Didaktik der Chemie / Universität Bayreuth

Stand: 18.02.19


Glyphosat - ein Herbizid in der Diskussion


Vortrag von Michelle Müller im Rahmen der "Übungen im Vortragen mit Demonstrationen - Organische Chemie", SS 18


Gliederung:


Einstieg: Unkraut hat den Landwirten das Leben schon immer erschwert. Jahrhunderte lang haben sie sich abgemüht, das Unkraut per Hand zu bekämpfen. Wirkungsvolle Hilfe kam ab den 1974er Jahren vom Großkonzern Monsanto. Monsanto ließ Glyphosat als Herbizid patentieren und brachte es mit dem Namen „RoundUp®“ auf dem Markt. Damit bekämpfen die Landwirte seit Jahrzehnten Unkraut, mit wenig Aufwand, praktisch und kostengünstig. Doch die Stimmen gegen den Einsatz von Glyphosat aufgrund der Gefahren werden immer lauter. Nach monatelangen Diskussionen und zahlreichen Protesten entschieden die EU- Staaten November 2017, Glyphosat um weitere 5 Jahre zu verlängern. Doch die Kontroverse um das umstrittene Herbizid endet damit nicht. Die Union und SPD möchte nun den Einsatz von Glyphosat zunächst mit einer Minderungsstrategie deutlich einschränken. Zudem haben sie sich das Ziel gesetzt, die Anwendung so schnell wie möglich grundsätzlich zu beenden. Dabei gilt es herauszufinden, ob Glyphosat in Deutschland verboten werden soll, wenn es doch nützlich ist.


1 Glyphosat

Glyphosat oder N-(Phosphonomethyl)glycin ist eine Verbindung der Gruppe der Phosphonate und ein Derivat der Aminosäure Glycin.


Abb. 1: Struktur Glyphosat


2 Synthese von Glyphosat

Die Darstellung von Glyphosat erfolgt anhand einer Säure- katalysierten- Mannich Reaktion, indem Formaldehyd zunächst mit Glycin reagiert. Unter Abspaltung von Wasser entsteht ein Iminiumion mit entsprechender mesomeren Grenzstruktur.

Die Phosphonsäure liegt zu einem geringen Teil in der tautomeren Form vor. Diese kann an dem Carbkation angreifen. Somit erhält man das Endprodukt Glyphosat. Dabei reagiert Glycin mit Formaldehyd und Phosphonsäure.


3 Wirkungsmechanismus von Glyphosat

Derzeit ist Glyphosat weltweit der meist genutzte Herbizidwirkstoff. Dabei wird es in Landwirtschaft, Gartenbau, Industrie und Privathaushalten eingesetzt. In Deutschland werden ca. 40% der Ackerfläche mit Glyphosat behandelt. Für Landwirte scheint es unabdinglich.

Der Wirkungsmechanismus von Glyphosat, auf Pflanzen, kann mit dem folgenden Versuch nachgewiesen werden.

Experiment Wirkung von Glyphosat auf Pflanzen
Material
  • Glasschale (2x)
  • Wiesenpflanzen mit Boden
Chemikalien
  • N-(Phosphonomethyl)glycin (Glyphosat)
Durchführung Die Glasschalen werden jeweils mit Boden und Wiesenpflanzen bestückt. Beide Ansätze werden ausreichend bewässert. Einer der beiden Ansätze wird zusätzlich mit Glyphosat behandelt.
Beobachtung

Der mit Glyphosat behandelte Ansatz ist fast vollständig eingegangen.

Abb. 2: Ergebnis der Ansätze. Die verendeten Pflanzen beruhen auf dem Nachweis von Glyphosat

Interpretation

Glyphosat wird über Blätter aufgenommen und in die Wurzel transportiert. Dabei hemmt Glyphosat die 5’- Enolpyruvylshikimat-5-phosphat Synthase. Dieses Enzym spielt eine wichtige Rolle im Shikimatweg von Pflanzen. Grund für die Blockade ist die Ähnlichkeit der Strukturen von Glyphosat und Phosphonenolpyruvat (PEP). Durch Hemmung kommt es zu einer Unterbrechung des Syntheseweges. Dadurch können wichtige Aminosäuren nicht mehr gebildet werden und dies wirkt sich letal auf die Pflanzen aus.

