Expositionsmonitoring zu Bt-Mais in Brandenburg Ergebnisse des Pollenmonitorings im FFH-Schutzgebiet Ruhlsdorfer Bruch 2007

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1 Tagung Agrogentechnik und biologische Vielfalt, Int. Naturschutzakademie des BfN, Insel Vilm Expositionsmonitoring zu Bt-Mais in Brandenburg Ergebnisse des Pollenmonitorings im FFH-Schutzgebiet Ruhlsdorfer Bruch 2007 Frieder Hofmann TIEM Integrierte Umweltüberwachung GbR Im Auftrag für das Landesumweltamt Brandenburg Träger: Naturschutzbund Deutschland e.v. (NABU)

2 Hintergrund Großer Feuerfalter Lycaena dispersa Anbau von Bt-Mais Mon 810 in der Umgebung und im Schutzgebiet NSG/FFH-Gebiet Lebensraum seltener und geschützter Schmetterlingsarten und anderer NZO Konflikt Sumpfhornklee-Widderchen Zygaena trifolii Schmetterlingsbilder: W. Schön Einerseits soll der Anbau von Mais und Bt-Mais ermöglicht werden, andererseits ist zu gewährleisten, dass eine Gefährdung geschützter Schmetterlinge oder anderer NZO im Schutzgebiet durch den Anbau auszuschliessen ist, z.b. über eine Exposition mit dem toxinhaltigen Bt-Maispollen.

3 Aufgabenstellung dieser Untersuchung Durchführung eines Pollenmonitorings im Ruhlsdorfer Bruch mit technischen und biologischen Pollensammlern Fragestellungen: 1. Inwieweit sind Maispolleneinträge in das Schutzgebiet per Windrift aus den Feldern festzustellen? Erfassung von Maispollenfluss und Deposition mit dem nach VDI-RL 4330 Bl. 3 standardisierten technischen Pollensammler PMF. Maisfeld Polleneintrag per Winddrift NSG 2. Inwieweit besteht eine Exposition von NZO aus dem Schutzgebiet dadurch, dass diese aktiv umliegende Maisfelder auf Nahrungssuche anfliegen und Maispollen sammeln? Maispollensammlung mit Völkern der Honigbiene nach VDI-RL 4330 Bl.4 als Indikator für NZO. Pollenexposition durch Sammelflug von NZO Maisfeld NSG 3. Ergänzend soll untersucht werden, ob unter der Anbausituation von 2007 mit einem Schutzabstand von 100 m transgener Maispollen in den Pollensammlerproben nachweisbar ist. GVO-Anteil bei 100 m Abstand?

4 Maispollen Ausbreitung Zea maize Pollen: Ø µm Mais ist ein Windblütler und produziert enorme Mengen an Pollen: ~25 Millionen Pollen/Pflanze ~10 12 Pollen/ha Sedimentationsgeschwindigkeit in ruhiger Luft: v s ~ 0.2 m/s Bei einer mittleren Windgeschwindigkeit von: U ~ 2 m/s U = 2 m/s Höhe einer Maispflanze (männl. Blütenstand): ~2.5 m Maispollen sollten sich theoretisch nach ~ 25 m im Schnitt niederschlagen. Messungen ergaben jedoch hier Widersprüche, Maispollen wurde in weitaus größere Entfernungsbereiche nachgewiesen. Es gibt allerdings einen erheblichen Mangel an vergleichbaren Daten v.a. im Entfernungsbereich über 50 m (Aylor 2003). v s = 0.2 m/s

5 VDI: Standardization Projects in the Field of GMO-Monitoring VDI Guidelines VDI 4330: Monitoring the Effects of Genetically Modified Organisms Part 14: Insect Resistance Bt Advisory Board Part 15: Soil Organisms Part 13: Butterfly-Monit. Part 12: Soils; Microbial Comm. Part 1 GMO-Monitoring. Basics and Strategy Ecological Effects Part 11: Soils; Mol. Ecol. ELISA Part 10: Floristic Mapping Sources of GMO Part 9: Vegetation Surveys Part 2: Sampling Design Exposure GMO - Pollenmonitoring Part 3: Technical Sampling of Pollen (PMF/Sigma-2) Part 4: Biological Sampling of Pollen (Honey bees) GMO Detection Methods Part 4: PCR; Sampling Part 5: PCR; Extraction Part 7: PCR; Qualitative Methods Part 8: PCR; Quantitative Methods Entwicklung und Validierung über 2 Bund-Länder-FuE-Vorhaben, Freilandmessungen seit 2001, VDI-Richtlinie Dez. 2006/ Jan CEN-TC 264 WG29

