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Umwelt+Natur

Bakterien bauen Herbizide ab

Spritzung
Pestizideinsatz in der Landwirtschaft (Bild: valio8sl/ iStock)

Beim Abbau von giftigen Pflanzenschutzmitteln spielen Bakterien eine wichtige Rolle: Forscher haben erstmals nachgewiesen, dass bestimmte Arten von Bakterien an der Zersetzung von Herbiziden aus der Landwirtschaft beteiligt sind. In speziellen Reinigungsanlagen unterstützen die Mikroorganismen die Säuberung des Abwassers – eine Vision für einen nachhaltigeren Ackerbau?

Weltweit werden in der Landwirtschaft gezielt Herbizide verwendet, um zu verhindern, dass auf den Anbauflächen Unkräuter wachsen und die Ernte zunichtemachen. Die Chemikalien der Pflanzenschutzmittel gelangen in den Boden und verunreinigen schließlich das Grundwasser. Manche Herbizide gelten als krebserregend, sodass es zum Beispiel in Europa gesetzliche Reglungen bezüglich der Verwendung der Chemikalien auf den Feldern gibt. In den USA und Kanada besitzen viele landwirtschaftliche Betriebe spezielle Reinigungsanlagen, um die Verunreinigung des Grundwassers zu verringern.

Erfolgversprechende Reinigungssysteme

In den USA oder auch Kanada wird zur Bekämpfung von Unkraut das Pflanzenschutzmittel Linuron eingesetzt, das die Photosynthese der unerwünschten Pflanzen hemmt. In der EU ist diese organische Chlorverbindung seit 2018 verboten, weil sie hormonähnlich wirkt und als krebserregend gilt und daher nicht ins Grundwasser gelangen soll. In Amerika vertrauen die Landwirte hingegen auf spezielle Reinigungsmethoden, um die Kontamination des Wassers möglichst gering zu halten. Diese sogenannten On-Farm Purification Systems (BPS) filtern das bei der Reinigung der Arbeitsgeräte gesammelte Abwasser, bevor es in den Boden geleitet wird.

Die genaue Funktionsweise dieser Reinigungssysteme ist nicht im Detail geklärt. Es ist lediglich bekannt, dass verschiedene Bakterien die im Wasser befindlichen Herbizide zersetzen können. Bisher konnten diese aber nicht identifiziert werden. Die Identifikation der verantwortlichen Bakterien hat sich ein Forscherteam um Harry Lerner von der Katholischen Universität Leuven zur Aufgabe gemacht. Für ihre Studie nutzte das Team das Verfahren der Isotopen-gestützten DNA-Markierung, das einen genetischen Nachweis der verschiedenen Bakterienarten ermöglicht. Um ein exaktes Ergebnis zu erhalten, kultivierten sie die Bakterien in den in der Landwirtschaft genutzten BPS Systemen, die für den Abbau von Linuron verwendet werden.

Mikrobielle Zersetzer der Gifte identifiziert

Die Untersuchung ergab, dass Vertreter der Bakterien Variovorax, Comamonadaceae und Ramlibacter am Abbau des giftigen Herbizids beteiligt sind. Letztere wurden das erste Mal in einer BPS-Matrix nachgewiesen – eine Neuheit für die Forschung. „Unsere Experimente zeigen, dass in-situ andere Mikroorganismen für die Zersetzung der Schadstoffe verantwortlich sind als bisher aus Laborversuchen bekannt war“, berichtet Co-Autorin Başak Öztürk vom Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen in Braunschweig.

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Für die Forscher ist das Ergebnis ein wichtiger Schritt hin zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft: „Das einzigartige unserer Studie ist, dass wir eine direkte Verbindung zwischen Herbizidabbau und den dafür verantwortlichen Mikroorganismen nachweisen konnten. Ich hoffe, dass die Aufklärung der Funktionsweise dieser On-Farm Purification-Systeme auch die deutschen Landwirte überzeugt, dass die Anschaffung dieser eigenen kleinen Kläranlage sinnvoll ist“, sagt die Expertin. Ihre Begründung: „Die Etablierung des BPS ist nicht kostenintensiv und benötigt auch nicht viel Platz. Und auch wenn wir hier in Deutschland kein Linuron einsetzen, so werden doch andere Herbizide ausgebracht, die negativen Einfluss auf das Ökosystem haben können.“

Quelle: Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH; Fachartikel: Environmental Science & Technology, doi: 10.1021/acs.est.0c02124

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