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Bizarrer Effekt von Herbiziden kann Unkrautwachstum foerdern

Herbizide in niedrigen Dosierungen stärken das Pflanzenwachstum. Mit den Befolgen für Landwirtschaft, Umwelt & Evolution beschäftigt sich eine Forscherin dieser Uni Hohenheim in Stuttgart.

Es klingt antinomie, aber in geringen Mengen können Unkrautbekämpfungsmittel wie Glyphosat das Pflanzenwachstum sogar fördern. Die Bedeutung jener so genannten Hormesis für Landwirtschaft, Umwelt und Natur erforschen Agrarökologen im Team von PD Dr. Regina Belz an der Universität Hohenheim in Stuttgart. Dabei ist „Hormesis wesentlich mehr als alleinig die simple Förderung des Pflanzenwachstums. “ erläutert sie. Denn dieser Effekt ist vielschichtig und hängt von sehr vielen Faktoren ab. Angefangen bei den genetisch festgelegten Eigenschaften der jeweiligen Pflanzen, über die Wachstumsbedingungen bis hin zur Dosierung des Herbizids und die Zusammenspiel mit anderen Umwelteinflüssen, denn Bodenverhältnissen, Wetter, Düngung, aber ebenso anderen Schadstoffen oder sogar Substanzen, die von den Pflanzen wohl abgegeben werden. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Projekt „HerbBi“ mit rund 354. 190 Euro. Damit zählt es zu welchen Schwergewichten der Forschung an dieser Universität Hohenheim. ?

Die Dosis macht das Gift – was Paracelsus einst denn Grundregel für die Entwicklung von seiten Heilmitteln für den Menschen formulierte, gilt auch für Pflanzen: Giftige Substanzen wie Unkrautbekämpfungsmittel können dies Pflanzenwachstum durchaus fördern, sofern die Konzentration nicht zu hoch ist. Die Agrarwissenschaftlerin PD Dr. Regina Belz beschäftigt sich an dieser Universität Hohenheim schon länger via diesem Phänomen: „Hormesis kann bei weitem nicht nur durch Herbizide ausgelöst sein, sondern auch durch andere Pestizide und Umweltschadstoffe, darunter auch Ozongas. Selbst natürliche Metabolite von Pflanzen können diesen Effekt verursachen. “ Sie vermutet, dass der Aufregung, den ein Giftstoff verursacht, Reaktionen in den Zellen auslöst, welche letztendlich zu einer Art „Abhärtung“ führen und die Pflanze fitter gegen erneute Stresseinwirkungen machen. Ihr besonderes Interesse gilt den Auswirkungen, die dieses Phänomen für chip Pflanzenproduktion, die Unkrautbekämpfung und weitere Pflanzen haben kann, die in keiner weise Ziel der Bekämpfungsmaßnahmen sind.

Dabei sieht sie die zwei relevante Aspekte: Einerseits könnten niedrige Herbizid-Dosierungen genutzt werden, um welchen Ertrag von Kulturpflanzen zu fördern und Kulturpflanzen stressresilienter zu richten. Andererseits tritt Hormesis auch f?r regulären Herbizidanwendungen auf, wenn Kulturen, Unkräuter oder Wildpflanzen auf jener behandelten Fläche oder darüber hinaus versehentlich niedrigen Dosierungen ausgesetzt sind, z. B. weil die Wind- und Wetterverhältnisse ungünstig sind. Das könnte tiefgreifende Auswirkungen in wirtschaftlicher, ökologischer, und/oder evolutionärer Hinsicht innehaben. „Über Herbizid-Hormesis gibt es entsprechend wie vor wenige Untersuchungen, so sehr dass das Wissen darüber dar?ber hinaus über mögliche Auswirkungen noch immerzu sehr begrenzt ist“, erklärt PD Dr. Belz. Deswegen sind nur ihrem aktuellen Forschungsprojekt „HerbBi – Herbizid-vermittelte biphasische Reaktionen in Pflanzen“ die hormetischen Nebenwirkungen von Herbizidanwendungen, wie sie in der Praxis üblich sind, das zentrale Problem. Ihr besonderes Interesse gilt da Wildpflanzen wie Weidelgras, Kamille oder aber Gänsefuß, von denen bekannt ist, dass sie sehr häufig resistent gegen Herbizide werden.

