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FRANKFURTER ALLGEMEINE ZEITUNG Natur und Wissenschaft MITTWOCH, 30. OKTOBER 2019

Wie beeinflussen psychische Erkrankungen die

Erscheinung von Menschen? Die Fotografin Herlinde

Koelbl ist dieser Frage nachgegangen. Seite N2

Eins, zwei, drei, beim Brexit Keilerei: Boris Johnsons

Option für den Austritt aus der EU hat einen Grund

in der Sozialisation der politischen Elite. Seite N3

Esther Duflo und Abhijit Banerjee haben gemeinsam

denWirtschaftsnobelpreis bekommen. Sie sind nicht

das erste Nobelpreis-Ehepaar. Seite N4

D

as vor kurzem verabschie-
dete Insektenschutzpro-
gramm der Bundesregie-
rung sorgt für anhaltende
Diskussionen. Der Deut-
sche Bauernverband rech-
net mit Ertragsverlusten und fordert eine
Überarbeitung der Pläne, Umweltverbän-
den hingegen gehen die Maßnahmen
nicht weit genug. Teil des Programms ist
auch die Reduzierung der Pestizidmen-
gen, die in der Landwirtschaft zum Schutz
der Pflanzen ausgebracht werden.
Fakt ist: Ohne Pflanzenschutzmittel ist
die Landwirtschaft weniger produktiv.
Fakt ist aber auch: Jedes Pestizid schadet,
und zwar nicht nur Schädlingen. Beson-
ders in Verruf geraten, sind Neonikotinoi-
de. Mehr als tausend Studien haben ge-
zeigt, dass die hochwirksamen Insektengif-
te auch Bienen und anderen Wildbestäu-
bern schaden. Neonikotinoide stehen au-
ßerdem im Verdacht, auch Vögel, Amphi-
bien, Fische und andere Wasserorganis-
men zu schädigen. Im Jahr 2018 hat die
Europäische Union deswegen die Verwen-
dung der drei Neonikotinoide Clothiani-
din, Thiamethoxam und Imidacloprid im
Freiland untersagt.
Für den chemischen Pflanzenschutz
sind in Deutschland allerdings 280 Wirk-
stoffe zugelassen, darunter zwei weitere
Neonikotinoide. Aus Sicht vieler Wissen-
schaftler reichen punktuelle Verbote und
eine Reduzierung des Pestizideintrags al-
lein nicht aus, um den ökologischen Scha-
den zu beheben, den die Hochleistungs-
landwirtschaft mit sich bringt. Sie fordern
ein grundsätzliches Umdenken der land-
wirtschaftlichen Pflanzenschutzpraxis.
„Schon das Zulassungsverfahren hat gra-
vierende Mängel“, kritisiert Andreas
Schäffer, Direktor des Umweltforschungs-
instituts der Rheinisch-Westfälischen
Technischen Hochschule.
Jedes neue Pflanzenschutzmittel muss
aufgrund seiner potentiell schädlichen
Umweltwirkung und seiner großflächigen
Anwendung in der Landwirtschaft ein
Prüfverfahren bestehen. So wird etwa die
tödliche Dosis eines Wirkstoffs geprüft.
„Wie fast alle Pestizide wirken auch Neoni-
kotinoide jenseits des Tötens“, sagt Teja
Tscharntke, Leiter der Abteilung Agrar-

ökologie der Universität Göttingen. So

konnten Forscher verschiedenste soge-

nannte subletale Verhaltenseffekte bei Be-

stäubern nachweisen: Bienen, die nicht

mehr zu ihren Stock zurückfanden, Hum-

melvölker, die kaum noch Königinnen pro-

duzierten. Effekte also, die in der Umwelt-

prüfung nicht bewertet werden, die Tiere

in Summe aber schwächen.

