Pestizidtoxizität steigt weltweit in der Landwirtschaft

Die moderne Landwirtschaft ist in hohem Masse auf Pestizide angewiesen, um Kulturen vor Schädlingen zu schützen und die Nahrungsmittelproduktion auf hohem Niveau zu halten. Wissenschaftler haben jedoch im Laufe der Jahre festgestellt, dass zahlreiche dieser Chemikalien nicht nur Schädlinge bekämpfen: Sie können auch Insekten, Fische, Bodenorganismen und Pflanzen schädigen, die für funktionierende Ökosysteme wichtig sind.

Angesichts dieser Gefahren beschlossen die Staaten auf der Biodiversitätskonferenz der Vereinten Nationen 2022 in Montreal, die pestizidbedingten Risiken bis 2030 zu halbieren. Mit diesem Versprechen sollte der Verlust der biologischen Vielfalt gebremst werden, ohne die weltweite Lebensmittelversorgung zu gefährden.

Eine neue globale Analyse zeigt nun allerdings, dass die durch Pestizide verursachten Schäden in zahlreichen Agrarregionen zunehmen.

Forschende der RPTU Kaiserslautern-Landau untersuchten die Muster des Pestizideinsatzes in fast allen landwirtschaftlich genutzten Regionen der Erde. Damit liefert die Arbeit eine der bislang umfassendsten Bewertungen der Folgen chemischer Mittel für Ökosysteme.

Wie sich Pestizidschäden messen lassen

Viele frühere Untersuchungen erfassten das Pestizidrisiko anhand der Tonnenmenge, die Landwirte auf ihre Kulturen ausbrachten. Dieser Ansatz lässt jedoch einen entscheidenden Aspekt ausser Acht.

Einige Pestizide richten bereits in geringen Mengen schwere Schäden an, während andere selbst bei höheren Dosen ein geringeres Risiko darstellen. Um diesen Unterschied abzubilden, nutzte das Forschungsteam eine Methode namens gesamte ausgebrachte Toxizität, auch Total Applied Toxicity oder TAT genannt.

Dabei werden zwei Faktoren miteinander verknüpft: zum einen die Menge jedes von Landwirten eingesetzten Pestizids, zum anderen die Giftigkeit der jeweiligen Chemikalie für Lebewesen.

Schäden von Pestiziden in Ökosystemen verfolgen

Die Wissenschaftler analysierten 625 Pestizide und ermittelten die Schäden für acht Organismengruppen, die bei Sicherheitsprüfungen von Pestiziden verwendet werden. Zu diesen Gruppen zählten Fische, Insekten, Bestäuber, Bodenorganismen, Pflanzen und Wirbeltiere.

Die Toxizitätswerte stammten von Regulierungsbehörden in Australien, Kanada, China, der Europäischen Union, Japan, Neuseeland und den Vereinigten Staaten.

„Dies eröffnet uns eine völlig neue Perspektive auf die möglichen Risiken, die der Pestizideinsatz für Umwelt und biologische Vielfalt mit sich bringt“, sagte Studienmitautor Dr. Ralf Schulz, Wissenschaftsdirektor an der RPTU Kaiserslautern-Landau.

Daten zum Pestizideinsatz

Ein Vergleich der Pestizidrisiken zwischen Ländern ist mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Viele Staaten erfassen ihre Daten nach unterschiedlichen Verfahren oder veröffentlichen keine detaillierten Angaben.

Um diese Lücke zu schliessen, stützte sich die Studie auf kommerzielle Daten zur Pestizidausbringung aus den Jahren 2013 bis 2019. Dieser Zeitraum entspricht dem in der Biodiversitätsvereinbarung der Vereinten Nationen festgelegten Ausgangswert.

„Für eine fortlaufende und umfassende Überwachung ist es entscheidend, dass alle Länder regelmässig aktualisierte Jahresdaten zum landwirtschaftlichen Pestizideinsatz aufgeschlüsselt nach Wirkstoffen melden“, sagte der Hauptautor der Studie, Jakob Wolfram, Forscher an der RPTU Kaiserslautern-Landau.

Nach Einschätzung der Autoren würde dies eine Echtzeitverfolgung der Fortschritte bei den auf der UN-Biodiversitätskonferenz beschlossenen Zielen ermöglichen. Ohne eine einheitliche Berichterstattung bleibt die Beobachtung weltweiter Fortschritte schwierig und unvollständig.