6 Technische Pollensammlung mit Pollenmassenfilter PMF / Sigma-2 Exposition über Blühzeitraum Aerosole >10 µm Pollen µm Punktsammlung Erfassung abhängig von Winddrift, d.h. relativer Lage des Messortes zur Quelle, Meteorologie und Topografie Repräsentiert Polleneintrag am Messort Quantitative mikroskopische Pollenanalyse Quantifizierung des Maispolleneintrages am Standort Maispollenfluss und deposition in n/m²t am Messort Quantitative DNA-Analyse per PCR (TaqMan) Quantifizierung von Mais-DNA und transgener DNA MON 810 Anteil Maispollen aus Bt- Mais MON 810 Anbau in Polleneintrag am Messort

7 Biologische Pollensammlung mit Völkern der Honigbiene Raumsammlung Erfassung abhängig von biologischen Faktoren wie Sammelaktivität, Trachtangebot, Blütenpräferenz Repräsentiert das Vorkommen blühender Pflanzen in der Umgebung VDI-RL 4330 Bl. 4, Dez Matrix für Mais: Pollenhöschen Sammlung intermittierend an 11 von 25 Tagen Mitte Juli Mitte August Quantitative mikroskopische Pollenanalyse Quantifizierung der Maispollen in den Höschen Anzahl gesammelter Maispollen aus Maisanbau im Sammelareal Quantitative DNA-Analyse per PCR Quantifizierung von Mais-DNA und transgener DNA MON 810 Anteil Maispollen aus Bt- Mais MON 810 Anbau im Sammelareal Pollenhöschen

8 Pollenmonitoring at the nature reserve Ruhlsdorfer Bruch (Brandenburg) in 2007 regarding effects by growth of Bt-Maize in the vicinity Bt- Mais MON 810 gemeldeter Anbau 2007 Gmrk Hohenstein mittl. Anteil am Maisanbau Pict.: W. Schön >100 ha ~20%

9 Ergebnisse zu Maispollenfluss und Deposition aus der technischen Pollensammlung im Ruhlsdorfer Bruch Expositionszeitraum T umfasst Blühzeitraum An allen Messstandorten im Ruhlsdorfer Bruch wurden erhebliche Maispolleneinträge festgestellt. Die Pollendepositionen erreichten Werte von 1,75 Millionen Maispollen/m² im Nahbereich. Selbst an dem 120 m entfernten, mitten im Schutzgebiet gelegenen Standort, wurden noch Maispollen/m² nachgewiesen

10 Einordnung der Ergebnisse aus dem Ruhlsdorfer Bruch in überregionale Erhebungen (Hofmann 2007) Die Ergebnisse zeigen, dass die Messwerte zur Maispollendeposition aus dem Ruhlsdorfer Bruch in 2007 einen ähnlichen Abstandstrend wie die überregionale Erhebungen aufweisen und sich in die Regressionsbeziehung einfügen, die Einträge hierbei im Mittel allerdings überdurchschnittlich ausfallen. Mögliche Gründe dafür sind in der Größe der Maisfelder (>10 ha), der geographischen Anordnung zwischen Maisfeld und Schutzgebiet (Leelage, tieferes Bruch, Thermik) sowie dem Verlauf von Witterung und Maisblüte in 2007 zu suchen

11 Ergebnisse zu den gesammelten Maispollen in den Pollenhöschen Tagesfänge der Höschen Standortbereich 1 Standortbereich 2 Standortbereich 3 Probe Maisanteil Probe Maisanteil Probe Maisanteil g % g % g % ,0 0,0% 1,7 1,0% 6,4 0,5% ,3 2,5% 53,1 2,0% 40,9 0,5% ,4 1,0% 31,8 2,8% 16,2 20,0% ,0 3,5% 52,5 1,1% 16,9 15,0% ,3 2,0% 14,8 3,0% 1,5 5,0% ,8 1,0% 67,5 1,0% 45,7 4,0% ,1 4,0% 95,1 0,0% 18,9 1,5% ,1 0,5% 125,2 0,5% 23,6 1,0% ,9 0,5% 68,8 0,1% 24,7 0,3% ,3 0,0% 66,7 0,0% 30,7 0,3% ,2 0,0% 62,2 0,5% 34,6 1,0% Standortprobe 176 g 639 g 260 g Anteil Die Maispollenhöschen Ergebnisse der mikroskopischen Pollenanalyse 0,3% der Bienenhöschen 0,1% belegen, dass die Bienen an 0,3% allen in % drei Standorten Maispollen sammeln. Wenngleich Mais nicht die Haupttracht darstellt, ergaben sich auf Anzahl Grund Maispollen der großen in Sammelleistung der Bienen über den Blühzeitraum erhebliche Mengen an Maispollen, der Probe (11 Tage) die eingetragen wurden geschätzte Anzahl Maispollen über Sammelzeitraum (25 Tage)