Insbesondere die Tatsache, dass welche Hormesis auch beim derzeit meistverwendeten Herbizidwirkstoff Glyphosat auftritt, macht jene Substanz für sie zu dem interessanten Versuchsobjekt. Neben dem umstrittenen Glyphosat bezieht sie auch andere Substanzen mit anderen Wirkprinzipien nur ihre Untersuchungen mit ein, als PSII- oder ALS-Herbizide oder natürliche Phytotoxine, die verschiedene Stoffwechselwege dieser Pflanzen blockieren.

Hormesis begünstigt Resistenzbildung und verändert Pflanzenpopulationen nachhaltig

Erste Ergebnisse ihrer Labor- ferner Gewächshausversuche zeigen, dass durch chemische Bekämpfungsmaßnahmen herbizidresistente Unkräuter begünstigt sein und eine erhöhte Resilienz gegenüber einem erneuten Herbizidstress an die Nachkommen weitergeben. Doch nicht alleinig dies: Die Samen dieser Pflanzen sind oft zahlreicher, größer des weiteren schwerer, was ihren Keimlingen den weiteren Überlebensvorteil verschafft. Noch hierbei ist bei ihnen der Hormesis-Effekt stärker ausgeprägt. Dadurch kann Herbizid-Hormesis die Evolution und Dynamik von seiten Herbizidresistenz erheblich begünstigen. Zudem m?glicherweise ein solcher Hormesis-bedingter Selektionsdruck für und gegen bestimmte Subpopulationen ebenso in natürlichen Pflanzenpopulationen auftreten des weiteren hier zu einer Verschiebung jener Merkmalsverteilung innerhalb der Gesamtpopulation einer Pflanzenart führen. Dabei sind vor allem die Extreme betroffen, d. h. die Anzahl an gerade kleinen, empfindlichen oder auch gerade großen, resilienten Pflanzen wird gegliedert verändert und damit die Anpassungsfähigkeit einer Population. „Welche nachhaltige Stellenwert dies für Landwirtschaft, Umwelt dar?ber hinaus Evolution hat ist noch völlig offen“, sagt PD Dr. Belz.

Hormesis tritt nicht nur bei Pflanzen uff (berlinerisch)

Ganz diffizil wird es, wenn sie probiert die Verhältnisse nachzustellen, wie jene im Freiland häufig auftreten. Hierbei kann es zu einem Mischung von verschiedenen aktiven Substanzen nur niedrigen Dosierungen kommen, z. B. weil durch Wind Pestizide vom Nachbarfeld herüberwehen, zusätzlich Umweltschadstoffe eingetragen werden oder einfach nur ?ber natürliche Metabolite. Diese hormetischen Cocktail-Effekte sind derzeit kaum zu fassen und mathematisch vorherzusagen. „Bis jemand weiß, ob und wie gegenseitig die Hormesis in der Landwirtschaft und der Umwelt langfristig auswirkt, ist noch viel Forschungsarbeit notwendig. In Anbetracht der Herbizidmengen, alle jährlich ausgebracht werden, sollten unsereins jedoch die Herbizid-Hormesis in seiner vollen Wirkung verstehen“, ist dies Fazit von PD Dr. Belz. „Da Hormesis für viele biologische und toxikologische Wissenschaften relevant ist, sind die Ergebnisse dieses Projektes nicht nur für Agronomen bedeutend, sondern für alle, die gegenseitig mit chemischen Belastungen in medizinischen, toxikologischen und ökologischen Studien befassen. “

HINTERGRUND: Projekt „HerbBi – Herbizid-vermittelte biphasische Reaktionen in Pflanzen“ ?

Ziel des Projektes HerbBi ist in Labor- des weiteren Gewächshausversuchen ein grundlegendes Verständnis dieser Herbizid-Hormesis zu erarbeiten, um die Bedeutung für Pflanzenproduktion, Unkrautbekämpfung des weiteren Nichtzielpflanzen besser bewerten zu können. Das Projekt läuft seit Schluss Juni 2017 und ist herauf drei Jahre angelegt. Es wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit rund 354. 190 Euro gefördert. Damit zählt das Projekt zu einem der Schwergewichte dieser Forschung an der Universität Hohenheim.