Die ersten Neonikotinoide wurden Mit-

te der neunziger Jahre zugelassen. Auf-

grund ihrer effektiven Wirkweise gehören

sie inzwischen zu den weltweit meistver-

kauften Pestiziden. Sie wirken systemisch,

verteilen sich also von der Wurzel bis in

die Blattspitzen, und sie wirken gegen vie-

le verschiedene Insekten. Fressen oder

saugen Käfer, Blattläuse und Co. an einer

behandelten Pflanze, greift das Gift ihr

Nervensystem an und führt zum Tod. Den

Landwirten erleichtern Neonikotinoide

die Arbeit, da sie ihre Kulturen für einen

längeren Zeitraum gut geschützt wissen.

Besonders häufig wird das Saatgut mit

den Mitteln behandelt, gleichsam umman-

telt. Alternativ spritzen Landwirte die In-

sektengifte, wodurch ein Teil der Substan-

zen auch in den Boden und die Gewässer

gelangt. Die Wirkstoffe verbreiten sich al-

lerdings auch in Pollen und Nektar, und so

kommen auch Bestäuber wie Bienen,

Schwebfliegen, Falter und Hummeln mit

ihnen in Berührung. Ein kürzlich neu ent-

deckter Übertragungsweg ist jener über

Honigtau: Saugen Läuse und Zikaden an

kontaminierten Pflanzen oder Bäumen,

enthalten ihre zuckerhaltigen Ausschei-

dungen – eine beliebte Nahrungsquelle

für viele Insekten – Neonikotinoide.

Kritik ruft auch die Tatsache hervor,

dass jedes Pflanzenschutzmittel nur iso-

liert geprüft wird. Die Realität auf dem

Acker ist aber eine andere. Landwirte

spritzen meist eine Kombination verschie-

dener Pestizide. Hinzu kommt, dass viele

Kulturen mehrfach – Äpfel und Weintrau-

ben bis zu zwanzigmal – behandelt wer-

den und sich der Pestizidmix im Saisonver-

lauf unterscheiden kann. Auch das Saat-

gut wird häufig mit mehreren Wirkstoffen

ummantelt. Ob es zu synergistischen Ef-

fekten kommt, ein Wirkstoff etwa die Wir-

kung eines anderen verstärkt oder verän-

dert, ist unbekannt. „Die Kombinations-

wirkungen werden in der Risikobewer-

tung systematisch ausgeblendet und die Ri-

siken dadurch systematisch unterschätzt“,

sagt Schäffer.

Hinzu kommt, dass Neonikotinoide und

andere Pestizide häufig deutlich beständi-

ger sind als durch Modellrechnungen im

Rahmen der Zulassung vorhergesagt. „Die

Modelle bilden die Wirklichkeit schlicht

nicht ab“, so Schäffer. Studien zeigen, dass

sich Pestizide sowohl im Boden als auch

im Wasser oft mehrere Monate, manch-

mal Jahre nachweisen lassen. Auch Blüh-

streifen – eine häufige Naturschutzmaß-

nahme, die Insekten zugutekommen soll –

können mit Neonikotinoiden kontami-

niert sein. „Ich wünschte, sie würden

leuchten, dann könnte jeder erkennen,

wie sehr unsere Umwelt mit Pestiziden be-

lastet ist“, sagt die Biologin Martina Roß-

Nickoll, die gemeinsam mit Schäffer Hand-

lungsempfehlungen für einen nachhalti-

gen Pflanzenschutz erarbeitet hat.

Wie viel durch das Verbot der drei Neo-

nikotinoide gewonnen ist, bleibt unklar.

„Man kann nicht etwas verbieten, ohne

eine Alternative zu bieten“, sagt die Land-

schaftsökologin Alexandra-Maria Klein

von der Universität Freiburg, „Landwirte

greifen jetzt auf andere Mittel zurück, die

nicht unbedingt besser sind.“

Und was welcher Landwirt in welcher

Menge verwendet, ist wenig transparent.

