Alte landwirtschaftliche Strategie verspricht Klimaresilienz

Morgan Ruelle lebte 2011 in den abgelegenen Bergen Äthiopiens und forschte an seiner Dissertation über Lebensmittelvielfalt, als er immer wieder von einer Nutzpflanze hörte, die ihn verwirrte.

Die Bauern erwähnten wiederholt ein Getreide namens „duragna“ auf Amharisch, für das es im Englischen keine Entsprechung gab. „Sie sagten immer wieder: ‚Nun, es ist nicht wirklich Weizen, es ist nicht wirklich Gerste'“, sagt Ruelle. „Ich war einige Wochen lang nur irgendwie ratlos.“

Schließlich erklärte ein Bauer, dass Duragna eigentlich eine Mischung aus Weizen und Gerste und manchmal auch anderen Körnern war, die zusammen gepflanzt wurden, und nicht eine Getreidesorte, die in geordneten Reihen gesät wurde.

Er war über einen der wenigen Orte auf der Welt gestolpert, wo Bauern noch Maslins säen, oder Getreidemischungen, die Reis, Hirse, Weizen, Roggen, Gerste, Triticale, Emmer und mehr enthalten können.

Das Wissen, das die Bauern mit Ruelle teilten, führte zu einem Artikel von aktuellen und ehemaligen Cornell-Forschern, der darauf hindeutet, dass Maslins, die Menschen seit Jahrtausenden ernähren, aber jetzt weitgehend vergessen sind, die einzigartige Fähigkeit haben, sich in Echtzeit an zunehmend unvorhersehbare und extreme Wetterbedingungen anzupassen, die durch verursacht werden Klimawandel.

Die Forschung verbindet frühere Arbeiten in Agronomie, Ethnographie, Archäologie, Geschichte und Ökologie. Es zeigt, dass Maslins – von einem lateinischen Wort für „gemischt“ – seit mehr als 3.000 Jahren und in mindestens 27 Ländern verwendet werden, von Nordafrika über Europa und Asien bis hin zu Nordamerika. Wilde Maslins haben möglicherweise sogar zur Landwirtschaft geführt.

„Subsistenzlandwirte auf der ganzen Welt verwalten und mindern Risiken auf ihren Farmen seit Tausenden und Abertausenden von Jahren und haben dafür diese lokal angepassten Strategien entwickelt“, sagt der ehemalige Cornell-Postdoktorand Alex McAlvay, der Erstautor der Arbeit und jetzt Forscher bei der Botanische Garten von New York. „Wir können viel von ihnen lernen, gerade jetzt in Zeiten des Klimawandels.“

Schneller als die Evolution

Zuerst dachte Ruelle – jetzt Assistenzprofessor für Umweltwissenschaften und -politik an der Clark University –, dass Landwirte Maslins zusammen anbauen und dann die Bestandteile während der Ernte trennen – ganz einfach mit anderen gemischten Anpflanzungen wie Ackerbohnen, die hoch und niedrig wachsen -Erbsenanbau. Aber Weizen und Gerste? „Ich konnte mir nicht vorstellen, dass sie durchs Feld gehen und sagen, das ist Weizen, das ist Gerste. Das erschien mir einfach sehr schwierig.“

Dann begann er zu verstehen, warum Landwirte die Mischung als eine einzige Kultur betrachten. Frauen begannen ihm zu erzählen, dass sie daraus Brot, Bier, Injera – einen Pfannkuchen aus Sauerteig – und Kollo, einen beliebten Snack aus geröstetem Getreide, Hülsenfrüchten und Ölsaaten, herstellen. Weizen und Gerste werden gemeinsam gepflanzt, gemeinsam geerntet, zubereitet und gemeinsam verzehrt.

„Wir dachten sofort, die Proportionen [of wheat and barley] muss sich von Jahr zu Jahr ändern“, sagt Ruelle. „Es ist diese sich ständig weiterentwickelnde, reaktionsfähige Einheit. Es operiert alleine außerhalb der Kontrolle des Landwirts, um auf alle möglichen Bedingungen zu reagieren.“

Wenn zum Beispiel ein ungewöhnlich starker Regen die Hälfte der Pflanzen zerstört, sind die noch stehenden Pflanzen gut an dieses Regenereignis angepasst, sagt Anna DiPaola, Doktorandin und Mitautorin der Arbeit. „Die Natur gibt dem Landwirt Feedback und sagt: ‚Das ist gut angepasst. Pflanzen Sie das wieder.'“

Und wenn eine Dürre es zu einem schlechten Jahr für Weizen macht, wird Gerste, die tendenziell dürreresistenter ist, dies ausgleichen und einen besseren Ertrag produzieren, sagt Ruelle. „Also egal was passiert, du wirst damit Brot backen können.“

McAlvay fand Landwirte, die diesen Vorteil während einer Recherche im Land Georgia lobten. Auf ihrer ersten Exkursion dorthin im Sommer 2022 sprach er mit einem Priester, der eine Mischung aus Weizen und Gerste anbaute, die er für heilige Sakramente und kirchliche Feste verwendet. „Er sagte: ‚Wenn das eine versagt, haben wir wenigstens das andere.‘ Der Übersetzer verwendete genau die gleichen Worte wie der Übersetzer in Äthiopien. Ich dachte: ‚Wow, das ist ein Phänomen‘“, sagt McAlvay.

