Die Post-Landwirtschaftliche Revolution

Landwirtschaft wird seit der Neolithischen Revolution, d.h. seit ungefähr 12.000 Jahren betrieben. In diesem Zeitraum wurden ca. 40 Prozent der terrestrischen Erdoberfläche in Weide- und Ackerflächen umgestaltet. Das Ergebnis sind kultivierte, künstliche Landschaften, die aus ökologischer Sicht degradierte Landschaften sind. Das ist für das globale Ökosystem ein großes Problem geworden. Aber eine Alternative ist in Sicht.

Erstellt am

19.09.2018

CC0 Annie Spratt von unsplash.com

Von Oliver Stengel, apl. Prof. für Allgemeine Nachhaltigkeit, Hochschule Bochum

Landwirtschaft vereinfacht Habitate: Einst komplexe Ökosysteme, d.h. vielfältige Lebensgemeinschaften aus Tieren und Pflanzen, werden in Monokulturen transformiert. Auf großen Flächen gedeiht fortan nur eine Pflanzenart, alle anderen müssen weichen. Es liegt im Wesen dieses klassischen landwirtschaftlichen Ansatzes, dass er global betrachtet ein wichtiger Treiber für den Rückgang der Artenvielfalt ist. Dieser wird umso wichtiger, je größer die von der Landwirtschaft beanspruchten Flächen sind.

So sind in Deutschland, wo etwas mehr als die Hälfte der Landesfläche landwirtschaftlich genutzt wird, zwischen 2005 und 2017 rund 12,7 Mio Vogelbrutpaare verloren gegangen.Das entspricht einem Minus von 15%. Setzt man den Vergleichszeitraum früher an, zeigt sich die Situation noch problematischer: Seit 1980 ist in Deutschland ein Rückgang der Vogelpopulationen um 50%  zu beobachten.In der EU ist die Zahl der Vogelbrutpaare im gleichen Zeitraum um 300 Millionen gesunken. Das entspricht einem Rückgang von 57% (Bundesregierung 2017, S. 1).

Es ist bekannt, wo die Ursachen für diese Dezimierung zu suchen sind: „Tatsächlich findet auf landwirtschaftlichen Flächen ein Großteil des deutschen Vogelartensterbens statt. Die Ursachen des Rückgangs liegen in der industrialisierten Landwirtschaft, dabei vor allem in den ausgeräumten Agrarlandschaften, dem massiven Einsatz von Pestiziden und dem Verlust von Offenlandschaften und intaktem Grünland“ (ibid., S. 1 f.)

Landwirtschaft als Problem

In Deutschland ist zudem die Biomasse fliegender Insekten zwischen 1989 und 2016 um 75% in Naturschutzgebieten (!) zurückgegangen. Was die genauen Ursachen für das Insektensterben sind, ist noch nicht zweifelsfrei erwiesen. Der Klimawandel jedenfalls kann kein Faktor sein, da sich Insekten bei Wärme eher besser vermehren. Als wahrscheinlichste Faktoren gelten (Hallmann et al. 2017):

1. Stickstoffverbindungen aus Düngemitteln und Autoabgasen: Als Abgas gelangen sie mit dem Wind nahezu überall hin und dringen letztlich als Regen in die Böden ein (Regentropfen kondensieren an den Aerosolen). Im Boden verändern sie die Vegetation: Pflanzen, die auf stickstoffarmen Böden gedeihen, werden verdrängt und mit ihnen auch die Insekten, die zum Überleben auf diese Pflanzen angewiesen sind.

2. Die landwirtschaftliche Monotonisierung, d.h. der Verlust von Lebensräumen.

3. Pestizide (speziell die Nervengift-Gruppe der Neonicotinoide). Sie töten nicht nur Schädlinge, sondern auch andere Insekten.

Etwa 80% der wild wachsenden Pflanzen werden von Insekten bestäubt. Bleiben diese fort, können sich auch jene Pflanzenarten nicht mehr vermehren. Außerdem sind Insekten eine wichtige Nahrungsquelle für viele andere Tiere. So ernähren sich rund  60% aller Vogelarten von ihnen. In Folge des Insektensterbens gehen auch ihre Bestände zurück.

