Ein Team der Uni Bern hat in einer aktuellen Studie genauer untersucht, wie diese Pflanze ihre Blattporen aufbaut, damit sie Kohlendioxid aufnehmen kann, ohne dabei unnötig viel Wasser zu verlieren. Für die Landwirtschaft ist das brisant, weil es nicht um einen allgemeinen Überlebenstrick geht. Es geht um einen konkreten genetischen Mechanismus, der künftig auch bei Kulturpflanzen wie Weizen, Mais oder Gemüse eine Rolle spielen könnte.

Die Blattporen arbeiten erstaunlich sparsam

Pflanzen brauchen Kohlendioxid, um Zucker aufzubauen. Dafür öffnen sie ihre Spaltöffnungen an der Blattoberfläche. Dabei verlieren sie aber auch Wasser. Bei Hitze wird dieses Problem besonders groß. Sukkulenten haben dafür eine raffinierte Lösung entwickelt. Sie öffnen ihre Spaltöffnungen vor allem nachts, wenn die Temperaturen niedriger sind und weniger Wasser verdunstet.

Bei Kalanchoë laxiflora besteht so eine Spaltöffnung nicht nur aus zwei Schließzellen, sondern zusätzlich aus drei besonderen Hilfszellen. Diese Zellen sitzen ringförmig um die Öffnung herum. Laut den Daten aus der Studie helfen sie offenbar dabei, die Bewegungen der Schließzellen besser zu steuern. Kaliumfärbungen deuten darauf hin, dass Kalium zwischen Hilfszellen und Schließzellen verschoben wird. Das spricht dafür, dass diese Zellen beim Öffnen und Schließen der Poren aktiv mitarbeiten.

Ein Gen treibt zusätzliche Zellteilungen an

Auffällig ist vor allem das Protein MUTE. In der gut erforschten Ackerschmalwand stoppt dieses Protein weitere asymmetrische Zellteilungen. Bei Kalanchoë laxiflora verhält es sich anders. Dort treiben die beiden Varianten KlaxMUTE1 und KlaxMUTE2 zusätzliche Teilungen an. Aus ihnen entstehen jene Hilfszellen, die den Spaltöffnungen ihre besondere Form geben.

Die Forscher konnten das mit mehreren Ansätzen absichern. Sie erzeugten Mutanten, verfolgten die Aktivität der Gene mit Reporterlinien und übersteuerten die Proteine experimentell. Dabei zeigte sich: Fehlen beide MUTE-Varianten, entstehen keine normalen Spaltöffnungen. Wird MUTE übermäßig aktiv, bilden sich sehr viele kleine, hilfszellähnliche Zellen. Das passt zu der Annahme, dass dieses Protein in der Sukkulente ein Teilungsprogramm anschiebt, das für die wassersparende Blattarchitektur gebraucht wird.

Das Sukkulenten-Gen macht Nutzpflanzen denkbar robuster

Besonders spannend ist der Vergleich mit Gräsern. Auch dort hilft MUTE bei der Bildung spezialisierter Zellen an den Spaltöffnungen. Obwohl Gräser und sukkulente Dickblattgewächse evolutionär weit auseinanderliegen, nutzen beide einen ähnlichen genetischen Hebel. Michael Raissig von der Uni Bern formuliert es so: „Die zentrale und unabhängig entwickelte Funktion des MUTE-Proteins macht es zu einem besonders vielversprechenden Ansatzpunkt, um die Spaltöffnungen von Nutzpflanzen so zu verändern, dass sie Trockenheit deutlich besser aushalten.“

Das ist noch keine fertige Lösung für den Acker. Weder Mais noch Weizen wurden in dieser Arbeit trockenheitsfest gemacht. Die Studie liefert aber einen Bauplan. Heike Lindner sagt: „Wenn wir diese Prozesse verstehen, könnten sukkulente Systeme in Nutzpflanzen etabliert werden.“ Und weiter: „Langfristig könnten so die Lektionen, die wir von Sukkulenten lernen, zu robusteren, an Trockenheit angepasste Sorten führen, die in der Zeit der Klimakrise einen wichtigen Beitrag zur globalen Ernährungssicherheit leisten und gleichzeitig helfen, Wasserressourcen zu schonen.“