12 Ergebnisse der PCR-Analysen zum Anteil Maispollen aus Bt-MON 810 Anbau in den Pollenproben Quantitative PCR TaqMan: Genetic ID (Europe) AG Impetus GmbH&Co. Bioscience KG Übereinstimmende PCR-Ergebnisse beider Labors Nachweis von Bt-MON 810 an allen Standorten Übereinstimmung in Aerosolproben und Pollenhöschen

13 Zusammengefasste Ergebnisse der PCR-Analysen in den Maispollenproben DNA-Nachweis quantitative PCR TaqMan Standortbereich 1 Standortbereich 2 Standortbereich 3 Biologische Pollensammlung: Honigbiene Höschenpollen Mais-DNA: positiv MON 810: positiv 49 % GVO-Anteil Mais-DNA: positiv MON 810: positiv 11 % GVO-Anteil Mais-DNA: positiv MON 810: positiv 3 % GVO-Anteil Mais-DNA: positiv Mais-DNA: positiv Technische Pollensammlung: PMF Bioaerosolprobe MON 810: positiv 31 % GVO-Anteil 5 m: 9 % 26 m: 40 % 120 m: 44 % MON 810: positiv 12 % GVO-Anteil (20 m: 7 %) 60 m: 16 % Die Ergebnisse belegen, dass unter den Anbaubedingungen von 2007 ein erheblicher Eintrag von Bt-Maispollen in das Schutzgebiet bestanden hat. Quantitative PCR TaqMan, Parallelanalyse über zwei Labors: Genetic ID (Europe) AG, Impetus GmbH&Co. Bioscience KG

14 Zusammenfassende Bewertung 1. Die durchgeführten Messungen mit den technischen Pollensammlern belegen, dass an allen Standorten erhebliche Maispollendepositionen festzustellen waren. 2. Die Messungen mit der biologischen Sammlerin Honigbiene belegen, dass die Bienen an allen drei Standorten Maispollen in großen Anzahlen sammeln. 3. Die molekularbiologischen PCR-Analysen belegen, dass an allen Standortbereichen Mais-DNA als auch transgene DNA des Bt-Mais Mon 810 nachzuweisen waren. 4. Bei einem Schutzabstand von 100 m sind Expositionen von Maispollen mit Bt- MON 810 Anteilen im Schutzgebiet festgestellt worden, so dass eine Gefährdung empfindlicher und geschützter NZO nicht ausgeschlossen werden kann.

15 Empfehlungen für schutzgebietsbezogene Maßnahmen 1. Eintrag von Bt-Maispollen ins Schutzgebiet gemäß Vorsorgeprinzip vermeiden Da weder die vorhandene Datenlage für eine hinreichende allgemeine ökotoxikologische Risikobewertung von Bt- MON810 noch spezifische Erkenntnisse zu den im Schutzgebiet vorkommenden Schmetterlingsarten vorliegen, ist dem Vorsorgeprinzip entsprechend die Exposition zu minieren und der Eintrag von Bt-Maispollen im Ruhlsdorfer weitestgehend zu vermeiden, indem die technisch höchstmöglichen Abstände im Gebiet für den Bt-Maisanbau anzustreben sind. Hierbei ist mindestens jedoch ein Schutzabstand wie folgend einzuhalten: 2. Schutzabstand 1000 Meter, Exposition als Regelinstrument Als Schutzabstand wurde von Felke & Langenbruch (2005) m für Naturschutzgebiete mit entsprechenden Faltervorkommen empfohlen, wenn keine spezifischen Toxizitätsdaten vorliegen. Dies ist hier der Fall. Bei m Abstand ist gemäß der Ergebnisse im Mittel noch mit 2,8 Maispollen/cm² (28.000/m²) zu rechnen, eine Dosis, bei der Wirkungen nicht sicher ausgeschlossen werden können. Bei m Abstand ist nach der statistischen Auswertung mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% auszuschließen, dass Maispollendepositionen über /m² (10/cm²) auftreten. Im Mittel wird empfohlen, dass an keiner Stelle des Schutzgebietes eine Obergrenze für den mittleren Polleneintrag von Maispollen/m² Deposition (PMF) überschritten wird. 3. Überwachung der Exposition und Prüfung der Angemessenheit der Schutzabstände 4. Erkenntnislücken bearbeiten 5. Prüfung, inwieweit andere NZO und ÖS (z.b. Gewässer) betroffen sind 6. Festlegung von praktikablen Maßnahmen im Vollzug zum Schutz gemäß Vorsorgeprinzip

16 Mitwirkende Steffi Ober NABU U. Schlechtriemen TIEM U. Kuhn Büro Kuhn N. Wedl Büro Wedel W. v.d. Ohe. K. v.d. Ohe Nds. Landesinstitut für Bienenkunde J. Radtke Länderinstitut für Bienenkunde BBG E. Müller, A. Kalchschmid Genetic ID (Europe) AG L. Kruse, R. Epp Impetus GmbH & Co. Bioscience KG R. Vögel, H. Kretschmer, W. Kratz LUA Brandenburg Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit