Amaranth statt Weizen? Wie der Klimawandel bestimmt, was wir in Zukunft essen

Von Maria Siepmann

Ein Weizenfeld in der Sonne. Wie lange reichen unsere Wasserreserven noch aus, um alle Menschen satt zu bekommen?Ein Weizenfeld in der Sonne. Wie lange reichen unsere Wasserreserven noch aus, um alle Menschen satt zu bekommen?
dpa / Jan Woitas

Osnabrück. Dass die Fleischproduktion viel Wasser verbraucht, ist inzwischen bekannt. Aber auch viele Nutzpflanzen haben großen Durst. Was können wir noch anbauen, wenn das Klima immer wärmer wird?

In diesem Artikel erfährst Du:

  • Warum der Klimawandel den Anbau von Weizen, Kartoffeln und Reis bedroht. 
  • Wie unterschiedlich Pflanzen an Hitze und Trockenheit angepasst sind. 
  • Was getan werden muss, damit wir auch in Zukunft genug zu essen haben. 

Wasser ist essentiell für alles Leben. Es ist das Element, das unsere Erde erst zum blauen Planeten macht. Nicht nur wir Menschen sind darauf angewiesen, auch Tiere und Pflanzen kommen ohne Wasser nicht aus. 

Vor dem Hintergrund sind die immer neuen Hitzerekorde der vergangenen Jahre besonders besorgniserregend. Wenn die Temperaturen steigen, dann verdunstet auch immer mehr Wasser. Wasserknappheit stellt als Folge von erhöhten Temperaturen eine große Bedrohung dar – auch für unsere Nutzpflanzen.

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Gleichgewicht des Lebens in Gefahr

Im Chemie- und Biologieunterricht lernt man, warum: Die Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel besagt, dass sich bei einer Temperaturerhöhung um 10 Grad Celsius die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion verdoppelt bis vervierfacht. Das bedeutet also: Je wärmer es wird, desto schneller laufen chemische Reaktionen ab. Die Temperaturveränderungen bedrohen daher das chemische Gleichgewicht, auf dem das Leben basiert. 

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Daher sind steigende Temperaturen für viele Pflanzen dramatisch. Sie sind sind darauf angewiesen, dass Wasser aus ihren Blättern ein und austreten kann. Ausreichend Wasser ist notwendig für den sogenannten Turgordruck. Dieser Druck sorgt unter anderem für die mechanische Stabilität der Pflanzen. Durch den Wasserdruck werden außerdem Stoffe im Innern der Pflanze transportiert. Wenn die Menge des verdunsteten Wassers die übersteigt, die die Wurzeln aufnehmen können, stirbt die Pflanze. 

Wie viel Wasser verdunstet, können Pflanzen zwar in gewissem Maße regulieren. Ihre Blätter besitzen sogenannte Spaltöffnungen, die geöffnet und geschlossen werden können. Durch diese Öffnungen gelangt Kohlenstoffdioxid in und Sauerstoff aus der Pflanze. Doch mit dem Gasaustausch verliert die Pflanze auch viel Wasser. Ein Dilemma: Wenn diese Öffnungen zu lange geschlossen bleiben, damit das Wasser im Inneren der Pflanzen bleibt, stoppt gleichzeitig der Prozess der Fotosynthese. 

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Photosynthese

Bei der Fotosynthese wird mit Hilfe von Wasser das Kohlenstoffdioxid zu Zucker und Sauerstoff umgewandelt. Da Pflanzen den Sauerstoff nicht benötigen, wird dieser wieder freigesetzt. Wenn Menschen und Tiere den Sauerstoff einatmen, atmen sie Kohlenstoffdioxid wieder aus. Den Zucker, der in den Pflanzen produziert wird, können wir dann schmecken, wenn wir Nutzpflanzen essen. 

Die meisten unserer Nutzpflanzen sind sogenannte C3-Pflanzen. Zu ihnen gehören Weizen, Roggen, Gerste, aber auch Kartoffeln, Reis und alle Baumarten. C3-Pflanzen haben eine hohe Wasserverdunstung. 