Warum die Pflanze für Forscher so wertvoll ist

Für die Arbeit spielte nicht nur der gefundene Mechanismus eine Rolle, sondern auch die Pflanze selbst. Das Team etablierte Kalanchoë laxiflora erstmals als gut nutzbares Modellsystem. Die Forscher entschlüsselten ein diploides Genom mit 226 Megabasen und 27.768 Genen. Außerdem verkürzten sie den Lebenszyklus der Pflanze auf weniger als sechs Monate. Dadurch lassen sich genetische Veränderungen und Kreuzungen deutlich schneller untersuchen.

„Unter einem Modellsystem versteht man einen besonders gut untersuchbaren Beispielorganismus – in unserem Fall eine sukkulente Pflanze –, mit dem grundlegende Mechanismen entschlüsselt werden können, die sich auf andere Pflanzen, etwa landwirtschaftliche Pflanzen, übertragen lassen“, erklärt Xin Cheng den Vorteil. Gerade in trockeneren Jahren bekommt diese unscheinbare Pflanze damit eine neue Bedeutung. Sie könnte helfen, Kulturpflanzen so umzubauen, dass sie mit weniger Wasser auskommen und ihre Erträge trotzdem stabiler halten.

Kurz zusammengefasst:

• Bei der Sukkulente Kalanchoë laxiflora helfen besondere Hilfszellen an den Blattporen dabei, Kohlendioxid aufzunehmen und zugleich Wasser sparsamer zu nutzen.
• Das Protein MUTE steuert in dieser Pflanze zusätzliche Zellteilungen, aus denen diese Hilfszellen entstehen – darin liegt der wichtigste neue Befund der Studie.
• Für Mais, Weizen und andere Nutzpflanzen ist das noch keine fertige Lösung, aber ein konkreter Ansatz, um Sorten künftig besser an Hitze, Dürre und Wasserknappheit anzupassen.

Übrigens: Wie gut Pflanzen Trockenheit aushalten, entscheidet sich nicht nur im Erbgut, sondern auch in Echtzeit an winzigen Blattporen, die Kohlendioxid aufnehmen und Wasser entweichen lassen. Neue Messungen zeigen erstmals live, wie diese Stomata arbeiten – und warum schon kleinste Unterschiede über Stress oder Stabilität entscheiden. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild © Heike Lindner

„Wir wollten aus einer alltäglichen Notwendigkeit ein angenehmes Erlebnis machen, das uns an den Kreislauf der Natur erinnert“, sagt der Architekt Joseph Dahmen, der das Projekt leitete. Viele herkömmliche Komposttoiletten gelten als unhygienisch oder riechen unangenehm. Hier setzt das neue Modell an – mit Myzelien, den Wurzelstrukturen von Pilzen.

Pilz-Toilette bindet Gerüche und spart Wasser

Das Funktionsprinzip ist einfach: Feststoffe gelangen in ein Abteil, das mit einem Myzelbelag ausgekleidet ist. Dort zersetzen Pilze die Abfälle. Sie setzen Enzyme frei, die organisches Material abbauen und zugleich Geruchsstoffe binden. Flüssigkeiten werden separat aufgefangen.

„Pilze sind sehr gut darin, Biomasse abzubauen – auch menschliche oder tierische Abfälle“, erklärt Mikrobiologe Steven Hallam. Im Labor zeigte sich, dass Myzel-Beschichtungen mehr als 90 Prozent der Gerüche neutralisieren. So entsteht eine saubere und benutzerfreundliche Lösung, die ohne Chemikalien, Wasser oder zusätzlichen Strom auskommt.

Aus Abfall wird nutzbarer Dünger

Der Betrieb ist genau getaktet: Nur viermal im Jahr müssen Fachkräfte die Toilette warten. Danach liefert sie pro Jahr rund 600 Liter Komposterde und etwa 2.000 Liter Flüssigdünger. Beides eignet sich, um Böden zu verbessern und Pflanzen zu versorgen.