„Wir wissen nicht, was auf dem Acker aus-

gebracht wurde“, sagt Schäffer, „die Daten

sind im Prinzip verfügbar – aber nicht für

die Forschung.“ Landwirte müssen ein

Spritzbuch führen und den Einsatz der ver-

wendeten Pflanzenschutzmittel dokumen-

tieren. Das zuständige Julius-Kühn-Insti-

tut, das dem Landwirtschaftsministerium

unterstellt ist, veröffentlicht aber lediglich

eine Zusammenfassung. Auch das Um-

weltbundesamt hat keinen Zugriff auf die

Rohdaten.

„Das sollte sich dringend ändern“, sagt

auch Klein, „nur dann können wir ins De-

tail gehen und herausfinden, bei welchen

Kulturen wir welche Pestizide reduzieren

können.“ Neben einem kontinuierlichen

Monitoring fordern die Experten eine Art

Probezulassung für neue Wirkstoffe: „Pes-

tizide sollten zunächst nur für zwei statt

wie bisher für zehn Jahre zugelassen wer-

den, um ihre Auswirkungen im Feld kon-

trollieren zu können“, sagt Roß-Nickoll.

Eine Reduzierung der Pestizidmengen al-

lein wird das Artensterben aber wohl

nicht aufhalten. „Der Aufbau der Land-

schaft spielt wahrscheinlich eine noch grö-

ßere Rolle“, sagt Tscharntke, „je kleiner

die Felder, desto größer die Artenvielfalt –

auch wenn diese intensiv bewirtschaftet

werden.“ Denn Insekten bewegen sich ent-

lang der Ackerränder. Über große Flächen

Mais fliegen sie dagegen nicht. Um die In-

sekten- und Vogelwelt wiederzubeleben,

braucht es also dringend strukturelle Maß-

nahmen wie Blühstreifen, Brachen, He-

cken und Uferstreifen. Und eine standort-

gerechte und vielfältige Frucht- und Sor-

tenwahl sowie den Anbau konkurrenzstar-

ker und schädlingsresistenter Sorten.

Das alles kostet Geld und Zeit und

bringt weniger Ertrag. Kein Wunder also,

dass die Empfehlungen bei vielen Land-

wirten nicht auf Gegenliebe stoßen. „Mo-

mentan wird viel auf die Landwirte ge-

scholten. Aber sie müssen unter einem

enormen Druck produzieren“, sagt Klein,

die auch die Verbraucher in der Verantwor-

tung sieht: „Es ist doch so, dass viele Men-

schen perfektes Obst und Gemüse möch-

ten, und das alles auch noch möglichst

günstig.“

Als entscheidender Hebel für den Arten-

schutz gilt deshalb eine entsprechend aus-

gerichtete Agrarpolitik, die richtige Anrei-

ze setzt. „Landwirte müssen für Ertrags-

ausfälle entschädigt und für Naturschutz

belohnt werden“, sagt Klein. Weiterma-

chen wie bisher ist für Schäffer und seine

Kollegen keine Option: „Andernfalls wer-

den sich Insekten- und Vogelschwund und

auch die Boden- und Grundwasserbelas-

tung weiter verstärken. Es sollte im Inter-

esse aller sein, Anbau- und Pflanzen-

schutzstrategien zu erarbeiten, die lang-

fristig ausreichende Erträge gewährleis-

ten, ohne dabei die Umwelt zu schädigen.“

Die Seele im Blick Was lernte er eigentlich nicht auf dem Schulhof? Gelehrsamkeit zu zweit

D

ie finale Gleichberechtigung der

Geschlechter darf man wie die

Klimagerechtigkeit getrost zu jenen

großen Menschheitsaufgaben zählen,

deren Verwirklichung im Hier und

Jetzt von interessierter politischer War-

te aus als kaum zu stemmen gilt. Dazu

sind alle Heutigen einfach noch zu ver-

strickt in die Ungleichbehandlung.

Dass etwa bei der Entwicklung kugelsi-

cherer Westen wie selbstverständlich

erst mal nur an Männer gedacht, und

bei Autounfalltests immer wieder mit

männlichen Dummypuppen getestet

worden sein soll, spricht schon Bände.