Spezialisten für Trockenheit

Den Wasserverlust einzudämmen gelingt den sogenannten C4-Arten deutlich besser. Allerdings gehören nur etwa drei Prozent aller Pflanzen zu dieser Gruppe. Die Namensgebung kommt daher, dass das erste Produkt der Photosynthese bei solchen Pflanzen ein Kohlenstoffkörper mit vier Kohlenstoff (C)-Atomen ist. 

Zu den C4-Pflanzen gehören Amaranth, Mais, Hirse oder Zuckerrohr. Sie können ihre Spaltöffnungen länger geschlossen halten und verlieren so weniger Wasser.

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Noch spezialisierter sind die CAM-Pflanzen. Sie haben einen besonderen Stoffwechsel, deshalb auch ihr Name: "Crassulacean Acid Metabolism" bedeutet auf deutsch "Crassulaceen-Säurestoffwechsel". Diese Pflanzen teilen die Prozesse der Fotosynthese zeitlich auf. Ihre Spaltöffnungen werden nur nachts aufgemacht, wenn die Hitze des Tages verflogen ist. Das vermindert die Verdunstung erheblich. Da nachts aber die Sonne fehlt, um die Energie für die Fotosynthese zu liefern, wir das Kohlenstoffdioxid zunächst zwischengespeichert und erst tagsüber genutzt. Die Ananas und Agave zählen zu den bekanntesten der wenigen CAM-Pflanzen.

Forscher arbeiten an Lösungen

Da der Großteil unserer Nahrung aus Weizen, Reis und Kartoffeln und vielen weiteren C3-Arten besteht, müssen neue Pflanzen entwickelt werden. Eines der wohl wichtigsten Projekt ist RIPE: "Realizing Increased Photosynthetic Efficiency" oder zu deutsch "Erhöhte photosynthetische Effizienz realisieren".

Dieser Artikel ist im Rahmen einer Bachelorarbeit am Institut für Biologie an der Universität Osnabrück entstanden. Ist der Inhalt für Dich verständlich? Beantworte hier die Fragen der Autorin. 

Das internationale Forschungsprojekt wird durch Professor Steve Long von der University of Illinois geleitet. Das 2012 gestartete Projekt wurde maßgeblich durch die Bill and Melinda Gates Foundation, die Stiftung für Ernährungs- und Landwirtschaftsforschung und das britische Außen-, Commonwealth- und Entwicklungsbüro gefördert.

Die entwickelten Technologien und Pflanzen sollen global zugänglich gemacht werden für Bauern, die am meisten auf sie angewiesen sind. Erste Ergebnisse sehen sehr versprechend aus: So konnten bereits Pflanzen gezüchtet werden, die eine besonders effiziente Photosynthese betreiben. 

Seetang auf die Speisekarte

Eine andere Möglichkeiten, den Durst unserer Pflanzen zu löschen, wäre es, mehr Arten zu verwenden, die viel Salz aushalten können. Diese könnten durch Meer- oder Brackwasser versorgt werden und so weitere Anbaugebiete erschließen. 

Trotzdem kommt Meeres-Landwirtschaft nicht häufig vor. Die asiatische Küche nutzt Seetang schon lange und auch in Wales gibt es ein traditionelles Gericht, das eine rötliche Seetang Art als Hauptbestandteil hat. Seetang überzeugt mit seinem schnellen und nachhaltigen Wachstum, ist aber noch nicht zum neuen Super-Food geworden.

Lea Sibbel / dpa
Delikatessen aus Wales: Laverbread (l.) ist ein dicker, dunkler Brei aus Seetang. Mindestens genauso beliebt sind Cockles, Herzmuscheln.

Dabei wäre es längst Zeit: Wie sehr die Erderwärmung unsere Wasserressourcen beeinflussen werden, kann zwar nur erahnt werden. Klar ist aber, das die Lebewesen dieser Erde nicht ohne Wasser überleben können. Wichtig ist, dass wir uns auf die Folgen des Klimawandels vorbereiten.

Dieser Text gehört zu unserem neuen Ressort #neo, das sich speziell an junge Leserinnen und Leser richtet. Mehr Infos und alle Texte findest Du hier.


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