Während chemische Toiletten mit Zusätzen wie Formaldehyd Abfälle in Sondermüll verwandeln, macht die Pilz-Toilette aus denselben Stoffen einen verwertbaren Dünger. Kommunen sparen so Entsorgungskosten und gewinnen gleichzeitig neue Ressourcen für Parks oder Grünflächen.

Architektur wirkt einladend und modern

Neben der Technik spielte auch die Gestaltung eine Rolle. Das Gebäude besteht aus vorgefertigten Holzelementen, außen schützt Zedernholz, das durch Hitze haltbarer und hygienischer gemacht wurde. Auf dem Dach wachsen Pflanzen, die Insekten und Vögeln Nahrung bieten.

Im Inneren sorgen Edelstahl und glatte Holzflächen für ein helles, modernes Ambiente. Ein Oberlicht bringt Tageslicht hinein. Der Zugang ist barrierefrei, eine Rampe führt durch ein Stück Wald direkt zur Eingangstür. Damit unterscheidet sich die Anlage deutlich von den provisorischen Chemie-Kabinen, die man sonst von Baustellen oder Veranstaltungen kennt.

Kommunen erhalten planbare Lösung

Laut Dahmen könnten sich Städte mit dieser Technik viel Aufwand sparen: „Wir haben die Unsicherheit aus dem System genommen, die viele Kommunen bisher von Komposttoiletten abhält. Der Wartungsplan steht fest, die Belüftung läuft zuverlässig, alles funktioniert so, wie es soll.“

Die modulare Bauweise erlaubt es, die Toilette schnell in Parks, auf Festivals oder in abgelegenen Gemeinden aufzustellen. Auch für Regionen ohne Kanalanschluss oder Länder mit wenig Trinkwasser ist die Technik interessant.

Pilotphase startet mit Nutzertests

Der erste Einsatz läuft über sechs Wochen. Dabei beobachten Forscher, wie die Pilze Abfälle zersetzen und welche Bakteriengemeinschaften dabei entstehen. Ziel ist es, den Zersetzungsprozess zu optimieren und dauerhaft geruchsfreie Ergebnisse zu erreichen.

„Es geht um mehr als ein weiteres technisches Gerät“, sagt Dahmen. „Wir denken städtische Abfallentsorgung neu – und verpacken sie in ein System, das gut aussieht, angenehm riecht und sofort einsatzbereit ist.“

Kurz zusammengefasst:

• Die Pilz-Toilette in Kanada nutzt Myzelien, um menschliche Ausscheidungen ohne Wasser und Chemie in Kompost und Flüssigdünger zu verwandeln.
• Der Prototyp liefert jährlich etwa 600 Liter Erde und 2.000 Liter Flüssigdünger und benötigt nur vier Wartungseinsätze.
• Entwickelt von der University of British Columbia bietet das System Städten und Gemeinden eine kostengünstige, saubere und nachhaltige Alternative zu Chemietoiletten.

Übrigens: Pilze können nicht nur Toiletten sauber halten, sondern auch Häuser dämmen – und dabei CO2 binden sowie Heizkosten senken. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Joseph Dahmen

Mitten in dieser angespannten Wetterlage hat die britische Umweltbehörde Environment Agency einen Aufruf gestartet, der zunächst überraschend klingt. Das Löschen digitaler Daten könne helfen, den Wasserverbrauch zu senken – auch wenn der Effekt pro Person klein sei. Die Begründung: Rechenzentren, in denen Mails, Fotos und andere Daten gespeichert werden, verbrauchen enorme Mengen Energie und Wasser, um ihre Server zu kühlen.

Emails löschen und Wasser sparen – so hängt es zusammen

Große Datenzentren in Europa können pro Tag bis zu 360.000 Liter Wasser benötigen. Das entspricht dem Jahresverbrauch von zwei bis drei durchschnittlichen deutschen Haushalten. Zwar setzen viele Betreiber auf geschlossene Kühlsysteme, die Wasser mehrfach nutzen. Doch ein Teil verdunstet und muss ständig ersetzt werden.