Aber das sind ja keineswegs bloß Aus-

reißer der Moderne. In den naturkund-

lichen Sammlungen der Welt, die mit

stolzgeschwellter Brust das gesamte

Spektrum organismischer Pracht unse-

res Heimatplaneten ausstellen, sind es

wiederum die Männchen, die seit jeher

von den Sammlern bevorzugt wurden.

Bei den Vögeln überwiegen die männli-

chen Ausstellungsexemplare mit sech-

zig Prozent die weiblichen deutlich,

wie eine Auswertung des Londoner Na-

tural History Museum von zwei Millio-

nen Belegexemplaren in fünf großen

Naturkundemuseen ergeben hat. Die

Geschlechterbilanz, so das Fazit der

Studie, habe sich in den vergangenen

130 Jahren nicht wesentlich verändert.

Gesammelt und ausgestellt wird am

liebsten, was dick aufträgt – in Farbe,

Gestalt, Größe oder eben im Verhal-

ten. Denn die Auffälligen sind in freier

Wildbahn nicht nur leichter zu entde-

cken und zu fangen, sondern auch als

Schauobjekt attraktiver. Bei den Typus-

exemplaren, die meistens die Erstfun-

de und damit taxonomische Referenz

für die jeweilige Art sind, ist die Schief-

lage besonders krass: Nur 25 Prozent

der Vogel-Typen und 39 Prozent der

Säugetier-Typen sind als weiblich iden-

tifiziert worden. Die Geschlechterun-

wucht ließe sich beliebig von den Mu-

seen zu den Laboren und den Kliniken

fortsetzen: Seit Jahrzehnten sind männ-

liche Versuchstiere (der hormonellen

Besonderheiten der Weibchen wegen)

bevorzugt, und auch in vielen klini-

schen Studien gibt es traditionell die

Tendenz, die komplexere weibliche

Physiologie als Störfaktor wann immer

möglich auszuschalten. Wertvolle Ein-

sichten gehen so leider verloren. An

der University of Richmond beispiels-

weise haben Psychologen neben elf

männlichen Ratten sechs Weibchen

(wieso eigentlich nicht genauso viele?)

das Autofahren beigebracht. Mit dem

gläsernen Mini-E-Vehikel („Rattenau-

to“) wollte man herausfinden, wie die

Tiere die Herausforderung annehmen,

an drei Hebeln ihr Gefährt selbständig

zum nächsten Leckerbissen zu steuern.

Resultat: Die Nager hatten erstaunlich

schnell den Dreh raus und großen

Spaß offenbar obendrein. Geschlech-

terunterschiede: null. Und jetzt kom-

men Sie nicht mit der Frage, ob man

auch das Einparken geübt hat. jom

Lange Zeit war es nur eine Idee in den
Köpfen visionärer Physiker, nun nimmt es
Form an: Der Quantencomputer scheint
in der Wirklichkeit angekommen zu sein.
Vor einer Woche wurde in „Nature“ be-
kanntgegeben, dass im Forschungslabor
von Google im kalifornischen Santa Bar-
bara ein Quantencomputer steht, der erst-
mals ein spezielles mathematisches Pro-
blem deutlich schneller lösen konnte als
der leistungsfähigste klassische Rechner,
der Supercomputer Summit von IBM.
Der supraleitende 53-Quantenbit-Pro-
zessor „Sycamore“ wird von vielen als Mei-
lenstein des Quantencomputing gehan-
delt, da damit dessen Quantenüberlegen-
heit – der Lackmustest für jeden Quanten-
rechner – unter Beweis gestellt worden
sei. „Sycamore“ lieferte das Ergebnis in
nur 200 Sekunden. Wie viel länger die der-
zeitige Nummer eins unter den Supercom-
putern für die Aufgabe gebraucht hätte –
zehntausend Jahre, wie von Google be-
hauptet, oder zweieinhalb Tage, wie IBM
nun entgegnet – darüber gehen die Mei-
nungen noch auseinander. Auch bezwei-

