Biodiversität

Bestandsaufnahme- Erdgeschichte- Nutzpflanzen

A. Graner, IPK Gatersleben

Begriffsdefinition

Erhaltung- Konzepte- Umsetzung

Nutzung

Thesen

Biodiversität - Begriffsbestimmung

Biodiversity (Wilson 1988)

ÖkosystemÖkologische Diversität (Vielfalt von Biomen, Landschaften und Ökosystemen bis hin zu ökologischen Nieschen)

ArtDiversität zwischen Organismen (Vielfalt zwischentaxonomischen Gruppen wie Stämmen, Falmilien Gattungen und Arten)

InnerartlichGenetische Diversität (Vielfalt der Populationen über Individuen bis hin zu Genen und Nukleotidesequenzen)

Gesellschaftliche Bewertung beeinträchtigt durch:

- abnehmende Sensibilisierung für natürliche Zusammenhänge (Industrialisierung, Arbeitsteilung) - Spezialisierung im wissenschaftlichen Betrieb- kontroverse Einschätzung d. Situation durch unklare Datenlage und Wissensdefizite

6. Krise durch:- Änderung der Flächennutzung (Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Fischerei, Verkehr, Siedlung)- Stoffeintrag über Luft, Wasser, Boden- Verbreitung Gebietsfremder Organismen- Klimaänderung- Fangen und Absammeln von Tieren und Pflanzen

Erdgeschichtliche Biodiversitätskrisen

1. Ordovizium (- 450 mio Jahre)2. Devon (- 350 mio Jahre)3. Ende Perm (- 235 mio Jahre)4. Ende Trias (- 190 mio Jahre)5. Ende Kreide (- 65 mio Jahre)

Insekten751 000

andere Tiere281 000

höhere Pflanzen248 400

Viren und Bakterien 4 800

Bekannte Arten (nach Wilson 1992)

Pilze 69 000

Algen 26 900

Protozoen30 800

Pflanzliche Biodiversität

höhere Kultur-Pflanzen PGR* pflanzen

Deutschland 2.500 1.055 (42 %) 150 (6 %)

Europa 11.500 4.730 (41 %) 500 (4 %)

Welt 248. 500 100.000 (40 %) 7.000 (3 %)

*Pflanzengenetische Ressourcen: Arten, von aktuellem oder potentiellem Nutzen für den Menschen

Ausgestorbene Nutzpflanzenarten (Hammer 1998) - Deutscher Bertram (Anacyclus officinarum)- Mango (Bromus mango)- Silphion (??)

China (1) Indien (2)Indonesien (2a) Central Asien (3)Naher Osten (4) Mittelmeerraum (5)Ethiopien (6) Mittelamerika (7)Südamerika (8)

LupinenSonnenblumeErdbeere

Mais KakaoBuschbohne TomateBaumwolle KürbisSisal GurkePaprika

Mais KartoffelBaumwolle ErdnussTomate AnanasTabak Gummibaum

Raps ErbseBetarüben LinseLein Klee

KaffeeRhizinusLein Hirse

Weizen WickenRoggen LuzerneSaathafer PflaumenGerste

Möhre AckerbohnenWein ErbseZwiebel LinseSpinat

Reis BananePfeffer JuteZuckerrohrKokospalme

Kolbenhirse KohlRispenhirse MohnRadieschenBuchweizen

Diversitätszentren nach Vavilov (1928)

Domestikation

Selektion von Kulturformen mit

festsitzenden Fruchtständen

schneller Keimung

gleichmäßiger Fruchtreife

Veränderung der Inhaltsstoffe

sowieverändertem Reifezeitpunkt

erhöhter Kältetoleranz

verbesserter Trockentoleranz

verbesserter Salztoleranz

hohem Ertrag

2. Kreuzung selektierter LinienLiniensorten, Hybridsorten

3. Einlagerung von Genen aus Wildformen Liniensorten, Hybridsorten

Wildpflanzen

8000 v. Chr. 1920 1960

1. Selektion geeigneter Formen aus Wildpopu-lationenLandrassen

Kulturpflanzen/Sorten

Genetische Diversität im Wandel der Zeit

14,0%

22,1%

18,8%

13,2%

10,2%

6,3%

4,1%

3,8%

3,3%2,5%

2,2%

Kulturpflanzenvielfalt auf dem Acker

Anbauflächen bedeutender Kulturarten in Deutschland: 9 Arten auf 82 % der Ackerfläche

