High-Tech in der Landwirtschaft: Wie wir den Krieg um das Wasser verhindern können

Vergesst Öl oder Gas – wir sollten uns mit dem weitaus weniger diskutiertem Sachverhalt, dass die Welt eines Tages erhebliche Probleme mit Trinkwasser haben wird, auseinandersetzen. Ich habe diesen Artikel geschrieben, während ich in Kathmandu war. Nepals Hauptstadt leidet unter einer schwerwiegenden Wasserknappheit. Auch wenn alle Hausbesitzer eine Gebühr an die Regierung zahlen, um Wasser aus dem Hahn zu kriegen, werden die Haushalte lediglich einmal pro Woche für jeweils ein paar Stunden versorgt. Verzweifelte Anwohner sind daher darauf angewiesen, Wasser von privaten Anbietern zu erwerben. Während der Erwerb für wohlhabendere Menschen möglich ist, stellt dies für die untere und mittlere Schicht ein Problem dar. Für viele Menschen in den Entwicklungsländern ist Wasser gleichbedeutend mit dem Unterschied zwischen Reichtum und Armut.

Mehr als eine Milliarde Menschen weltweit hat keinen annehmbaren Zugang zu frischem Wasser. Die meisten der Krankheiten in Entwicklungsländern stehen in Verbindung mit verschmutztem Wasser,  das auch für die Millionen von Toten verantwortlich ist (es stirbt durchschnittlich alle 17 Sekunden ein Kind an den Folgen von Durchfall). Aus diesem Grund müssen wir schnell eine Lösung für die weltweite Wasserkrise finden, bevor die Wasserknappheit zu einer grundlegenden Ursache für internationale Konflikte wird.

Der größte Anteil unseres Wassers befindet sich in unseren Ozeanen. Lediglich drei Prozent ist Frischwasser und kann für die Landwirtschaft und als Trinkwasser benutzt werden; ohnehin ist der größte Anteil des Wassers in Form von Eis in Gletschern und den Polkappen vorhanden. Das bedeutet, dass nur rund 0,5 Prozent des gesamten Wassers auf der Erde zugänglich sind, und davon nur zwei Drittel im landwirtschaftlichen Bereich benutzt werden.

Wenn wir unseren Wasserverbrauch zurückschrauben möchten, müssen wir uns darauf konzentrieren, unsere Landwirtschaftsbetriebe  nachhaltiger und effizienter zu gestalten. Mit der stetig anwachsenden Population müssen wir immer mehr Erntegut auf immer weniger Agrarland produzieren.

Weltweit wird lediglich ein Drittel (37 Prozent) des Landes bebaut, das zur Kultivierung von Pflanzen genutzt werden könnte. Auch wenn potenzielles Ackerland zur Verfügung steht, fehlt oft die notwendige Infrastruktur, Waldbewuchs oder der notwendige Naturschutz. Zurzeit stellt der Mangel an Land noch kein sehr großes Problem dar – doch bei Wasser ist dies durchaus der Fall.

Über die traditionelle Landwirtschaft hinausgehen

Wie sollen Pflanzen mit weniger Wasser wachsen? Eine Option wäre es, einen nachhaltigen Weg zu finden, um das Salz aus unserem (im Grunde unendlich vorhandenen) Meerwasser herauszufiltern. Ein Hof in Australien verwendet Sonnenenergie, um Meerwasser zu gewinnen und es anschließend zu entsalzen, um daraus wiederum frisches Wasser zu gewinnen. Dieses kann anschließend dazu verwendet werden, um in großen Gewächshäusern Pflanzen zu kultivieren.

Solche Höfe liegen meist in Gegenden mit unfruchtbaren Böden und die Pflanzen werden mit Hilfe einer Hydrokultur gezüchtet, wofür keinen Ackerboden benötigt wird. Pflanzen auf diese Weise zu züchten, würde den Frischwasserverbrauch in heißen und trockenen Regionen über das ganze Jahr hinweg verringern; die Kosten zur Montage eines solchen Gewächshauses sind jedoch ein anderes Problem. Des Weiteren würde sich die Wasserknappheit signifikant verringern, wenn Bauern mit weniger Wasser die gleiche Ernte erzielen könnten. Das ist natürlich einfacher gesagt als getan. Für Regionen, die besonders anfällig für Dürreperioden sind, ist dies aber ein besonders wichtiges Thema.