feln viele Fachleute, ob Googles Quanten-

rechner tatsächlich mehr kann, außer ein

auf ihn speziell zugeschnittenes Problem

zu lösen, das nach Einschätzung von Ex-

perten wie dem Quantenphysiker Rainer

Blatt sehr artifiziell ist und „keine, wie

auch immer gearteten Anwendungen

hat“. Blatt spricht zwar ebenfalls von ei-

nem Meilenstein, gibt sich angesichts des

Werberummels und der kommerziellen In-

teressen aber zurückhaltend in der Bewer-

tung. Bis es einen echten Quantencompu-

ter gebe, der den Namen auch verdiene,

werde es seiner Meinung nach noch einige

Jahren dauern. Denn ein solches System

muss äußerst fehlertolerant und wie jeder

PC universell programmierbar sein – und

sollte deshalb anders als dieser Quanten-

rechner imstande sein, jedes noch so kom-

plizierte Problem zu berechnen.

Blatt, einer der Väter des europäischen

Quanten-Flaggschiffs, rechnet damit, dass

es in wenigen Jahren einen oder mehrere

europäische Quantencomputer geben

wird. Einer davon soll in Innsbruck stehen

und mit gespeicherten Ionen arbeiten. Zu

diesem Zweck wollen die Forscher ihren

bestehenen Quantenrechner aufrüsten.

Dann sollen 50 statt wie bisher 20 Kalzium-

atome in einem zylindrischen Ionenkäfig

schweben. Jedes Teilchen repräsentiert ein

Qubit und wird, so das Ziel, mit einge-

strahltem Laserlicht perfekt kontrolliert.

Dass man zur Simulation hochkomple-

xer elementarer physikalischer Fragestel-

lungen nicht unbedingt einen großen

Quantencomputer benötigt, konnten die

Forscher um Blatt kürzlich demonstrie-

ren. Die Lösung war Arbeitsteilung: Man

ließ einen klassischen Computer all das be-

rechnen, wozu er aufgrund seiner Archi-

tektur in der Lage war, während die ech-

ten quantenphysikalischen Berechnungen

das 20-Qubit-System übernahm.

Während nun also Computerhersteller

Prototypen aufrüsten, um sich so Markt-

vorteile vor der Konkurrenz zu sichern,

brüten viele Forscher bereits darüber, wie

man Quantenrechner – ähnlich wie her-

kömmliche Computer – zu größeren Re-

cheneinheiten vernetzen könnte. Über

das „Quanteninternet“ wird spekuliert.

Über ein solches Netzwerk würden nicht

mehr klassische digitale Daten übermit-

telt werden, sondern echte Quanteninfor-

mationen, die etwa in den Zuständen von

Photonen oder Atomen kodiert sind. Ein

solches Quanteninternet könnte Anwen-

dungen ermöglichen, die mit gängigen

Technologien nicht zu verwirklichen sind,

beispielsweise die abhörsichere Übertra-

gung vertraulicher Daten.

Allerdings lassen sich die Qubits eines

Quantencomputers nicht ohne weiteres

übertragen. Denn quantenphysikalische

Informationen lassen sich prinzipiell

nicht kopieren, ohne sie zu zerstören. Den

Ausweg bietet hier die Verschränkung,

von Einstein als „spukhafte Fernwirkung“

bezeichnet. Verschränkte Systeme bilden

unabhängig von ihrer Distanz ein einheitli-

ches Quantensystem. Dass man auf diese

Weise tatsächlich Quanteneigenschaften

von Materie auf sichtbare Photonen und

umgekehrt übertragen kann, ist schon auf

kurze Distanzen demonstriert worden. Ei-

nige Physiker um Ben Lanyon aus Inns-

bruck haben jetzt einen neuen Rekord auf-

gestellt. Sie haben den Quantenzustand ei-

nes in einer Ionenfalle gefangenen

Kalziumions auf ein Lichtquant übertra-

gen und über ein fünfzig Kilometer langes

Glasfaserkabel und eine spezielle Schnitt-

stelle so an ein anderes isoliertes Teilchen

geschickt, dass dieses den Zustand des

Partners annahm („Nature Quantum Infor-

mation“, doi:10.1038/s41534-019-186-3).