Helen Wakeham, Direktorin für Wasserressourcen bei der Environment Agency, erklärte laut Telegraph: „Die aktuelle Situation ist national bedeutsam, und wir rufen jeden auf, seinen Teil beizutragen. Simple Alltagsentscheidungen – wie das Ausschalten des Wasserhahns oder das Löschen alter E-Mails – helfen ebenfalls beim kollektiven Bemühen, die Gesundheit unserer Flüsse und der Tierwelt zu bewahren.“

Der Aufruf kommt zu einer Zeit, in der sich die Lage in vielen Landesteilen zuspitzt:

• Fünf Regionen sind offiziell im Dürrezustand.
• Sechs weitere gelten als „anhaltend trocken“.
• Der durchschnittliche Füllstand der Reservoirs liegt bei nur 67,7 Prozent (normalerweise Anfang August: 80,5 Prozent).

Hitze und Trockenheit setzen Natur und Mensch zu

Der Juli war in Großbritannien der fünftwärmste seit Beginn der Messungen. Trotz einzelner Unwetter fiel deutlich weniger Regen als im langjährigen Mittel. Viele Flüsse führen spürbar weniger Wasser, Böden sind ausgetrocknet, und die Landwirtschaft kämpft mit Ernteausfällen.

Die Hitzewelle geht weiter: Meteorologen erwarten in Südengland Temperaturen bis zu 35 °C. Damit wäre es dort heißer als auf Bali. Die Gesundheitsbehörde UK Health Security Agency hat eine Hitze-Warnstufe „Amber“ für fünf Regionen herausgegeben. Diese Stufe entspricht in etwa einer Hitzewarnung des Deutschen Wetterdienstes der Stufe 2 – also der zweithöchsten Kategorie. Sie bedeutet, dass nicht nur Risikogruppen, sondern auch gesunde Menschen ein erhöhtes Risiko für hitzebedingte Erkrankungen haben und die Zahl der Arzt- und Krankenhauseinsätze spürbar steigt.

Public-Health-Berater Paul Coleman warnte im Telegraph: „Diese Temperaturen können zu ernsthaften gesundheitlichen Folgen führen, besonders für ältere Menschen oder solche mit Vorerkrankungen.“ Er rät, direkte Sonne zu meiden, ausreichend zu trinken und Wohnräume kühl zu halten.

Experten sehen E-Mail-Löschung vor allem als Symbol

Fachleute schätzen den direkten Spareffekt durch das Löschen von E-Mails als sehr gering ein. Effektiver sei es, wasserintensive Gewohnheiten zu ändern, zum Beispiel:

• kürzer duschen
• nur volle Wasch- und Spülmaschinen nutzen
• Pflanzen mit aufgefangenem Wasser gießen
• Regenfässer installieren

Dennoch kann die Empfehlung der Behörden helfen, ein Bewusstsein für den Ressourcenverbrauch digitaler Dienste zu schaffen. Denn datenintensive Anwendungen wie Videostreaming, KI-Dienste oder die dauerhafte Speicherung großer Dateien verbrauchen ungleich mehr Energie und Wasser als einzelne E-Mails.

Kurz zusammengefasst:

• Rechenzentren verbrauchen für den Betrieb und die Kühlung enorme Mengen Wasser – das Löschen alter E-Mails kann diesen Verbrauch geringfügig senken.
• In Großbritannien herrscht in mehreren Regionen Dürre, die Behörden empfehlen deshalb sowohl klassische Wassersparmaßnahmen als auch digitale Entlastung.
• Fachleute sehen den Spareffekt durch E-Mail-Löschung als klein, halten den Hinweis aber für sinnvoll, um den Ressourcenverbrauch digitaler Dienste bewusst zu machen.

Übrigens: Vor Shanghai arbeitet Künstliche Intelligenz jetzt in einem Rechenzentrum auf dem Meeresgrund – gekühlt mit Meerwasser und betrieben mit Windstrom. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Pexels

Grauwasser wird direkt im Haus aufbereitet

DBU-Generalsekretär Alexander Bonde spricht von einem notwendigen Kurswechsel:

Temperaturanstieg und dadurch Dürre, Hitze, Grundwasserstress, aber auch Starkregen und Überschwemmungen zwingen bei städtischen Planungen zum radikalen Umdenken. Mehr Brauchwasser- statt Frischwassernutzung muss die Devise sein.

