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Biologie | Umwelt
Sophia Kugler, 2001 | Gebenstorf, AG
Glyphosat ist weltweit der am häufigsten verwendete Wirkstoff in Herbiziden. Die Auswirkungen auf den Tauwurm Lumbricus terrestris, der massgebend für die Bodenfruchtbarkeit ist, sind noch nicht gänzlich geklärt. Daher entschied ich mich, meine Arbeit diesem Thema zu widmen. In einem Experiment wurden die Auswirkungen von Roundup® Alphée mit dem Wirkstoff Glyphosat auf die Aktivität des Tauwurmes untersucht. In zwei Ansätzen mit Acker-/Gartenerde wurden zwei Konzentrationen des Herbizids analysiert. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Produktion der Kothäufchen nach der Herbizidanwendung um ca. 89 Prozent abnahm, die Nährstoffkonzentration um 344 Prozent zunahm und die Reproduktionsrate der Würmer um 56 Prozent sank. Da allen Terrarien die gleiche zusätzliche Nahrungsquelle hinzugefügt wurde, handelt es sich eindeutig um Einflüsse des Herbizids. Die geringe Aktivität der Würmer kann sich negativ auf die Bodenfruchtbarkeit und somit auf die Erträge in der Landwirtschaft auswirken. Die erhöhten Nährstoffkonzentrationen deuten auf einen Überschuss an pflanzenverfügbaren Nährstoffen hin und können durch Auswaschung in unsere Gewässer gelangen. Um allerdings einen direkten Zusammenhang aufzuzeigen, sind weitere Validierungen erforderlich.
Fragestellung
(I) Wie wirkt sich Glyphosat auf die Aktivität respektive die Produktion der Oberflächenerpoglyphe, des Lumbricus terrestris aus? (II) Ist eine Veränderung der Reproduktionsrate des Lumbricus terrestris und der pflanzenverfügbaren Nährstoffe im Boden nach der Herbizidanwendung nachweisbar? (III) Unterscheiden sich die Ergebnisse der Proben mit vorbehandelter Ackererde von denen mit unbehandelter Gartenerde? (IV) Unterscheidet sich die Zersetzungsrate zwischen glyphosathaltigem Boden und unbehandeltem Substrat?
Methodik
Über einen Zeitraum von 39 Tagen wurden in sechs Terrarienmessungen durchgeführt. Die Variablen waren für das Substrat Acker- oder Gartenerde und für die Herbizidkonzentration keine, normal oder hoch. In alle Terrarien wurde über den Verlauf des gesamten Experimentes zusätzliches Futter für die Würmer zur Verfügung gestellt und die Umweltbedingungen wurden konstant gehalten, um Fehlerquellen zu minimieren. Als Mass für die Aktivität der Würmer dienten Anzahl und Gewicht der ausgeschiedenen Kothäufchen (Erpoglyphe). Diese wurden täglich gesammelt, getrocknet und gewogen. Die Gewichtsveränderung und die Fortpflanzungsrate der Würmer wurden nach dem Experiment gemessen. Die Nährstoffwerte wurden mittels Schnelltests ermittelt und die Zersetzungsrate wurde anhand von Teebeuteln bestimmt. Alle Daten wurden statistisch ausgewertet, z. T. einer Regressionsanalyse unterzogen und miteinander verglichen.
Ergebnisse
Die Produktion der Oberflächenerpoglyphe wurde bei Glyphosateintrag um 86 Prozent (normal) bis 91 Prozent (hoch) reduziert. Die Nährstoffwerte der Substrate nahmen mit der Herbizidanwendung um 344 Prozent zu. Die Reproduktionsrate der Würmer sank um 56 Prozent. Die Würmer in den Kontrollgruppen nahmen an Gewicht zu. Die Würmer in den behandelten Terrarien verloren an Gesamtgewicht. Bei der Zersetzungsrate waren keine signifikanten Effekte nachweisbar. Prinzipiell war bei allen Parametern keine deutliche Abweichung zwischen den zwei verschiedenen Erdsubstraten festzustellen.
Diskussion
In den mit Glyphosat behandelten Terrarien war trotz mehr verfügbaren Nahrungsquellen deutlich weniger Aktivität festzustellen. Alle Messergebnisse zeigen in den behandelten Terrarien eine negative Auswirkung des Herbizids auf die Gesundheitsparameter der Würmer: Die Würmer verloren an Gewicht, produzierten weniger Erpoglyphe und ihre Reproduktionsrate war reduziert. Sie zogen sich in tiefere Bodenhorizonte zurück und mieden die behandelte Oberfläche. Da in den behandelten Terrarien die Vegetation fehlte, konnten auch keine Bodennährstoffe mehr aufgenommen werden. Das Überangebot an Nährstoffen ist sowohl direkt als auch indirekt auf den Einsatz des Herbizids zurückzuführen. Bei einer Versuchsanwendung mit weniger Variablen wäre mehr Kapazität für Replikate und Kontrollgruppen vorhanden gewesen, was die Aussagekraft dieser Arbeit verbessert hätte.
Schlussfolgerungen
Das Experiment zeigt deutlich negative Einflüsse des Herbizids auf die Regenwürmer. Da Würmer eine zentrale Rolle für die Bodenfruchtbarkeit spielen, könnten sich die beobachteten Effekte auf Agrosysteme auswirken. Weniger Regenwürmer führen zu einem humusarmen und strukturlosen Boden, was dazu führt, dass Glyphosat langsamer abgebaut wird und ausgewaschen wird. Es sollten weiter die direkten und indirekten Auswirkungen von Glyphosat untersucht und an einer nachhaltigen, umweltfreundlichen Alternative geforscht werden.
Würdigung durch die Expertin
PD Dr. Stefanie Von Fumetti
Sophia Kugler hat sich mit ihrer Studie zur Auswirkung eines handelsüblichen Herbizids auf Glyphosat-Basis auf den Regenwurm Lumbricus terrestris auf innovative Weise einem hoch aktuellen Thema genähert. Mit grosser Sorgfalt hat sie experimentell nachgewiesen, dass sich das Herbizid negativ auf das Wachstum und die Reproduktion von Regenwürmern auswirkt, was negative Folgen für die Bodenfruchtbarkeit haben könnte. Die Arbeit überzeugt besonders durch die präzise Fragestellung, die selbstkritische Auseinandersetzung mit dem komplexen Versuchsdesign und die tiefgehende Diskussion der Resultate.
Prädikat:
sehr gut
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Kantonsschule Wettingen
Lehrerin: Sylvia Zehnder