Als nächstes will man zeigen, dass mit wei-

teren Ionenfallensystemen auch ein kom-

plexes Netzwerk realisiert werden kann.

Für die supraleitenden Quantenrechner

dürfte das etwas schwieriger werden. Um

deren Quantenbits zu vernetzen, muss

man deutlich mehr Aufwand betreiben.

Physikern der TU München gelang es, die

äußersten fragilen Quantenzustände eines

supraleitenden Qubits auf ein anderes zu

übertragen. Dazu benötigten sie ebenfalls

einen tiefgekühlten Mikrowellenleiter.

Wie die Forscher um Rudolf Gross in „Na-

ture Communications“ schreiben, konnten

sie eine Distanz von dreißig Zentimetern

überbrücken. Nicht gerade viel für ein

Quanteninternet. MANFRED LINDINGER

Das faule Spiel

auf dem Land

Eine Lithium-Ionen-Batterie, die sich

innerhalb von nur zehn Minuten voll-

ständig aufladen lässt und gleichzeitig

aufgrund ihrer großen Kapazität eine

um 360 Kilometer größere Reichweite

für Elektrofahrzeuge verspricht, haben

Wissenschaftler von der University of

Pennsylvania entwickelt. Bisherige Sys-

teme erfordern eine Ladezeit von einer

Stunde und mehr. Der Grund: Wird ein

Akku zu schnell aufgeladen, entsteht

übermäßige Hitze, was zum Brand füh-

ren kann. Wie Chao-Yang Wang und

seine Kollegen in der Zeitschrift

„Joule“ (doi: 10.1016/joule.

2019.09.021) berichten, ist die Grund-

lage der Leistungsfähigkeit ihrer Batte-

rie eine neuartige Bauweise, insbeson-

dere der Graphit-Anode. Diese wurde

mit einem dünnen Nickelfilm überzo-

gen, um zu verhindern, dass sich dar-

auf Lithium–Ionen während des

Schnellladevorgangs und der damit üb-

licherweise verbundenen großen Hitze-

entwicklung abscheiden – eine der häu-

figsten Ursachen für einen Kurz-

schluss. Die Batterie der Forscher er-

wies sich beim schnellen Aufladen als

äußerst robust. Die sich dabei entwi-

ckelnde Hitze betrug nur „kühle“ 60

Grad. Das änderte sich auch nicht

nach einem Dauertest von 1700 Lade-

Entlade-Zyklen. Ein normaler Lithi-

um-Ionen-Akku ohne schützenden Ni-

ckelfilm brannte bereits nach 60

Schnellladezyklen durch. Die neuarti-

ge Batterie benötigt nun kein aufwendi-

ges Kühlsystem mehr, die ein Überhit-

zen der Batteriezellen verhindern. Nun

wollen die Forscher um Wang einen

Schritt in der Entwicklung weiter ge-

hen. Sie arbeiten bereits an einer Batte-

rie, die bereits nach fünf Minuten voll

aufgeladen ist. mli

Wer will in der Quantenwelt schon aufs Internet verzichten?

Ein funktionierender Quantencomputer, das ist schon was, aber die Physiker wollen die Vernetzung – mit fürs Erste gemischten Erkenntnissen

Gendertypen

Sonnetanken nach dem Pollen-Bad in Hibiskusblüten: Eine Honigbiene ruht sich von ihrer Bestäubungsarbeit auf einer verwelkten Blüte aus. Foto dpa

Eine Lithium-Batterie

lädt in Rekordzeit

Pestizide weg, Flure begrünen – und dann? Vom Niedergang

der Neonikotinoide und Ideen für eine weitsichtigere Agrarpolitik.

Von Juliette Irmer