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Auswahl repräsentativer Standorte zur Modellierung der Ausbreitung von gentechnisch veränderten Pflanzen in Nord-Deutschland

Environmental Sciences EuropeBridging Science and Regulation at the Regional and European Level200720:230

https://doi.org/10.1065/uwsf2007.11.230

Eingegangen: 29. August 2007

Angenommen: 29. November 2007

Publiziert: 29. November 2007

Zusammenfassung

Ziel und Hintergrund

Die Nutzung von gentechnisch veränderten Kulturpflanzen (GVP) in der Landwirtschaft bekommt weltweit eine immer größere Bedeutung. Während in Nord-und Südamerika der Einsatz von GVP bereits weit verbreitet ist, steht der flächenhafte Anbau von GVP in Deutschland noch bevor. Risikoanalysen zu möglichen Auswirkungen der freigesetzten Genkonstrukte basieren allerdings bisher zumeist auf Versuchen mit geringer räumlicher Aussageweite (Laboranalysen, Feldversuche). Das BMBF-Verbundvorhaben ‘Generische Erfassung und Extrapolation von gentechnisch verändertem Raps (GenEERA)’ hatte zum Ziel, die Ausbreitung und Persistenz von gentechnisch verändertem Kulturraps (Brassica napus) erstmals im überregionalen Kontext abzuschätzen. Der Schwerpunkt des vorliegenden Artikels ist es, das Konzept und die Ergebnisse vorzustellen, die zur Auswahl von repräsentativen Modellstandorten für die räumliche Extrapolation der an diesen Lokalitäten berechneten Modellergebnisse für ganz Norddeutschland (Schleswig-Holstein und Hamburg, Niedersachsen und Bremen, Mecklenburg-Vorpommern, Brandenburg) geführt haben.

Methoden

Für die statistisch begründete Auswahl von Modellstandorten wurden solche Messgrößen kompiliert und in einem Geografischen Informationssystem (GIS) zusammengeführt, die für die Entwicklung, Ausbreitung und Persistenz von Kulturraps eine besondere Bedeutung haben und flächenhaft zur Verfügung standen. Die an bis zu 1.200 Messstationen als 30-jährige Monatsmittel der Klimanormalperiode (1961–1990) vorliegenden meteorologischen Messgrößen zu den Niederschlags-(N), Temperatur (T)-und Sonnenscheinverhältnissen (S) wurden ebenso wie die langjährigen Monatsmittel der Windrichtungen und-geschwindigkeiten (W) separat multivariat-statistisch (Clusteranalyse nach Ward) ausgewertet. Eine ökologische Landschaftsgliederung diente zur weiteren Charakterisierung Norddeutschlands. Phänologische Angaben zu den Blühterminen der Rapspflanzen aus zwei verschiedenen Zeiträumen (1961–1990 / 1991–1999) wurden mittels Variogramm-Analyse und Kriging-Interpolation flächenhaft verallgemeinert und dienten zur Auswahl von Satellitenszenen für die Rapsfelddetektion sowie zur Festlegung des Blühzeitraums für die individuenbasierte Modellierung.

Ergebnissse

Die separat generierten N-T-S-W-Cluster wurden frequenzanalytisch zu vier Klimaregionen zusammengefasst. Durch Kombination mit regionalen Clustern zur Anbausituation (Fruchtfolgen, Anbaumanagement) in Norddeutschland konnten acht Modellregionen ausgewiesen werden, die die klimatische und agronomische Variabilität des Untersuchungsraums repräsentieren. Stellvertretend für jede Modellregion wurde eine repräsentative Klimamessstation für die Individuen-basierte Modellierung ausgewählt. Die Modellierungsergebnisse wurden zuletzt durch entsprechende GIS-Abfragen in die jeweilige Modellregion extrapoliert.

Diskussion

Die abgeleiteten Klimaregionen spiegeln den Übergang von maritim geprägten Klimaten an der Nordsee-Küste hin zu kontinental geprägten Klimaten in Nordostdeutschland wider. Die Unterschiede in den Blühterminen, die für die beiden Untersuchungszeiträume festgestellt wurden, decken sich mit anderen Untersuchungen zur Veränderung der Eintrittstermine verschiedener Pflanzenphasen von Kultur-und Wildarten.

Schlussfolgerungen

Aufgrund des enormen Rechenaufwands und wegen nicht zur Verfügung stehender parzellenscharfer Anbaukarten ist es nicht möglich, die potenzielle Ausbreitung von gentechnisch verändertem Raps für jedes reale Rapsfeld in Norddeutschland zu modellieren. Daher sind Generalisierungen notwendig, die dazu dienen, die Variabilität der für die Verbreitung von GV-Raps wirksamen Umweltfaktoren auf einem hinreichend hohen Differenzierungsniveau abzubilden. Hierfür hat sich die Zusammenfassung dieser Faktoren zu homogenen Klimaregionen bewährt.

Empfehlungen und Ausblick

Aufgrund der eingeschränkten empirischen Datengrundlage ist es notwendig, die Modellierungsergebnisse durch ein statistisch fundiertes Monitoring zur Ausbreitung, zum Verbleib und zur Wirkung von GVP in der Umwelt zu validieren und zu konkretisieren. Das nach EU-Richtlinie 2001/18/EG zur Freisetzung von gentechnisch veränderten Organismen (GVO) in die Umwelt geforderte fallspezifische und allgemeine Monitoring, für das nach deutschem Gentechnikgesetz die Betreiber verantwortlich sind, sollte daher schnellstmöglich umgesetzt werden, zumal die Freisetzung und der Anbau von GVP in Deutschland bereits begonnen haben. Ein solches GVOMonitoring sollte aus technischer Sicht durch ein web-basiertes Geoinformationssystem (WebGIS) begleitet werden, das es ermöglicht, Geobasisdaten ebenso wie die Monitoring-Ergebnisse selbst allgemein verfügbar und über implementierte GIS-Funktionen auswertbar zu machen.

Schlagwörter

Clusteranalyse gentechnisch veränderte Organismen (GVO) GIS Raps Regionalisierung