Ex-situ Schutz
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Über Genbanken

In (Saatgut-) Genbanken (zu englisch "seed bank") werden getrocknete Pflanzensamen in tiefgefrorenem Zustand dauerhaft konserviert. Durch die Einlagerung möglichst vieler Pflanzensamen wird auf engstem Raum die Sicherung einer großen genetischen Variation einer Pflanzenart ermöglicht. Die einzelnen in einer Genbank nötigen Arbeitsschritte von der Sammlung bis zu Einlagerung können im Abschnitt Arbeitsablauf nachgelesen werden.
Nicht zu verwechseln ist eine solche Einrichtung mit der digitalen Speicherung genetischer Informationen von Organismen ("Genetischer Fingerabdruck") in DNA-Sequenzdatenbanken (Genbibliotheken).

Neben der Einlagerung von Samen werden in der Regel weitere Untersuchungen durchgeführt, welche Informationen über Qualität und Ökologie des Saatguts liefern.

Zu den Aufgaben einer Genbank gehören:
  • Aufsammlung, Aufbereitung und Einlagerung von Pflanzensamen
  • umfangreiche Dokumentation der Herkunft der Akzessionen (Authochthonie)
  • Aufrechterhaltung der Samenqualität
  • wissenschaftliche Begleituntersuchungen (Keimungsökologie, Dormanz-verhalten, Lebensfähigkeit, Langlebigkeit und Samenalterung, Samenqualität, Samenmorphologie, Diversitätsforschung)
  • Bereitstellung von Saatgut für Züchtungsvorhaben und Wiederansiedelungen

Genbanken für Ernährung

Die grundlegende Idee einer Saatgut-Genbanken wurde in einfacher Form bereits seit der frühen Landwirtschaft angewendet. Von den geernteten Samen wurde ein Teil zurückgelegt, um diese zu einem späteren Zeitpunkt wieder auszusähen. Die optimale Aufbewahrung von Saatgut mit möglichst geringem Qualitätsverlust für Ernährung und Landwirtschaft hat somit eine lange Tradition, während es ein neuer Gedanke ist, auch solche (Wild-)Pflanzen zu konservieren, die für den Menschen (noch) keinen direkten effektiven Nutzen haben.

Zu den größten deutschen Genbanken zählen:
  • Nationale Ex-situ-Genbank des Leibniz-Institutes für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) (149.071 Akzessionen)
  • Deutsche Genbank Obst (1.090 Akzessionen)
  • Deutsche Genbank Reben (4.406 Akzessionen)
  • Deutsche Genbank Zierpflanzen (12.096 Akzessionen)
  • Genbank für Wildpflanzen für Ernährung und Landwirtschaft (WEL) (3.022 Akzessionen)
  • Genbank Tabak (784 Akzessionen)
  • Genbank Bayern Arche (755 Akzessionen)

Genbanken im Naturschutz

Genbanken sind ein modernes Hilfsmittel im praktischen Naturschutz, um dem weltweiten fortschreitenden Artenschwund entgegenzuwirken. Dabei kann die Einlagerung von Saatgut selbstredend nicht den Schutz von Arten, Biotopen und Ökosystemen ersetzen. Vielmehr dienen Genbanken als zusätzliche "Lebensversicherung", d.h. als letzte Absicherung gegen den unwiederbringlichen Verlust von Arten und deren genetischer Vielfalt in der Natur.


Genbanken Bayern Arche

Ende 2009 wurde vom Bayerischen Landesamt für Umwelt das Projekt Genbank Bayern Arche (Titel: „Aufbau einer Genbank für seltene und gefährdete Wildpflanzenarten Bayerns und solche, für die Bayern aufgrund seiner naturräumlichen Ausstattung innerhalb Deutschlands besondere Verantwortung trägt“), ins Leben gerufen. Die Genbank schließt auf Landesebene eine Lücke im Artenschutz und trägt somit zur Umsetzung der Bayerischen Biodiversitätsstrategie und der Globalen Strategie zum Schutz der Pflanzen (GSPC) bei.

Als Zielarten wurden die 344 Arten der Prioritären Liste Bayerns (Woschée 2009) bestimmt und um weitere Arten des Alpenraums ergänzt. Darüber hinaus werden jedoch auch regionale Besonderheiten berücksichtigt.