Die Landwirtschaft trägt nicht nur in Deutschland, sondern weltweit als wichtigster Faktor  

  • zum Verlust der Biodiversität bei sowie

  • zur Überdüngung der Böden mit Phosphor und Stickstoff,

  • zum Verbrauch von Süßwasser,

  • zur Bodenerosion und

  • zum Klimawandel, denn landwirtschaftliche Nutzflächen speichern deutlich weniger CO2 als natürlich bewachsene Flächen.

Obendrein werden die Bedingungen für die klassische Landwirtschaft perspektivisch schlechter: Zum einen fördert die Landwirtschaft den globalen Klimawandel, zum anderen wirkt sich der Klimawandel in Folge von verlängerten Trockenperioden und anderen sich weltweit mehrenden Wetterextremen negativ auf die Ernteerträge wichtiger Nutzpflanzen aus (Kent et al. 2017, Lesk et al. 2016, Challinor et al. 2010). Eine nummerisch wachsende Weltbevölkerung und eine perspektivisch schlechtere Ertragslage sind keine wünschenswerte Kombination und es ist ungewiss, ob genmodifizierte Nutzpflanzen die Erträge unter den neuen Bedingungen werden steigern können.

Was tun?

Eine Lösung könnte darin bestehen, die Landwirtschaft zu intensivieren (mehr Ertrag pro Hektar). Das Problem dabei ist, dass eine Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion z.B. durch Kunstdünger, Pestizide und Herbizide meist zum Verlust der Artenvielfalt und Ökosystemfunktionen auf den betroffenen Ackerflächen führt. Egli et al. (2018) prognostizieren in Folge der weltweiten Bevölkerungszunahme zwischen 2000 und 2040 dennoch eine weitere Intensivierung der globalen Landwirtschaft (20% mehr Erträge). Als Folge könnte die globale Biodiversität im Jahr 2040 um weitere 11% abnehmen (im Vgl. zum Jahr 2000). Folglich ist es nicht nur legitim, sondern geradezu ein Imperativ nach neuen Möglichkeiten des Anbaus von Nahrungsmitteln zu suchen.

Vertikale Farmen sind eine solche Möglichkeit (Despommier 2011), doch sind sie, was ihren Bau und Betrieb betrifft, ressourcen- wie kostenaufwändig. Eine ressourcenschonende Möglichkeit ist „Cellular Agriculture“. Dieser bislang jüngste Neuansatz wird gegenwärtig bei der Produktion von tierischen Produkten (Fleisch, Milch, Fisch) angewendet. Er basiert darauf, dass z.B. biologisch naturgleiches Fleisch ohne die Tötung von Tieren hergestellt wird. Fleisch besteht aus Muskelzellen. Werden diese Zellen in Tanks vermehrt und zusammengefügt, lässt sich daraus eine Frikadelle, ein Steak oder Leder kreieren. Ein Beleg für die Umsetzbarkeit dieser Technik ist bereits erbracht (siehe  www.newharvest.com), nun wird versucht, die Produktion großer und preislich konkurrenzfähiger Mengen zu ermöglichen.

Studien, die den ökologischen Impact dieser zellulären Produkte mit dem konventionellen Herstellungsverfahren vergleichen, lassen vermuten, dass erstere weniger bzw. kein(e) Fläche, Wasser, Düngemittel und Pflanzenschutzmittel verbrauchen und darum deutlich umweltfreundlicher sind. Allein beim Energieverbrauch schneidet zelluläres, d.h. in vitro hergestelltes Fleisch schlechter ab, als Fleisch, das Tieren entnommen wurde, da Muskelzellen eine konstante Umgebungstemperatur von 37 Grad Celsius benötigen, um sich vermehren zu können. Hierfür muss Energie aufgewendet werden. Bei einem primär auf fossilen Energieträgern basierenden Strommix wirkt sich dies ungünstig auf die Emission von Treibhausgasen aus (Mattick et al. 2015, Tuomisto & Mattos 2011). Dieses Problem lässt sich freilich beheben, indem die Produktionsstätten die benötigte Energie selbst und umweltfreundlich produzieren. Der zelluläre Ansatz ist unabhängig davon ökologisch aber schon deswegen vorteilhaft, weil er nahezu ohne Fläche auskommt: Weideflächen und Anbauflächen für Futtermittel könnten redundant werden, sollte die Produktion weltweit vollständig auf in-vitro umgestellt werden. Nicht zuletzt sprechen auch tierethische Argumente für ein Ende der Massentierhaltung (Schmitz 2014).

