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Ein neues mathematisches Modell zeigt, wie sich die Kosten für Landwirte verändern, wenn ihre Pflanzen eine Fungizid-Resistenz entwickeln. Konzipiert wurde es von einem internationalen Forschungsteam.
Fungizide sind Pflanzenschutzmittel, die Pilze oder deren Sporen abtöten. In der Landwirtschaft dienen die Mittel dazu, Pilzkrankheiten zu bekämpfen und Felderträge zu sichern. Der Nachteil: Bei übermäßigem Einsatz können sich resistente Krankheitserreger bilden und sogar angrenzende Felder befallen.
Ein internationales Forschungsteam hat ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem sich die ökonomischen und häufig auch versteckten Kosten einer Fungizid-Resistenz berechnen lassen. Daran beteiligt war unter anderem Chaitanya Gokhale, Professor für Theoretische Evolutionsbiologie an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Die Ergebnisse sind im Fachmagazin PLOS Sustainability and Transformation erschienen.
Für die Berechnungen nutzten die Forschenden ein Modell, mit dem sich die Ausbreitung von Pilzkrankheiten auf mehreren Feldern berechnen lässt. Kombiniert hat das Team dieses mit Analyse-Methoden aus den Wirtschaftswissenschaften.
Einen mathematischen Rahmen schaffen
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die ökonomischen Kosten einer Fungizid-Resistenz nicht so einfach zu ermitteln sind“, so der JMU-Professor. Die Studie ergab, dass je nach Kontext die Erträge steigen oder sinken können. Die höchsten Kosten einer Resistenz erzeugen Krankheitserreger, die eine mittlere Invasivität – also eine mittlere Fähigkeit sich in neue Gebiete auszubreiten – aufweisen.
„Wir haben festgestellt, dass die wirtschaftlichen Gesamtkosten zwar mit zunehmender Resistenz und größerem Ertragsverlust steigen, aber mit teuren Fungiziden tatsächlich sinken“, so Gokhale. Das Team konnte zudem mehrere biologische Faktoren ausmachen, die die Kosten beeinflussen. Zum einen ist der Grad der Resistenz innerhalb einer Erreger-Population wichtig. Zum anderen ist auch die grundlegende Reproduktionszahl eines Krankheitserregers entscheidend. Zusätzlich kommt es darauf an, wie viel Feldertrag durch eine Pilzinfektion verloren geht.
„Unsere Studie liefert den mathematischen Rahmen, mit dem politische Entscheidungsträger und Interessenvertreterinnen und -vertreter aus der Landwirtschaft arbeiten können“, so der Evolutionsbiologe. Auf dieser Basis ließen sich wirksame Maßnahmen zum nachhaltigen Einsatz von Fungiziden konzipieren. Dies wiederum könne dazu beitragen, die Erträge von Nutzpflanzen zu sichern, den unnötigen Einsatz von Chemikalien zu reduzieren und die langfristige Nahrungsmittelsicherheit zu gewährleisten.
Da es sich um ein theoretisches Modell handelt, ist der Appell an die Forschung eindeutig: „Künftige Datenerhebungen und empirische Studien werden dazu beitragen, unsere Erkenntnisse in der Praxis zu überprüfen“, meint Gokhale.
Eine internationale Kooperation
Neben dem JMU-Forscher waren an der Durchführung der Studie beteiligt: Dr. Alexey Mikaberidze, Universität Reading (England), Dr. Maria Bargués-Ribera, Universität Cambridge (England), sowie Dr. Prateek Verma, Universität Berkeley (Kalifornien, USA).
Prof. Dr. Chaitanya Gokhale, Professur für Theoretische Evolutionsbiologie, Center for Computational Biology and Theoretical Biology (CCTB), T: +49 931 31-84126, chaitanya.gokhale@uni-wuerzburg.de
The cost of fungicide resistance evolution in multi-field plant epidemics. Alexey Mikaberidze, Chaitanya Gokhale, Maria Bargués-Ribera, Prateek Verma. PLOS Sustainability and Transformation, 27. Juni 2025, https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000178
Criteria of this press release:
Journalists, all interested persons
Biology, Economics / business administration, Environment / ecology
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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