Pflanzenschutzmaßnahmen nach biologischem Vorbild dank kombinierter Ökosystemdienstleistungen
Im Zusammenhang mit den Lebensmittel- und Landwirtschaftssystemen bestehen beispiellose Herausforderungen, um den Nahrungsmittelbedarf der Welt jetzt und in Zukunft decken zu können. Zu den vielen Ursachen dafür zählen die steigende Nahrungsmittelnachfrage einer wachsenden Bevölkerung, die negativen Auswirkungen des Klimawandels, die Übernutzung der natürlichen Ressourcen und der Verlust der biologischen Vielfalt. Nachhaltige landwirtschaftliche Bewirtschaftungsverfahren erhöhen die Ernährungssicherheit und gewährleisten gleichzeitig Schutz und Stabilität in Bezug auf ökologische, soziale und wirtschaftliche Aspekte. Das EU-finanzierte Projekt EcoStack wurde ins Leben gerufen, um die Nachhaltigkeit der Systeme zur pflanzlichen Erzeugung in Europa zu verbessern und dabei landwirtschaftliche Produktivität mit nachhaltigem Umweltschutz in Einklang zu bringen. Dies geschah durch „Ecostacking“, d. h. eine Kombination aus „gestapelten“ Ökosystemdienstleistungen auf eine Weise, dass deren Beiträge zur landwirtschaftlichen Rentabilität und zum nachhaltigen Umweltschutz synergetisch gesteigert werden. Das Projekt zielte auf optimiertes funktionales Management der biologischen Vielfalt sowie den Einsatz von Instrumenten und Strategien nach biologischem Vorbild für den Pflanzenschutz als Teil eines umfassenden integrierten Pflanzenschutzes ab.
Beiträge der Anbieter von Ökosystemdienstleistungen steigern
„Obwohl Agrarökosysteme meist künstlich bewirtschaftet werden, sind sie auf Ökosystemdienstleistungen angewiesen, die mithilfe der funktionalen biologischen Vielfalt erbracht werden“, erklärt Francesco Pennacchio, Projektkoordinator an der Universität Neapel Federico II. Die wichtigsten Ökosystemdienstleistungen für landwirtschaftliche Betriebe sind die natürliche biologische Bekämpfung von Pflanzenschädlingen und Krankheitserregern, die Bestäubung und die Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit. Diese werden von Ökosystemdienstleistern erbracht, wobei es sich diesbezüglich um natürliche Gegenspieler von Schädlingen und Krankheiten, Insektenbestäuber, Bodenmikrobiota, Bodenfauna und Pflanzenmikrobiota handelt.
Empirische Interventionen und neue Modellen mitgestalten
„Bei der Erforschung der molekularen Mechanismen, die den trophischen Interaktionen zwischen den Organismen zugrunde liegen, wurden unerwartete Funktionen des Mikrobioms der interagierenden Organismen bei der Ressourcenverteilung aufgedeckt“, erklärt Pennacchio. Das Team von EcoStack hat diese Erkenntnis in seine neu entwickelten Pflanzenschutzstrategien einfließen lassen. Diese beruhen auf Mechanismen zur Unterdrückung von Schädlingen, die von natürlichen Antagonisten der Pflanzen genutzt werden, oder auf der Induktion von pflanzlichen Abwehrbarrieren, die sehr spezifisch sein können, mit minimalen oder keinen Auswirkungen auf Nichtzielarten. „Mit anderen Worten: Wir haben von der Natur neue Methoden der Schädlingsbekämpfung gelernt“, erklärt Pennacchio. Zudem hat das Team von EcoStack einen neuen Modellierungsansatz entwickelt, um die wirksamste und nachhaltigste Kombination aus „gestapelten“ Ökosystemdienstleistungen in Form ergänzender Interventionsmaßnahmen zu definieren. Dieser Ansatz, der durch eine detaillierte Landschaftsmodellierung unterstützt wird, um den spezifischen Kontext zu berücksichtigen, wird den durch die verschiedenen Szenarien gebotenen Anforderungen optimal gerecht. Die EcoStack-Interventionsstrategien und -instrumente außerhalb, d. h. um die Anbaufläche herum, und innerhalb der Anbaufläche sind für verschiedene Gruppen der Endnutzung über die Knowledge Bank, eine Wissensbank, leicht zugänglich. „In der Wissensbank ist das Wissen von Landwirtinnen, Landwirten und weiteren Interessengruppen zusammengefasst, und es wird mit den wissenschaftlichen Erkenntnissen des Projekts EcoStack zusammengeführt, um Fachleuten und praktisch Tätigen Informationen und Handbücher zur Verfügung zu stellen“, so Pennacchio. Informationsvideos stehen im Ressourcenzentrum der Website zu Verfügung.
Komplexität multitrophischer Wechselwirkungen verstehen
„Die Ergebnisse von EcoStack zeigen, wie wichtig es ist, die Mechanismen zu verstehen, die den komplexen trophischen Interaktionen zugrunde liegen, um eine kontrollierte Bewirtschaftung der funktionalen biologischen Vielfalt im Sinne einer höheren Lebensmittelsicherheit zu erreichen“, sagt Pennacchio. Zudem lieferte die Projektarbeit rigorose wissenschaftliche Beweise dafür, wie wichtig es ist, angesichts der Komplexität und Vielfalt der Welt und ihrer Herausforderungen komplementäre und synergetische „Ecostacking“-Maßnahmen in Betracht zu ziehen. Im Endeffekt hat das Team von EcoStack die dringende Notwendigkeit aufgezeigt, die derzeitigen Grenzen der rein empirischen Forschung zu überwinden, die der Komplexität nicht gerecht werden kann. Es soll ein tiefgreifendes Verständnis der Mechanismen, die der Ressourcenallokation in trophischen Netzwerken zugrunde liegen, als Grundlage für die Entwicklung von Modellierungsansätzen zur Vorhersage der Reaktion von Agrarökosystemen auf Störungen entwickelt werden. Wissenschaftliche Ergebnisse, Instrumente und Berichte werden den Dialog, das Verständnis, die Forschung und die praktische Anwendung fördern und zu nachhaltigeren landwirtschaftlichen Bewirtschaftungsverfahren führen.
Schlüsselbegriffe
EcoStack, Pflanzenschutz, „Ecostacking“, Ökosystemdienstleistungen, funktionale biologische Vielfalt, Ernährungssicherheit, Ökosystemdienstleister, Agrarökosysteme, biologische Bekämpfung, multitrophische Wechselwirkungen, Pflanzenschutz