Pflanzenforscher auf der ganzen Welt versuchen, Gene zu finden, die das Pflanzenwachstum unter wasserarmen, trockenen Bedingungen fördert. Wieso zum Beispiel ist es möglich, das Reis aus dem Hochland auf trockenem Boden gedeiht, während Reis, der auf dem flachen Land wächst, gut bewässerte Reisfelder benötigt?

Sind die Ursachen für Trockentoleranzen erst einmal herausgefunden, können die Pflanzen mit Hilfe der Erkenntnisse und der Gentechnik manipuliert werden (Und nein, dieser Prozess beinhaltet nicht das Spritzen von Giftstoffen, wie eine Google-Bildersuche andeuten mag).

Ein entscheidendes Gen identifizieren

Die Bauern haben trockenheitstolerante Pflanzen traditionell mit Hilfe des langsamen und sorgfältigen Prozesses der Selektion und Kreuzung über viele Generationen hinweg gezüchtet. Genmanipulation bleibt weiterhin eher eine Ausnahme. Eine aktuelle Studie identifiziert die unterschiedlichen Wurzelarchitektursysteme in verschiedenen Sorten von Kichererbsen. Von zukünftigen Studien erhofft man sich, dass die Gene identifiziert werden können, die Wasser und Nährstoffe effizient aus dem trockenem Boden holen können. Sobald ein genetischer Faktor identifiziert ist, können Wissenschaftler diesen direkt an die Pflanzen weitergeben, um die Wasserabsorption zu erhöhen.

Ein grundlegender Faktor für die Trockenheitstoleranz von Pflanzen ist das Pflanzenhormon Abscisinsäure (ABA), das die Wassereffizienz von Pflanzen während der Dürreperioden steigert. ABA verringert jedoch gleichzeitig die Effizienz der Photosynthese, was langfristig in einem verringerten Pflanzenwachstum resultiert und zu einer schlechteren Ernte führt.

Die Pflanzen durchlebten diesen Konflikt nicht immer: Moderne Pflanzen haben ein grundlegendes Gen verloren, das frühere Arten, wie beispielsweise Moos, vor der Austrocknung schützte. Vor 500 Millionen Jahren brachte dies die Pflanzen dazu, sich auf Böden mit frischem Wasser anzusiedeln. Moderne Wüstenmoose sammeln Wasser über ihre Blätter, was ihnen hilft, unter trockenen Bedingungen zu wachsen.

Das ist die große Herausforderung für Pflanzenforscher. Um Pflanzen zu entwickeln, die mit nur wenig Wasserzufuhr auskommen und letztendlich die Wasserknappheit eindämmen können, müssen Technologien entwickelt werden, die eine Toleranz gegen Trockenheit entwickeln, die viele  „höhere“ Pflanzen bereits verloren haben, aber von alten Arten wie Moos zwangsweise behalten wurde.

Genetische Manipulation bleibt ein kontroverses Thema, auch wenn umfassende wissenschaftliche Studien den Konsum von genetisch manipulierten Pflanzen, die frei zum Verkauf stehen, als sicher bezeichnen. Teilweise ist das auf einen Kommunikationsfehler zurückzuführen. Wir können sicher sagen, dass wir alle Techniken benutzen müssen, uns zur Verfügung stehen – und dass genetisch manipulierte Pflanzen zu viel Potential besitzen, um ignoriert zu werden.

Dieser Artikel erschien zuerst auf „The Conversation” unter CC BY-ND 4.0. Übersetzung mit freundlicher Genehmigung der Redaktion.


Image „Irrigation“ by feraugustodesign (CC0 Public Domain)


Rupesh Paudyal

studiert die Einführung von Proteinen in das Peroxisom, ein kleiner, metabolischer Zellraum, der an der Aufgliederung von Fettsäuren und schädlichen, reaktionsfreudigen Sauerstoffarten wie Wasserstoffperoxid beteiligt ist.


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