Sonstige (1,66*)Weizen (2,61)Gerste (2,21)Mais (1,56)Raps (1,20)Roggen (0,75)Zuckerrüben (0,49)Futterpflanzen (0,45)Triticale (0,39)Kartoffeln (0,30)Hafer (0,27)

*) in Mio haQuelle: Statistisches Jahrbuch 1999

Konzepte zum Erhalt pflanzengenetischer Ressourcen

Ex situ Erhaltung: Erhaltung von Bestandteilen der biologischen Vielfalt ausserhalb ihrer natürlichen Lebensräume (z.B. Kulturpflanzen)Vorteile: Lagerung kostengünstig, sicher, leichte Dokumentation, guter ZugriffNachteile: Teilweise schwierige und teure Vermehrung

In situ Erhaltung: Die Erhaltung von Ökosystemen und natürlichenLebensrämen sowie die Bewarung und Wiederherstellung lebensfähiger Populationen von Arten in ihrer natürlichen Umgebung (z.B. Schutzgbiete). Vorteile: Billig, Erhalt der Artenvielfalt am natürlichen StandortNachteile: Kontrolle, Dokumentation, Verfügbarkeit

On farm Management: Erhaltung domestizierter oder gezüchteter Arten in der Umgebung, in der sie Ihre besonderen Eigenschaften entwickelt haben.Vorteil: Beitrag zum Erhalt der AgrobiodiversitätNachteil: Qualitätskontrolle, Dokumentation, organisatorischer Aufwand, Kosten, Kapazität, Vermarktung

Asia(293)25%

Africa(124)

6%

CGIAR*(11)

10%Latin America

(227) 10%

Europe(496)

32%Near East(67)

5%

North America

(101)

12%

- 1.300 nationale und regionaleSammlungen

- 397 Einrichtungen zur mittel-und langfristigen Lagerung

Ex situ Konservierung pflanzengenetischer Resourcen

weltweit mehr als 6 millionen Akzessionen in ex situ Sammlungen

Zuordnung des Materials

32 % Sorten29 % Landrassen8 % Wildarten, Wildformen

31 % ohne Zuordnung

*) Consultative Group on International Agricultural Research

IPK, Gatersleben(87.300)

IPK, Groß-Lüsewitz(5.500)

IPK, Malchow(7.000*)

IPK, Dresden-Pillnitz(2.900)

BAZ, Siebeldingen(2.500)

BAZ, Braunschweig(48.000)ZADI, Bonn

153.200

Spezial und Arbeitssammlungen- BAZ-Institute- Bundessortenamt- MPI-Köln- Universität Hohenheim/LSA- Univ. Gesamthochschule Kassel-Witzenhausen- Landesanstalten

Spezial und Arbeitssammlungen- BAZ-Institute- Bundessortenamt- MPI-Köln- Universität Hohenheim/LSA- Univ. Gesamthochschule Kassel-Witzenhausen- Landesanstalten

~ 42.000~ 42.000

* Anzahl d. gehaltenen Pflanzenmuster

Ex situ Genbanken in Deutschland

(Quelle ZADI, Bonn)

Nutzung genetischer Ressourcen

Die Nutzung genetischer Ressourcen ist weitgehend eine Funktion der per se Leistung. Daher weitgehend auf klar erkennbare Merkmale begrenzt.

Fortpflanzungsbiologie: Diploide vs. Polyploide

DNA-Marker gestützte Selektionsverfahren beschleunigen die Einlagerung qualitativer und quantitativer Merkmale aus nicht angepassten Wildformen

Die Entwicklung leistungsfähigerer Markersysteme und verbesserter statistischer Verfahren zur Merkmalskartierung, sowie die strukturelle und funktionelle Genomformschung wird die Nutzung genetischerRessouren für eine Vielzahl von Zuchtzielen attraktiver gestalten.

Thesen

Die Bewertung der Artenvielfalt unserer Kulturlandschaft ist einnormativer Prozess, da eine Bestimmung des Ausgangszustands nicht möglich ist

Die Domestikation stellte das genetische Nadelör bei der Entwicklung unserer heutigen Kulturpflanzen dar

Die Bewertung von GMO´s im Hinblick auf den Erhalt der Artenvielfalt muss vor dem Hintergrund der evolutionären Genomentwicklung erfolgen

Der Wert einer genetischen Ressource für die züchterische Nutzung wird in der Zukunft zunehmend durch die Kenntnis derGenstruktur und Funktion bestimmt