Abb. 3: Glyphosat und PEP


4 Wirkung auf Nichtzielorganismen

Gylphosat galt lange als ungefährlich auf Nichtzielorganismen, da sowohl Tiere als auch Menschen kein Shikimatweg enthalten. Dennoch verendet jede nicht resistente Pflanze, die mit Glyphosat behandelt wird. Dieser Sachverhalt wirkt sich auf die Ackerflora und somit auch auf die Ackerfauna aus. Die Wildpflanzen auf und neben den Ackerflächen werden weniger. Dadurch verringert sich der Lebensraum vieler Insekten, welche dadurch auch weniger werden. Insekten wiederum sind die Hauptnahrung für Tiere wie Vögel. Der vermehrte Einsatz von Glyphosat, führt zu einer Abnahme der biologischen Vielfalt. Auch für uns Menschen wirkt sich Glyphosat negativ aus. Seit langen steht Glyphosat im Verdacht, Krebs auszulösen. Im März 2015 hat die Krebsforschungsagentur der Weltgesundheitsorganisation (WHO) Glyphosat als „wahrscheinlich krebserregend“ (2A) für den Menschen eingestuft. Dabei ist „2A“ die zweithöchste Gefahrengruppe. Die genannten und viele weitere negativen Wirkungen von Glyphosat werden von Wissenschaftlern, Politikern und Behörden nach wie vor ganz unterschiedlich eingeschätzt. Aufgrund dessen, dass unterschiedliche Studien über Glyphosat immense Gegensätze aufweisen, sollten zunächst genauere Untersuchungen gefordert werden, bevor es zu Verboten kommt.


Zusammenfassung: Glyphosat ist eine Verbindung der Gruppe der Phosphonate und ein Derivat der Aminosäure Glycin. Es ist nicht nur weltweit, sondern auch in Deutschland der meist verwendete Herbizidwirkstoff, vor allem in der Landwirtschaft. Vorwürfe und Kritiken aus der Öffentlichkeit begleiten den zunehmenden Herbizideinsatz. Es werden stärkere Reglementierungen gefordert, aufgrund der negativen Auswirkungen auf Nichtzielorganismen. Die Auswirkung auf Natur und Artenvielfalt ist durch den Einsatz von Glyphosat verheerend. Viele Studien zeigen unterschiedliche Ergebnisse über den Einsatz von Glyphosat. Um klar ein Verbot gegen Glyphosat aussprechen zu können Bedarf es genauere unabhängige Untersuchungen.


Abschluss: Das Problem ist, dass die genannten, sowie viele weitere negativen Wirkungen von Glyphosat von Wissenschaftlern, Poltikern und Behörden nach wie vor ganz unterschiedlich eingeschätzt werden. Aufgrund dessen, dass unterschiedliche Studien über Glyphosat immense Gegensätze aufweisen, sollten zunächst genauere Untersuchungen gefordert werden.


Literatur:

  1. Franz, John E.; Mao, Michael K.; Sikorski, James A.: Glyphosate a unique global herbicide, ACS Monograph 189, Washington DC, 1997.
  2. Heldt, Hans-Walter; Piechulla, Birgit: Pflanzenbiochemie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2008.
  3. Hock, Bertold; Fedtke, Carl; Schmidt, Robert R.: Herbizide, Thieme, Stuttgart, 1995.
  4. Steinmann, Horst-Henning: Glyphosat- die Suche nach dem "Notwendigen Maß", Springer Professional, Ausgabe2, Wiesbaden 2013.
  5. https://www.nabu.de/imperia/md/content/nabude/gentechnik/studien/nabu-glyphosat-agrogentechnik_fin.pdf (12.02.19)
  6. https://www.swr.de/landesschau-rp/gut-zu-wissen/kontroverse-um-pflanzenschutzmittel-gefaehrliches-glyphosat/-/id=233210/did=17459462/gp1=4092998/nid=233210/
    1rznbg/index.html (12.02.2019)

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