Die Mischungsverhältnisse verändern sich von Jahr zu Jahr und passen sich automatisch den jeweiligen Wachstumsbedingungen an. Wenn ein Gebiet zunehmend trockener wird, wächst der Weizen nicht so gut, und das Saatgut, das der Landwirt für die nächste Aussaat aufhebt, enthält automatisch weniger Weizen und mehr Gerste, sagt McAlvay.

„Das ist schneller als die Evolution. Wenn man nur eine schwache Sorte hätte, würde es lange dauern, sich anzupassen“, sagt er. „Aber wenn Sie mehrere Arten und mehrere Sorten haben, können diese Verschiebungen sehr schnell erfolgen.“

Diese Kapazität macht Maslins zu einer perfekten Strategie für den Umgang mit dem Klimawandel – vor allem, weil sie auf eine Art und Weise direkter skalierbar sind, wie es andere Polykulturen nicht sind. Neue Maschinen würden benötigt, um Bohnen und Mais zu ernten, die zusammen angebaut werden. „Aber wir haben schon lange die Technologie, um diese Körner zu ernten“, sagt McAlvay.

Darüber hinaus haben die Forscher die Landwirte ermutigt, sich an zukünftige Durchschnittsbedingungen anzupassen, ob wärmer oder trockener, sagt Ruelle. „Aber ich mache mir viel mehr Sorgen über die zunehmenden Wetterschwankungen und die Landwirte, die sich mit einem wirklich heißen Jahr, gefolgt von einem wirklich kühlen Jahr, oder einer späten Saison, gefolgt von einer frühen Saison, auseinandersetzen müssen“, sagt er. „Ich höre Bauern in Äthiopien sagen: Ich weiß nicht, was ich tun soll – das Wetter ist jetzt so unberechenbar.“

Maslins könnte Landwirten helfen, unter einer breiteren Palette von Bedingungen erfolgreich zu sein, sagt er. „Wir schärfen das Bewusstsein für ein indigenes System, das Landwirten hilft, mit Schwankungen umzugehen.“

Eine uralte Strategie

Obwohl die Strategie der Aussaat von Maslins einst so weit verbreitet war, ist sie unter dem Radar geflogen, sagt die Krankheitsökologin und Agrarökologin Alison Power, Professorin für Ökologie und Evolutionsbiologie am College of Agriculture and Life Sciences und Mitautorin des Artikels. Ruelle und McAlvay waren Postdocs in ihrem Labor.

Power war mit dem Konzept erst in Berührung gekommen, als sie Ruelles Dissertation als Beraterin seines Ausschusses gelesen hatte, obwohl sie seit den frühen 1980er Jahren auf diesem Gebiet tätig war. „Ich sagte: ‚Was tun sie?'“, erinnert sich Power. „Das Überraschendste für mich war, dass es so weit zurückreicht und dass es eine so weit verbreitete Praxis ist, die bis heute in mehreren Teilen der Welt anhält“, sagt sie. „Die meisten von uns in der Agrarökologie-Community waren sich dessen nicht bewusst.“

Sie schreibt Zemede Asfaw, einem Professor für Ethnobotanik an der Universität Addis Abeba, zu, dass er dem Cornell-Team und anderen geholfen hat, die Praxis zu verstehen.

Obwohl Maslins heute nicht sehr bekannt sind, könnten sie in der Wildnis zusammengewachsen sein und die Grundlage der Landwirtschaft im Fruchtbaren Halbmond gebildet haben, sagen die Forscher. Es gibt Hinweise darauf, dass Menschen vor der Domestizierung dieser Pflanzen Mischungen der wilden Versionen angebaut haben, sagt McAlvay. Wildes Einkorn und wilder Emmer wachsen zusammen, ebenso wilde Gerste, wilder Roggen und wilder Hafer. „Ich habe mit einigen israelischen Wissenschaftlern gesprochen, die sagten, dass sie niemals wilden Weizen ohne wilde Gerste finden“, sagt McAlvay. „Diese Körner haben sich seit vielen, vielen tausend Jahren gemeinsam entwickelt.“

Neben der menschlichen Nahrung wurden Maslins in großem Umfang als Viehfutter verwendet. Gerste-Hafer-, Hafer-Roggen- und Hafer-Weizen-Mischungen wurden mindestens bis 1889 in Nordamerika angebaut.

Maslins gerieten ab dem 18. Jahrhundert in Ungnade – nicht weil sie nicht funktionierten, sondern wegen der Mechanisierung von Erntemaschinen und der wissenschaftlichen Landwirtschaft, die die Bauern ermutigte, eine einheitliche Getreidesorte anzubauen, um ein einheitliches Produkt für die Industriellen herzustellen Nahrungsmittelindustrie.