Prinzipiell funktioniert der zelluläre Ansatz auch bei Lebensmitteln, die von Nutzpflanzen gewonnen werden. Seit ungefähr 12.000 Jahren bauen Menschen Pflanzen in Erde an, um deren essbare Produkte ernten zu können. Das ist ein aufwendiger Vorgang, der Zeit, Arbeit und Fläche benötigt und obendrein ineffizient ist: Bereits ein Hagelschauer oder ein trockener Sommer kann eine Ernte dezimieren. Dazu kommen die bereits erwähnten ökologischen Probleme. Obendrein möchte man die Nutzpflanzen in den meisten Fällen gar nicht haben, sondern lediglich deren Ernteprodukt. Die Nutzpflanzen werden im Grunde als „Biofabrik“ genutzt, die aus Licht, Wasser und Nährstoffen das eigentlich gewünschte Produkt herstellen sollen. Aber eben dieses jeweilige Produkt – ob es sich um Kartoffelknollen, Sojabohnen oder Reiskörner handelt – besteht nur aus Pflanzenzellen. Kann man diese in großen Mengen herstellen, kann man den „Nutzen“ ohne Nutzpflanze ebenso hervorbringen wie mit dem In-vitro-Ansatz Fleisch ohne Tiere hervorgebracht wird. In beiden Fällen handelt es sich um ein biologisch identisches Produkt.

Post-Landwirtschaft

Gelänge die Umstellung auf eine zelluläre Produktion, wäre die Konsequenz eine Post-Landwirtschaftliche Revolution. Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie dies gelingen kann. Nordlund et al. (2018) haben beispielsweise aus den Kallus-Zellen skandinavischer Beeren die entsprechenden Fruchtfleischzellen extrahieren und vermehren können. Das daraus erzeugte Mus enthielt sogar mehr Nährstoffe als das Original.

Wir (ein Startup-Team der Hochschule Bochum) werden einen zellulären Ansatz auf jene Nutzpflanzen anwenden, die für die Menschheit am wichtigsten sind (Kartoffel, Weizen, Reis u.a.), um zur Erhöhung der Versorgungssicherheit mit Lebensmitteln beizutragen sowie zur Reduktion der benötigten Ackerflächen. Zudem möchten wir Ethanol und nachwachsende Rohstoffe zellulär erzeugen.

Dieser Ansatz ist umweltfreundlicher als die klassische ackergebundene Anbauweise, da weniger Fläche, weniger Wasser, keine Pestizide und andere Vernichtungsmittel eingesetzt werden müssen. Da die Produktion in Innenräumen erfolgt, ist sie unabhängig von Klima, Wetter und Jahreszeit (wodurch  mehr Ernten pro Jahr möglich sind). Obendrein kann die Produktion in urbane Gebiete verlagert werden d.h. dorthin, wo die Verbraucher sind. Da pflanzliche Zellen genügsamer als tierische Zellen sind – sie vermehren sich bereits bei 10-15 Grad Celsius – ist auch der Energieaufwand vergleichsweise geringer.

Der omnivore, d.h. der sowohl pflanzliche als auch tierische Nahrung umfassende Ernährungsstil ist weltweit am weitesten verbreitet und zugleich ökologisch (und tierethisch) am problematischsten. Die vegane Ernährung ist deutlich umweltfreundlicher, jedoch ebenfalls auf Pflanzen und Ackerbau angewiesen. Damit belastet auch dieser Ernährungsstil die Umwelt, denn die Landwirtschaft (selbst der Bio-Anbau) lässt vielen Tierarten keinen Raum. Wirklich umweltfreundlich ist dagegen eine vorwiegend zelluläre Land- und Viehwirtschaft, weil sie kaum in Ökosysteme eingreift und paradoxerweise eine omnivore Ernährungsweise mit einer nachhaltigen Entwicklung kompatibel machen kann.