Da das Projekt auf 5 Jahre beschränkt wurde, ist die Überführung von einem Projektstatus hin zu einer festen Institution und somit die langfristige Sicherung des eingelagerten Saatguts ein wichtiges Ziel.
Samen und Keimling von Coronopus squamatus

Gefährdungssituation

Weltweit gilt derzeit jede vierte Pflanzenart als bedroht (zwischen 60.000 und 100.000 Arten). Sind solche globale Einschätzungen aufgrund Ihrer aufwändigen Erfassung nur schwer abschätzbar, gibt es für den europäischen Raum konkretere Zahlen. In den meisten mitteleuropäischen Ländern werden seit mehreren Jahrzehnten Rote-Listen gefährdeter Farn- und Blütenpflanzen geführt. Aus diesen geht hervor vor allem in Zentraleuropa ein hoher Anteil an Pflanzen (24 - 45%) gefährdet ist.

Genaue Daten für Deutschland liefert das Bundesamt für Naturschutz. Demzufolge sind rund 40% der untersuchten Pflanzenarten als gefährdet einzustufen 4% davon gelten als verschollen oder ausgestorben (Ludwig & Schnittler 1996).
Link: BfN


Eine aktuellere Version einer Roten Liste aus dem Jahr 2003 zeigt für den Freistaat Bayern, dass auch hier mindestens 40% der heimischen Pflanzen gefährdet sind (Scheuerer & Ahlmer 2003).
Link: LfU


Eine weitere Rote Liste bewertet die in Deutschland vorkommenden Biotoptypen hinsichtlich ihrer Gefährdung. Die Liste von 2006 stuft dabei über zwei Drittel (72,5%) der insgesamt 690 Biotoptypen und damit auch ihr gesamtes Arteninventar als gefährdet ein (Riecken et al. 2006).
Link: BfN
Gefährdete Pflanzensippen in Europa
Gefährdete Pflanzensippen in Deutschland
Gefährdete Pflanzensippen in Bayern

Gefährdungsursachen

Zu den Hauptursachen für den Rückgang der globalen Artenvielfalt zählen weltweit gesehen vor allem Landnutzungswandel und Ausbeutung. Hinzu kommen die schwer abschätzbaren Auswirkungen des Klimawandels.

Während in Mitteleuropa noch vor hundert Jahren aufgrund der vielfältigen Landnutzung der Kulturlandschaft diverse z.T. kleinräumige Lebensräume für unterschiedlichste Pflanzen- und Tierarten vorherrschten, hat sich durch den Landnutzungswandel und die Monotonisierung die heutige Situation stark gewandelt. Die Hauptursachen für die Gefährdung der bayerischen Flora lassen folgend zusammenfassen:
  • direkte Zerstörung und Fragmentierung der Landschaft (Straßen-, Siedlungsbau) und damit Einschränkung des Lebensraumes
  • Wasserbau (Verhinderung der natürlichen Gewässerdynamik durch Flussbegradigungen, Wasserstandsregulierungen, Verbauung)
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Vegetationskarte des Donaustaufer Altwasser-Komplexes. Zustand 1978 (links) und 2010 (rechts). Das bunte Mosaik aus Pflanzengesellschaften von 1978 ist unwiederbringlich verloren gegangen.
Grafiken: P. Glaab
  • Standortveränderungen (Eingriffe in den Wasserhaushalt, Schad- und Nährstoffeinträge)
  • Änderungen der landwirtschaftlichen Nutzung. Aufgabe extensiver Landwirtschaft auf meist ökologisch wertvollen Grenzertragsstandorten zugunsten von intensiver Landwirtschaft mit starkem Dünge- und Spritzmitteleinsatz, Übernutzung und Monokultur. Entwässerung von Feuchtwiesen und Mooren, Aufgabe der Nutzung von Grenzertragsstandorten wie Magerrasen oder Bergwiesen oder Heiden.
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Beispiel für den Landnutzungswandel: Bildvergleich 1954 (links) und 1985 (rechts)
Fotos: A. Ringler
  • Änderung der forstwirtschaftlichen Nutzung. Aufgabe der Waldweide, nicht standortgerechte Baumarten, Verhinderung von Totholz, stattdessen Monokulturen und hocheffiziente Ernteverfahren
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Beispiel für den Landnutzungswandel: Bildvergleich 1956 (links) und 1985 (rechts). Die ehemals extensive Streuwiesenlandschaft wurde durch eine Fichtenaufforstung ersetzt.
Fotos: A. Ringler

Schutz

Um dem weiteren Verlust pflanzengenetischer Ressourcen entgegen zu steuern, wurden auf internationaler wie nationaler Ebene Beschlüsse zum Schutz der Biodiversität verabschiedet.