Zunehmende Toxizität in Ökosystemen

Die Ergebnisse zeichnen ein besorgniserregendes Bild. Die gesamte ausgebrachte Toxizität nahm von 2013 bis 2019 für die meisten Organismengruppen zu. An Land lebende Insekten waren vom schnellsten Anstieg der Schäden betroffen, gefolgt von Bodenorganismen und Fischen.

Auch Bestäuber und wirbellose Wassertiere waren in vielen Regionen steigenden Risiken ausgesetzt. Lediglich Wasserpflanzen und landlebende Wirbeltiere verzeichneten insgesamt leichte Rückgänge.

Zwei Entwicklungen treiben diesen Anstieg an: Die Ausweitung landwirtschaftlicher Flächen erhöht den Pestizideinsatz. Zudem verdrängen wirksamere und giftigere Chemikalien ältere Produkte, insbesondere bei Insektiziden.

Eine geringe Zahl von Pestizidklassen bestimmt den grössten Teil der Gesamttoxizität. Pyrethroide und Organophosphate verursachen erhebliche Schäden bei Insekten und Fischen. Neonicotinoide beeinträchtigen Bestäuber besonders stark. Bestimmte Herbizide treiben die Toxizität für Pflanzen, während Fungizide das Bodenleben stark belasten.

„Dieser Anstieg wird zum Teil durch grössere ausgebrachte Pestizidmengen und zum Teil durch die zunehmende Toxizität der Wirkstoffe selbst verursacht, insbesondere bei Insektiziden“, sagte Dr. Schulz.

Ein besonders auffälliges Ergebnis: In vielen Ländern verursachen etwa 20 Wirkstoffe mehr als 90 Prozent der Pestizidtoxizität. Der Ersatz dieser Chemikalien könnte die Umweltschäden deutlich verringern.

Brennpunkte ökologischer Schäden

Die weltweiten Muster unterscheiden sich deutlich zwischen den Regionen. Brasilien, China, die Vereinigten Staaten und Indien stehen für mehr als die Hälfte der globalen Pestizidtoxizität.

Nigeria weist derzeit niedrigere Werte auf, doch das rasche Wachstum der Landwirtschaft könnte die künftigen Risikoniveaus verändern.

Auch die Art der angebauten Kulturen ist von grosser Bedeutung. Obst, Gemüse, Mais, Sojabohnen, Reis und andere Getreidearten verursachen zusammen rund 80 Prozent der weltweiten Pestizidtoxizität. Grosse Anbauflächen in Verbindung mit der Wahl giftiger Pestizide schaffen Brennpunkte ökologischer Schäden.

„Das Zusammenspiel zwischen der Fläche des kultivierten Landes und den Arten der angebauten Kulturen ist ein zentraler Treiber der ausgebrachten Toxizität und damit ein weiterer Faktor, der in der landwirtschaftlichen Planung angepasst werden kann, um das Ziel des Schutzes der biologischen Vielfalt zu erreichen“, sagte Wolfram.

Dringender Handlungsbedarf

Ohne entschlossenes Handeln wird voraussichtlich nur Chile das Ziel der Vereinten Nationen bis 2030 erreichen. China, Japan und Venezuela machen Fortschritte, benötigen jedoch weiterhin schnellere Veränderungen.

Viele andere Länder müssten ihre Pestizidtoxizität auf Werte zurückführen, die vor mehr als 15 Jahren erreicht wurden.

„Dies kann wahrscheinlich nur durch den Wechsel zu weniger toxischen Wirkstoffen und die Ausweitung des Übergangs von konventioneller zu ökologischer Landwirtschaft erreicht werden, was zudem weiterreichende Vorteile für die globale biologische Vielfalt bringen würde“, sagte Wolfram.

Die Studie vermittelt eine eindeutige Botschaft: Pestizidschäden zu verringern, bleibt möglich. Der Erfolg hängt davon ab, die giftigsten Chemikalien zu ersetzen, die Datenberichterstattung zu verbessern und landwirtschaftliche Systeme so umzugestalten, dass sowohl die Lebensmittelproduktion als auch das Leben auf der Erde geschützt werden.