Im Mannheimer Quartier Aubuckel landet das Wasser aus Waschbecken, Duschen und Waschmaschinen nicht wie üblich im Abfluss. Stattdessen wird es gesammelt, in einer Ultrafiltrationsanlage gereinigt und zurück in den Kreislauf gebracht. Es versorgt anschließend Toilettenspülungen und sogar erneut die Waschmaschinen.

Nach Angaben der Projektverantwortlichen sinkt dadurch der Frischwasserbedarf um mehr als 40 Prozent. Gerade in Regionen mit sinkendem Grundwasserspiegel ist das ein spürbarer Fortschritt.

Wasser wiederverwenden: Reinigungssystem spart täglich viele Liter

Drei Mehrfamilienhäuser mit knapp 120 Wohnungen gehören zum Quartier. 40 Prozent der Einheiten sind sozial gefördert. Damit beweist das Projekt: Umwelttechnik lässt sich auch in bezahlbaren Wohnraum integrieren.

Ein zweites zentrales Element ist das Teichsystem im Innenbereich. Es erfüllt gleich mehrere Aufgaben:

• Speichert Regenwasser für Grünflächen
• Kühlt die Umgebung bei Hitze
• Schützt bei Starkregen vor Überflutung
• Kann selbst extreme Niederschlagsmengen aufnehmen

Die Kapazität reicht aus, um ein hundertjähriges Regenereignis abzufangen. Auch in heißen Sommern bewahrt die Anlage umliegende Flächen vor dem Austrocknen.

Regen zurückhalten – wie ein städtischer Schwamm

Das Prinzip dahinter basiert auf dem Konzept der Schwammstadt. Der Boden saugt Regen auf, statt ihn direkt in Kanäle abzuleiten. Das gespeicherte Wasser steht bei Bedarf wieder zur Verfügung – ob zur Bewässerung oder zur Abkühlung versiegelter Flächen.

Im Notfall wird auf bestimmten Flächen zu viel Regen aufgesaugt wie ein Schwamm.

Alexander Bonde

Das mindert das Risiko für Überflutungen und hilft Kommunen, besser auf Extremwetter zu reagieren.

Grundwasserverbrauch steigt – Nachschub bleibt aus

Laut einer Untersuchung des Instituts für sozial-ökologische Forschung (ISOE) nutzen mehr als die Hälfte aller deutschen Landkreise mehr Grundwasser, als sich natürlich erneuern kann. Doch rund 90 Prozent des Trinkwassers stammen aus genau diesen Quellen.

Bonde warnt daher vor den Folgen: „Die sichere Verfügbarkeit von Trinkwasser muss zentrales Element entsprechender militärisch-politischer Strategien werden.“ Die Wasserfrage ist längst kein rein ökologisches Thema mehr.

Wissenschaft begleitet das Projekt

Ein Team der Technischen Universität Darmstadt beobachtet die Umsetzung wissenschaftlich. Die Fachleute prüfen, wie übertragbar das System auf andere Städte ist – etwa mit Blick auf Bodenbeschaffenheit, Infrastruktur oder Einwohnerzahl.

Die Stadt Mannheim will zeigen, dass sich Stadtgrün, Technik und Klimavorsorge verbinden lassen. Der Bau des Quartiers beweist, dass Anpassung an die Klimakrise nicht erst in ferner Zukunft beginnt, sondern im Hier und Jetzt möglich ist.

Kurz zusammengefasst:

• In Mannheim-Feudenheim zeigt das Projekt ReSource, wie Städte durch clevere Technik Wasser wiederverwenden und den Frischwasserverbrauch um über 40 Prozent senken können.
• Ein Regenwasserspeicher-System mit Teichen schützt das Quartier vor Überflutung, sorgt für Kühlung im Sommer und folgt dem Prinzip der Schwammstadt.
• Das Modell vereint Klimaanpassung, Wassertechnik und sozialen Wohnraum – begleitet von der TU Darmstadt und gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt.

Übrigens: In vielen Flüssen dringt inzwischen Salzwasser weit ins Landesinnere vor – unsichtbar, aber mit Folgen für Trinkwasser, Böden und Technik. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Annette Rudolph-Cleff/TU Darmstadt