Ausblick

Die Zelluläre Land- und Viehwirtschaft ist ein Ansatz, der die Lebensmittelsicherheit einer elf Milliarden Individuen umfassenden Menschheit erhöhen kann, ohne dabei auf eine intensivere Bewirtschaftung von Agrarflächen angewiesen zu sein. Barnosky et al. (2012) vermuten, dass um 2040 ein Schwellenwert erreicht sein könnte, der das globale Ökosystem zum Umkippen bringt: Klimawandel, invasive Arten, der Verlust von Wäldern, das Artensterben treten gemeinsam auf und bedrohen auch alte und scheinbar robuste Ökosysteme (wie Regenwälder und Korallenriffe). Die beiden Haupttreiber dieser Entwicklung sind die Emission klimawirksamer Gase und die Expansion agrarwirtschaftlicher Flächen. Der Tipping Point, so Barnosky et al. könnte erreicht sein, wenn der Klimawandel weiter wie bisher voranschreitet und die Menschheit mehr als 50% der Erdoberfläche umgestaltet, d.h. in Agrarflächen umgewandelt hat. Gewaltige Adaptionsleistungen wären dann in kürzester Zeit erforderlich, um desolate Zustände zu verhindern. Angesichts des weltweit steigenden Fleischkonsums ist außerdem nicht damit zu rechnen, dass sich die Menschheit in den nächsten zwei Jahrzehnten aus Einsicht der Notwendigkeit zu einem großen Teil vegetarisch oder gar vegan ernähren wird.  

Der zelluläre Ansatz ist vor diesem Hintergrund zweierlei: Zum einen vorweggenommene Adaption an degradierende Ökosysteme (da Lebensmittel umweltunabhängig erzeugt werden), zum anderen eine Maßnahme, die dazu beiträgt, das Umkippen des globalen Ökosystems zu verhindern. Nicht zuletzt sollte die zelluläre Produktion von Nahrungsmitteln für die Raumfahrt interessant sein.

 

Literatur

Barnosky A. et al. (2012). Approaching a state shift in Earth’s biosphere. in: nature, 486, 52-58

Bundesregierung (2017). Antwort der Bundesregierung auf die Kleine Anfrage der Abgeordneten S. Lemke et al. und der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN, Drucksache 18/11877

Challinor, A.J. et al. (2010). Increased crop failure due to climate change. in: Environmental Research Letters, 3

Despommier, D. (2011). Vertical Farm: Feeding the World in the 21st Century, New York

Egli L. et al. (2018). Winners and losers of national and global efforts to reconcile agricultural intensification and biodiversity conservation. in: Global Change Biology, 5, 2212-2228

Hallmann, C. et al. (2017). More than 75 percent decline over 27 years in total flying insect biomass in protected areas. in: PLOS One, doi.org/10.1371/journal.pone.0185809

Kent, C. et al. (2017). Using climate model simulations to assess the current climate risk to maize production. in: Environmental Research Letters, 5

Lesk, C. et al. (2016). Influence of extreme weather disasters on global crop production. in: nature, 529, 84-87

Mattick, C.S. et al. (2015). Anticipatory Life Cycle Analysis of In Vitro Biomass Cultivation for Cultured Meat Production in the United States. in: Environmental Science & Technology, 19, 11941-1149

Nordlund, E. et al. (2018). Plant cells as food. in: Food Research International, 107, 297-305

Schmitz, F. (2014). Tierethik. Berlin

Tuomisto H.L./Mattos, M. (2011). Environmental Impacts of Cultured Meat Production. in: Environmental Science & Technology, 14, 6117-6123

Dieser Artikel steht unter folgender CC Lizenz: BY-NC.

 

Du hast einen Link gefunden, der nicht mehr funktioniert oder auf eine falsche Seite führt? Du hilfst uns sehr, wenn Du uns darüber informierst. Hier findest du unsere Kontaktdaten.

Kommentare (0)

Keine Kommentare gefunden!

Neuen Kommentar schreiben