CBD-Abkommen (Rio 1992)

Übereinkommen zur Sicherung der biologischen Vielfalt, deren nachhaltige Nutzung und einer gerechten Aufteilung der resultierenden Vorteile.
  • Artikel 8a: Schaffung eines Systems von Schutzgebieten zur Bewahrung der biologischen Vielfalt.
  • Artikel 8d: Schutz von Ökosystemen und natürlichen Lebensräumen und die Erhaltung lebensfähiger Populationen.
  • Artikel 9b: Schaffung und Unterhaltung von Einrichtungen zur ex situ Erhaltung und Erforschung von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen
Logo des Rio 1992 CBD-Abkommen
Berner Konvention (1979)

  • Artikel 1: Übereinkommen zur Erhaltung der europäischen wildlebenden Pflanzen und Tiere und ihrer natürlichen Lebensräume.
  • Artikel 3: Stärkung des Umweltbewusstseins und Information über die Not-wendigkeit des Artenschutzes.
  • Artikel 5: Artenschutz (Pflanzen). Die Vertragsstaaten sind verpflichtet alle geeigneten Maßnahmen zu ergreifen um den Schutz der Anhang_I-Arten sicherstellen zu können. Auch die Lebensräume dieser Arten stehen unter strengem Schutz.
Logo der Berner Konvention von 1979
Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (1992, zuletzt geändert 2006)

Ziel der Richtlinie ist es, wildlebende Arten und deren Lebensräume zu sichern und zu schützen. Darüber hinaus sollen die Lebensräume europaweit vernetzt werden, um ökologische Wechselbeziehungen (Ausbreitungs- und Wiederbesiedlungs-prozesse) zu ermöglichen. Die FFH-Richtlinie bildet dabei die Grundlage für den Aufbau des europäischen Schutzgebetsverbunds "Natura 2000". Sie umfasst auch 41 Farn- und Blütenpflanzen, die somit unter besonderem Rechtsschutz der EU stehen.
In Deutschland nahmen 4.621 FFH-Gebiete im Jahr 2010 insgesamt 9,3 % der terrestrischen und 37,4 % der marinen Fläche Deutschlands ein.
Link: FFH-Richtlinie
Link: BfN
Logo der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie
Nationale Strategie zur biologischen Vielfalt (2007)

Erste umfassende Biodiversitätsstrategie Deutschlands. "Mit dem Leitbild einer nachhaltigen Entwicklung soll der Umwelt- und Naturschutz als gemeinsame Aufgabe von Staat, Bürgerinnen und Bürgern und Wirtschaft umgesetzt werden."

Unter anderem sollen folgende Ziele erreicht werden:
  • B 1.1.2 Artenvielfalt: Bis 2010 den Rückgang der heute vorhandenen Vielfalt aufhalten. Reduktion des Anteils der vom Aussterben bedrohten oder stark gefährdeten Arten. Bis 2020 soll sich ein Großteil Rote-Liste-Arten um eine Gefährdungskategorie verbessern.
  • B 1.1.3 Lebensraumvielfalt: Bis 2020 soll sich auf 2% der Fläche Deutschland eine ungestörte Wildnis entwickeln können. Ein repräsentatives und funktionsfähiges System vernetzter Biotope soll bis 2010 auf 10% der Landesfläche entstehen. Bis 2010 soll der Rückgang gefährdeter Lebensraumtypen aufgehalten werden und in der Folgezeit sollen die stark gefährdeten Typen an Fläche und Anzahl wieder zu.
  • B 1.1.4 Genetische Vielfalt: Bis 2010 ist der Verlust der genetischen Vielfalt aufzuhalten, die natürliche genetische Vielfalt wildlebender Populationen langfristig gesichert und vor Beeinträchtigungen durch invasive gebietsfremde Arten oder Zuchtformen geschützt. Genetisches Material soll dabei auch in Genbanken gesichert werden.
Link: BMU
Logo der Nationale Strategie zur biologischen Vielfalt
Bayerische Biodiversitätsstrategie (2008)