Aber die Praxis wird heute in Eritrea, Indien, Georgien, Griechenland und Äthiopien fortgesetzt. Im Sudan bauen Bauern eine Mischung aus Reis und Sorghum in Gebieten an, die vorhersehbar überschwemmt werden; Reis wächst in überschwemmten Gebieten und Sorghum wächst unter trockeneren Bedingungen.

Zusätzlich zu den Vorteilen der Klimaanpassung können Maslins im Vergleich zu Einzelkulturen größere und stabilere Erträge erzielen, sind toleranter gegenüber Dürre und widerstandsfähiger gegen Schädlinge und Unkräuter.

Das liegt daran, dass verschiedene Pflanzenarten unterschiedlich auf Stressbedingungen reagieren. Die unterschiedlichen Eigenschaften der Pflanzen, wie z. B. Höhe und Wurzeltiefe, und unterschiedliche ökologische Rollen bedeuten, dass die Pflanzen komplementär und nicht konkurrierend wachsen und Licht und unterirdische Ressourcen im Vergleich zu Einzelkulturen effizienter nutzen.

Eine Mischung aus eritreischem Weizen und Gerste übertraf in einem Feldversuch Weizen und Gerste aus alleiniger Ernte um 20 % bzw. 11 % und ergab eine höhere Mehlmenge pro Einheit im Vergleich zu reiner Gerste.

Laut Power bleiben viele Fragen zu Maslins offen. Bieten Maslins eine bessere Ernährung als Monokulturen? Könnten Maslin-Komponenten verwendet werden, um Umwelttrends zu verfolgen? Wie untermauern ökologische Mechanismen die Leistung von Maslins?

„Was wir gerne machen würden, sind Experimente, um die Vorstellung zu testen, dass diese auf alle Arten nützlich sein könnten, die wir in dem Papier vorschlagen“, sagt Power.

Die Feldarbeit in Äthiopien wurde aufgrund der COVID-19-Pandemie und des dortigen politischen Konflikts ausgesetzt.

Also begann das Team, seine Theorien näher an der Heimat zu testen – auf einer kleinen Cornell-Forschungsfarm in Freeville, New York.

Beten für Blattläuse

Anna DiPaola klappt ihren Laptop auf und startet eine PowerPoint-Präsentation, die das erste Kapitel ihrer Doktorarbeit werden wird. Sie startet ein Dia-Deck, das 66 geordnete Testparzellen mit einer Größe von 2 x 2 Metern zeigt, in denen sie auf der Testfarm in Freeville verschiedene Sorten und Kombinationen von Gerste und Weizen anbaut. „Ich wollte nordamerikanische Samen auf einem nordamerikanischen Feld pflanzen und sehen, ob das Konzept hier Bestand hat“, sagt sie.

Als Mitglied von Powers Labor testet sie, ob verschiedene Kombinationen von Weizen und Gerste resistenter gegen das Gerstengelbzwergvirus sind, das die wirtschaftlich wichtigen Nutzpflanzen Gerste, Hafer, Weizen, Mais, Triticale und Reis befällt. Das Virus kann die Blätter der Pflanze vergilben, die Wurzeln verkümmern, die Samenentwicklung verzögern, den Ertrag verringern und die Anfälligkeit der Pflanze für Pilze erhöhen.

Blattläuse tragen das Virus und übertragen es auf die Pflanzen, wenn sie den Pflanzensaft fressen. „Die meisten Landwirte hoffen nicht, dass Blattläuse ihre Ernte angreifen“, sagt DiPaola. „Ich habe für Blattläuse gebetet.“

Erkenntnisse aus ihrer Arbeit werden zu den bevorstehenden Forschungsarbeiten des Teams in Georgien und Äthiopien beitragen.

Ziel wird es sein, Landwirte zu fragen, wie und warum sie Maslins pflanzen, Samen zu sammeln und Hypothesen zu testen. Und sie werden Ernährungsanalysen durchführen, um zu verstehen, ob Mikronährstoffe durch das Anpflanzen von Monokulturen verloren gehen könnten.

„Für viele Menschen ist dies ein großer Teil der Ernährung“, sagt McAlvay. „Wenn Sie also nicht die schwarze Gerste, den roten Weizen und nur den weißen Weizen anbauen, fehlt Ihnen dann plötzlich Eisen oder einige dieser anderen Verbindungen? In Äthiopien gibt es bereits ein großes Problem mit dem versteckten Hungerproblem des Mikronährstoffmangels .“

Und sie untersuchen, ob Maslins noch mehr Vorteile im Zusammenhang mit dem Klimawandel bieten könnten.

Im Vergleich zu Monokulturen können Maslins mehr Biomasse produzieren – und mehr Kohlenstoff aufnehmen als Monokulturen – weil sie unterschiedliche Nährstoffe und Ebenen im Boden erschließen.

„Was mich begeistert, ist, dass Weizen die am dritthäufigsten angebaute Nutzpflanze der Welt ist, Millionen von Hektar“, sagt McAlvay. „Wenn Sie einen großen Teil dessen, was nur Weizen ist, in Weizen und Gerste umwandeln, könnten Sie tatsächlich einen Unterschied machen.“

Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Agronomie für nachhaltige Entwicklung.