insektenrückgang auch nicht aufhalten. „Allerdings sind besondere und seltene Insektenpopulationen in den betroffenen Schutzgebieten nun etwas besser geschützt“.

Ehrliche Kommunikation mit Landwirten ist ausschlaggebend

„Die Industrie erzählt den Landwirten, dass sich ausgebrachte Substanzen von einem zum nächsten Jahr abbauen würden und der Boden zu Beginn der neuen Pflanzsaison wieder clean sei“, kritisiert Brühl. Seine Messungen zeigen allerdings, dass sich gleichzeitig eine Vielzahl an Substanzen im Ackerboden finden. „Ein Landwirt, auf dessen Acker wir einen Cocktail aus 17 Pestiziden gefunden haben, war schockiert“. Auf die Fragen, wie lange sich einzelne Substanzen im Freiland im Boden halten und welche Auswirkungen diese Mischung aus Stoffen auf die Umwelt hat, gibt es noch keine Antworten. Zwar gibt es Labor- und Halbfreilandstudien in standardisierten Böden, unter Praxisbedingungen fehlt die Forschung. Bislang weiß man, welche direkten Auswirkungen ein Stoff allein auf einzelne Tiergruppen hat. Wie es sich bei einer Zusammensetzung aus mehreren verschiedenen Stoffen verhält, wird der nächste Schritt in Brühls Forschung sein.

Brühl redet viel mit der Basis, mit Winzern, mit Landwirten. Das gehört für ihn für eine realistische Einschätzung seiner Arbeit dazu. „Ich treffe natürlich auch auf konventionell eingestellte Bauern, denen über Jahre erklärt wurde, Landwirtschaft ginge nicht anders“, so Brühl. Sicherlich seien synthetische Pestizide nicht zu einhundert Prozent in einer Gesellschaft wie der unseren zu vermeiden, räumt Bühl ein, aber die Welternährung hänge auf keinen Fall an deren Einsatz. „Das ist vielmehr ein globales Verteilungsproblem“, so der Forscher. In seinen Gesprächen mit Landwirten und Winzern begegnet Brühl sehr oft offenen Ohren und einem starken Interesse, eine Transformation mitzugehen. „Der Absatz biologisch angebauter Produkte ist den Landwirten sicher, die Menschen wollen weniger Pestizide konsumieren“, so Brühl. Sein Idealbild von der Welt: „Ich muss mir ein neues Forschungsfeld suchen, weil es keine Pestizide mehr gibt. Ich würde das lieben“.

Dr. Carsten Brühl ist Ökologe und Ökotoxikologe und arbeitet seit 2006 im Institut für Umwelt- wissenschaften am Campus Landau. Nach Biologiestudium und Promotion in Tropenökologie an der Universität Würzburg arbeitete er einige Jahre in der chemischen Industrie und gewann dadurch einen Einblick in die Zulassung von Pestiziden und die Bewertung von Effekten auf die Umwelt. Seit seinem Wechsel zurück an die Universität befasst er sich gemeinsam mit seiner Arbeitsgruppe mit den Auswirkungen von Pestiziden auf die terrestrische Umwelt und hat dabei besonders bisher weniger beachteten Gruppen wie etwa Amphibien oder Fledermäuse im Fokus. In mehreren Kooperationsprojekten zum Rückgang der Insekten erforscht er aktuell den Verbleib von Pestizidmischungen in der Umwelt. Carsten Brühl unterstützt mit seiner Expertise nicht-politische und politische Organisationen auf unterschiedlichen Ebenen und ist in verschiedenen nationalen und internationalen Gremien tätig.

Studien & Veröffentlichungen (eine Auswahl)

Carsten A. Brühl, Nikita Bakanov, Sebastian Köthe, Lisa Eichler, Martin Sorg, Thomas Hörren, Roland Mühlethaler, Gotthard Meinel, Gerlind U.C. Lehmann. Direct pesticide exposure of insects in nature conservation areas in Germany. Scientific Reports. www.nature.com/articles/s41598-021-03366-w

Elena Adams Verena Gerstle & Carsten A. Brühl. Dermal fungicide exposure at realistic field rates induces lethal and sublethal effects on juvenile European common frogs (Rana temporaria). (2021). Environmental Toxicology and Chemistry.

Anne-Christine Mupepele, Helge Bruelheide, Carsten A. Brühl, … & Alexandra-Maria Klein. Biodiversity in European agricultural landscapes: transformative societal changes needed (2021)Trends in Ecology & Evolution.

Carsten A. Brühl & Johann G. Zaller. Biodiversity decline as a consequence of an inappropriate environmental risk assessment of pesticides (2019)Frontiers in Environmental Science.

Carsten A. Brühl, Thomas Schmidt, Silvia Pieper & Annika Alscher. Terrestrial pesticide exposure of amphibians: An underestimated cause of global decline? (2013)Scientific Reports.

Das Thema in den Medien (eine Auswahl)

Zu Insekten und Pestiziden: Insekten in Naturschutzgebieten stark mit Pestiziden belastet. Deutschlandfunk, Dezember 2021.

Zu Fröschen und Pestiziden: Tausend kleine Tode im Weinberg. RHEINPFALZ am Sonntag, März 2021.

Zu Fröschen und Pestiziden: Neue Studie zu Pflanzenschutzmitteln – Pfälzer Wissenschaftler sehen Gefahr in den Weinbergen. SWR Fernsehen, April 2021.

Zu Insekten und Pestiziden: Der stumme Sommer – Warum sterben die Insekten. SWR Fernsehen, Juli 2020.

Zur Zulassung von Pestiziden: Pestizide und Artensterben – Bei der Risikobewertung gibt es fundamentale Fehler. Deutschlandfunk, Oktober 2019.   

Der Studiengang Ecotoxicology

Wie man die Einflüsse von Chemikalien auf die Biotische Umwelt untersucht, kann man in Landau studieren. Der englischsprachige Masterstudiengang „Ecotoxicology“ legt einen Schwerpunkt auf die Anwendung und Entwicklung von Methoden für die Risikobewertung. Der Studiengang ist fächerübergreifend ausgerichtet und vereint Elemente der Umweltchemie, Toxikologie und der Ökologie sowie der Sozialwissenschaften und Umweltökonomie.

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