  • Sicherung der Arten- und Sortenvielfalt: Verbesserung der Gefährdungs-situation um wenigstens eine Stufe für mehr als 50% der Rote-Liste-Arten bis 2020.
  • Erhalt von Lebensräumen: Vervollständigung des Biotopnetzes um biologische Vielfalt umfassend und dauerhaft zu erhalten. Renaturierung von Mooren und Fließgewässern, Reduktion des Flächenverbrauchs durch Siedlung und Verkehr.
  • Verbesserung der Durchlässigkeit von Wanderbarrieren (Straßen, Schienen).
  • Vermittlung und Vertiefung von Umweltwissen: Neben schulischer und außerschulischer Bildung soll verstärkt die Bedeutung biologischer Vielfalt vermittelt werden. Auch im Bereich Forschung soll die Erhaltung von Arten in Genbanken weiter ausgebaut werden.
Logo der Bayerischen Biodiversitätsstrategie
Nagoya 2010
Global Strategy for Plant Conservation 2011-2020 (überarbeitet Beschluss X/17)

  • Ziel 5: 75% der für die Pflanzendiversität wichtigsten Flächen jedes Ökosystems sollen durch effektives Management, welches sowohl Pflanzen selbst als auch deren genetische Variabilität sichert, geschützt werden.
  • Ziel 7: Mindestens 75% aller weltweit gefährdeten Pflanzen sollen in situ geschützt werden
  • Ziel 8: Mindestens 75% der gefährdeten Pflanzenarten sollen in zugänglichen ex situ Sammlungen erhalten werden, vorzugsweise im Herkunftsland. 20% davon sollen in Wiederansiedlungs- und Wiederherstellungsprogrammen einbezogen werden
  • Ziel 14: Die Bedeutung von Biodiversität und deren Erhalt soll über Bildungseinrichtungen und über Öffentlichkeitsarbeit vermittelt werden.
  • Ziel 15: Um die Ziele der GSPC erreichen zu können, müssen ausreichend viele Einrichtungen geschaffen werden.
Logo der COP10 Konferenz 2010 in Nagoya, Japan

Ex situ- Erhaltung

Die Begriffe in situ und ex situ werden im Naturschutz oft gegensätzlich verwendet. Während in situ den Erhalt von Pflanzen innerhalb ihrer natürlichen Lebensräume (z.B. Naturschutzgebieten) beschreibt, sichert der ex situ- Schutz Pflanzen außerhalb ihrer Lebensräume (z.B. in botanischen Gärten und Genbanken). Ex situ- Maßnahmen sind oft die einzige Möglichkeit einzelne Populationen vor dem Aussterben zu bewahren wenn ein in situ- Schutz nicht (mehr) möglich oder unwirksam ist oder falsch durchgeführt wurde. Eine wichtige Rolle kann die ex situ- Erhaltung bei der Etablierung von Jungpflanzen einnehmen, wenn z.B. botanische Gärten die Vor-Aufzucht seltener oder gefährdeter Pflanzen übernehmen.

Kritik am ex situ- Schutz
Kritisiert wird der ex situ- Artenschutz häufig aufgrund der Problematik, dass nur große Sammlungen ein hohe genetische Diversität einer Population aufrecht erhalten können. Hinzu kommt bei lebenden Kulturen die Gefahr genetischer Veränderungen als Folge der Vermehrung im botanischen Garten. Dem könnte jedoch mit ausreichenden finanziellen Mitteln problemlos begegnet werden.
Im Gegensatz dazu sind derartige Gefahren für die pflanzengenetische Vielfalt ebenso wie eine Anfälligkeit für Pflanzenkrankheiten oder Schädlingsbefall bei der ex situ- Erhaltungstechnik Genbank sehr gering oder nicht vorhanden.

Enge Zusammenarbeit
Im Idealfall findet bei gefährdeten Pflanzenpopulationen eine Zusammenarbeit zwischen in situ- und ex situ- Schutz statt. Die Sicherung von Saatgut in der Genbank (inklusive wissenschaftlicher Begleituntersuchungen wie Eignung und Qualität des Saatguts) dient als "Lebensversicherung" der Art und als Möglichkeit, auf kleinstem Raum eine sehr große genetische Vielfalt zu konservieren. Die Aufzucht und Vermehrung von Pflanzen aus dem Saatgut im botanischen Garten kann die jeweilige Population und damit den in situ- Schutz stärken, der den Lebensraum optimal erhalten soll.

In der Genbank Bayern Arche werden Pflanzen aus keimungsökologischen Untersuchungen im botanischen Garten der Universität Regensburg kultiviert, um diese seltenen Pflanzen auch einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Des Weiteren werden im botanischen Garten Pflanzen für die Saatgutgewinnung und Vermehrung angezogen, wenn nur wenig Samen aus dem Naturstandort entnommen werden können.
Jungpflanzen einer Erhaltungskultur von Cochlearia bavarica