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SPEAR-Index (Pflanzenschutzmittel)

Stand: 11.02.2025

Einleitung

Ziel des NAP ist es, mögliche Risiken und Auswirkungen für die menschliche Gesundheit und die Umwelt, die mit der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln (PSM) verbunden sein können, weiter zu reduzieren. Zur Darstellung der Risikoentwicklung im Bereich Gewässerschutz wird u. a. der Indikator "SPEAR-Index (Pflanzenschutzmitteln)" (kurz: SPEAR) herangezogen, mit dem ökologische Effekte des chemischen Pflanzenschutzes auf Nichtzielorganismen im Gewässer abgeschätzt werden sollen. Der Indikator beruht auf den ökologischen Merkmalen von Organismen und ermöglicht als biologische Bewertungsmethode eine Bewertung der tatsächlichen Wirkung.

Beschreibung

Der Indikator beruht auf dem Anteil des Vorkommens PSM-sensitiver Organismen im Gewässer und kann somit als Bioindikator die Wirkung der in die Gewässer eingebrachten PSM darstellen. Seine Aussagekraft geht entscheidend über die bisher vorhandenen Risikoindikatoren hinaus, da die tatsächlichen Effekte auf Ökosystemebene bewertet werden, nicht nur das potentielle Risiko. Die Zielvorgabe ergibt sich aus der Wasserrahmenrichtlinie (2000/60/EG, WRRL)1: Erreichung eines „guten“ Zustandes der Gewässer. Übersetzt für den SPEAR bedeutet dies, dass angestrebt wird, alle Gewässer mit „sehr guter“ und „guter“ Qualität (SPEAR ≥ 0,6) vorzufinden. 
Bei geringer Belastung mit Pflanzenschutzmitteln kommt ein hoher Anteil vulnerabler Organismen in der Gemeinschaft vor. Mit steigender Belastung verringert sich der Anteil vulnerabler Organismen. Bei hohen Belastungen, die im Bereich des akuten LC50 aquatischer Testorganismen liegen, sinkt der Anteil vulnerabler Arten gegen Null. Der Indikator reagiert auf die Insektizid-Toxizität von Insektiziden, Fungiziden und Herbiziden. Die Phytotoxizität von Herbiziden hat somit keinen Einfluss auf den Indikator. Die Anwendung des Systems wird durch ein online verfügbares Programm erleichtert (INDICATE, www.systemecology.de/indicate/).

SPEAR wurde am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) entwickelt und erstmalig 2005 veröffentlicht (Liess & vd Ohe 2005)2. In seiner aktuellen Form wurde er 2021 veröffentlicht3 und kann in ASTERICS sowie online berechnet werden (INDICATE). In Abbildung 1 sind die SPEAR Werte an den für Deutschland repräsentativen Messstellen des Kleingewässermonitorings (s. a. Indikator Rückstände von PSM in Kleingewässern) dargestellt.3 Abbildung 2 quantifiziert die Spezifität des SPEAR Indikators.

Diagramme

Grafik
Abb. 1: Darstellung der SPEAR Werte, der im Kleingewässermonitoring (s. a. Indikator Rückstände von PSM in Kleingewässern) untersuchten Gewässerabschnitte. Auf der x-Achse sind die maximalen Toxic Unit (TU) Werte dargestellt. Diese beziehen sich auf die im akuten Standard Testsystem gemessenen LC50 Werte. Der optimale SPEAR Wert liegt im Bereich von eins. Ziel ist ein SPEAR Wert von mindestens 0,6 zu erreichen. Dies entspricht einer "guten" oder "sehr guten" Gewässerqualität in Bezug zur PSM Belastung. Weitere Informationen sind unten verlinkt.
Quelle: Liess et al. 2021
Abb. 2: Darstellung der Spezifität des SPEAR Indikators der im Kleingewässermonitoring (s. a. Indikator Rückstände von PSM in Kleingewässern) untersuchten Gewässerabschnitte. Es wird deutlich, dass das SPEAR-Ergebnis zu einem Großteil von der Toxizität insektizid wirkender PSM ('pesticide pressure') bestimmt wird. Daneben haben Gewässerstrukturparameter (wie "hydromorphology" und "bed habitat structure") ebenfalls einen, jedoch deutlich geringeren Einfluss. Andere Indikatoren (wie EPT und der Saprobienindex) werden deutlich weniger (≤ 0,15) vom Vorkommen der PSM bestimmt. (Quelle: Liess et al. 2021, link siehe unten).
Quelle: https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117262

Zielerreichung

Untersuchungen aus den Jahren 2021, 2022 und 2023 zeigten für 48 von 114 untersuchten landwirtschaftlich geprägten Gewässerabschnitten einen guten ökologischen Zustand nach SPEAR.5 Somit ist eine Zielerreichung von 42 % mit Bezug auf das Ziel der WRRL, dass alle Gewässer in einem guten Zustand (hier SPEAR >0,6) sein sollen, gegeben.

Auch weiterhin muss der Eintrag insektizid wirksamer Substanzen deutlich vermindert werden, damit mehr Gewässerabschnitte einen SPEAR Wert von > 0,6 zeigen um die Ziele des NAP im Gewässerschutz zu erreichen. 

Trend

Untersuchungen aus den Jahren vor dem NAP (1989 bis 2013) zeigten einen Zielerreichungsgrad von 14 %.4

Die repräsentative Untersuchung der Jahre 2018 und 2019 wies einen Zielerreichungsgrad von 17 % auf (Anteil der landwirtschaftlich geprägten Gewässerabschnitte mit SPEAR > 0,6 im Kleingewässermonitoring).3

Aktuelle Untersuchungen aus den Jahren 2021, 2022 und 2023 zeigten einen Zielerreichungsgrad von 42 %.5 

Es ist somit eine Abnahme des SPEAR-Indikator bezogenen Risikos bei Insektiziden und Fungiziden zu beobachten. Mögliche Ursachen dieses positiven Trends könnten in der vermehrten Einrichtung von bewachsenen Gewässerrandstreifen und der eingeschränkten Anwendung von Neonicotinoiden seit 2020 begründet sein. Ob der Trend sich fortsetzt, sollte anhand von verstetigten Untersuchungen verfolgt werden.

Weiterführende Informationen

Informationen zur Berechnung des SPEAR und dem bisherigen Einsatz sind zu finden unter: 

Literatur:
 

  1. Commision, E. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council – Establishing a Framework for Community Action in the FIeld of Water Policy. (Brussels, Belgium, 2000).
  2. Liess, M. & Von Der Ohe, P. C. Analyzing effects of pesticides on invertebrate communities in streams. Environ Toxicol Chem 24, 954–965 (2005).
  3. Liess, M. et al. Pesticides are the dominant stressors for vulnerable insects in lowland streams. Water Research 201, 117262 (2021).
  4. Knillmann, S., Orlinskiy, P., Kaske, O., Foit, K. & Liess, M. Indication of pesticide effects and recolonization in streams. Science of the Total Environment 630, 1619–1627 (2018).
  5. Von Gönner, J. et al. Citizen science shows that small agricultural streams in Germany are in a poor ecological status. Science of The Total Environment 922, 171183 (2024).