Der Preis des Ertrags

Neue Erkenntnisse über Ursachen und Wirkungen des Verlustes an Biodiversität

28.04.2015 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Der gelbe Schein trügt. Hohe Erträge fordern einen hohen Preis: der Verlust von Artenvielfalt. (Bildquelle: © Gallus Tannheimer/ pixelio.de)
Der gelbe Schein trügt. Hohe Erträge fordern einen hohen Preis: der Verlust von Artenvielfalt. (Bildquelle: © Gallus Tannheimer/ pixelio.de)

Intensivere Landbewirtschaftung führte weltweit zu einem Verlust der Artenvielfalt, und das seit rund 500 Jahren, wie eine internationale Studie unter Beteiligung des Max-Planck Instituts für Biogeochemie in Jena belegt. In einer zweiten Studie warnen die Forscher vor den Folgen - nicht nur für die Ökosysteme, sondern auch für das Klima.

Die Zahlen klingen auf den ersten Blick vielsprechend: Rund 300 Millionen weniger Hungernde allein in den letzten 25 Jahren. Eine höhere Flächenproduktivität, weltweit steigende Erträge und Wirtschaftswachstum für viele Länder. So vielversprechend die Zahlen für die moderne Landwirtschaft auch sein mögen, sie verschleiern den Preis des Erfolgs, den die Natur zu zahlen hat: der Verlust von Artenvielfalt (Biodiversität). Wie groß der Verlust in den vergangenen 500 Jahren war und welche Folgen dieser für das Klima hatte und hat, beantworten zwei vor kurzem erschienene Studien, an denen beide male Forscher des Max-Planck Instituts für Biogeochemie beteiligt waren.

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Das Satellitenbild von Kansas (USA) zeigt die verschiedenen Phasen der Fruchtfolge und verdeutlicht zugleich, wie stark die Landwirtschaft in die Natur eingreift und das Landschaftsbild prägt.

Das Satellitenbild von Kansas (USA) zeigt die verschiedenen Phasen der Fruchtfolge und verdeutlicht zugleich, wie stark die Landwirtschaft in die Natur eingreift und das Landschaftsbild prägt.

Bildquelle: © NASA/ wikimedia.org/ CC0

Ein Rückgang der Vielfalt um 14 Prozent

Wie groß der durch die Landwirtschaft verursachte Artenschwund global betrachtet ist, war lange unklar. Studien betrachteten bisher nur die Effekte in bestimmten Regionen. Ein internationales Forscherteam hat aus diesem Grund 280 Studien mit insgesamt fast 27.000 untersuchten Tier- und Pflanzenarten aus allen Kontinenten zusammengeführt. Ihr Ergebnis: Seit dem Jahr 1500 ist die Artenvielfalt um knapp 14 Prozent zurückgegangen. Am stärksten war der Rückgang im 19. und 20. Jahrhundert, im Zeitalter der Kolonialisierung und Industrialisierung. Deutlich war außerdem der Zusammenhang zwischen dem Artenrückgang und der Form der Landnutzung. Am stärksten, abgesehen von Städten, war dieser in ackerbaulich genutzten Gebieten. An zweiter Stelle standen Gebiete mit Forst- und Plantagenwirtschaft und an dritter die mit Viehhaltung.

Ausbreitung der Landwirtschaft zulasten der Natur

Dass der Artenverlust im 19. und 20. Jahrhundert so stark anstieg, ist die Folge einer kontinuierlichen und tiefgreifenden Entwicklung und Ausbreitung der Landwirtschaft seit dem 16. Jahrhundert. Es begann mit dem Umstieg von der Dreifelderwirtschaft zu einem kontinuierlichen Fruchtwechsel und einer stärkeren Verzahnung von Viehwirtschaft und Ackerbau. Mist und Gülle aus der Stallwirtschaft wurden fortan im Sinne der Ertragssteigerung großflächig und systematisch eingesetzt. Die Mechanisierung landwirtschaftlicher Geräte im 19. Jahrhundert erleichterte zunehmend die Arbeit in der Landwirtschaft. Immer mehr neue Anbauflächen wurden in dieser Zeit durch die Trockenlegung von Sümpfen, die Rodung von Wäldern oder das Entwässern von Feuchtgebieten erschlossen.

Auch wenn sich die Dimensionen in 500 Jahren extrem gewandelt haben, wird deutlich, dass das Zurückdrängen der Natur, die Veränderung von Standorten und die Zerstörung natürlicher Lebensräume stets mit der Landwirtschaft einhergingen. Jedoch setzte sich dieser Trend im 20. Jahrhundert, insbesondere in der zweiten Hälfte, durch die zunehmende Spezialisierung, Technisierung wie auch den wachsenden Einsatz chemischer Pflanzenschutzmittel, als Kennzeichen der industriellen Landwirtschaft, viel stärker fort, als in den Jahrhunderten zuvor.

Der Rückgang der Artenvielfalt wird sich fortsetzen

Die Forscher gehen davon aus, dass sich der Verlust der Artenvielfalt bis zum Ende dieses Jahrhunderts fortsetzen wird und sprechen dabei von einem Verlust von 3,4 Prozent. „Unsere Modelle sagen bei weiterer Ausdehnung der landwirtschaftlichen Flächen, insbesondere in den ärmeren Ländern, einen rasanten weiteren Artenverlust voraus“, erklärt Leitautor Tim Newbold.

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Artenreichtum ist Ausdruck und Voraussetzung zugleich für die Stabilität und das Funktionieren eines Ökosystems - und darüber hinaus.

Artenreichtum ist Ausdruck und Voraussetzung zugleich für die Stabilität und das Funktionieren eines Ökosystems - und darüber hinaus.

Bildquelle: © Hans-Christian Hein/ pixelio.de

Natürliche Ökosysteme sind Wertstoffkreisläufe

In natürlichen Ökosystemen mit einer hohen Artenvielfalt halten die dort lebenden Organismen und Lebewesen einen geschlossenen Wertstoffkreislauf am Laufen: Pflanzen stellen aus Sonnenenergie, Wasser, Kohlendioxid und mineralischen Nährstoffen mit Hilfe der Photosynthese Biomasse her, z. B.  in Form von Blättern und Früchten, welche anderen Lebewesen als Nahrung dienen. Deren Ausscheidungen und die Organismen selbst gelangen nach ihrem Lebenszyklus als Nährstoffe in den Boden zurück. Zwar sind diese Kreisläufe offen, dass heißt Mineralien können durch Wasser oder Wind ausgetragen werden. Aber so gelangen auch Stoffe von Außen in das System hinein.

Landwirtschaft war und ist eine aufwendige Angelegenheit

Auf den ersten Blick scheint es, dass Pflanzen von selbst wachsen. Dieser Schein trügt. Ackerbau ist eine aufwendige und intensive Angelegenheit: Reine und gleichförmige Feldfrüchte, eine hohe Anbaudichte für hohe Flächenerträge bei möglichst niedrigem Arbeits- und Energieeinsatz erfordern intensive Kontrollen und Anstrengungen. Mögliche Konkurrenten um Licht, Wasser und Nährstoffe müssen unterdrückt werden. Andere Pflanzen, Insekten, Pilze und Schädlinge Müssen regelrecht bekämpft werden. Die Auswirkungen dieses Biodiversitätsverlustes sind oft dauerhaft und gefährden die Stabilität des Systems. Und sie beschränken sich keineswegs auf die Agrar-Ökosysteme, sondern haben mitunter weit reichende Folgen.

Artenvielfalt und Klima stehen in einem Zusammenhang

Hier setzt die zweite Studie der Forscher des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie an. Ihnen ist es gelungen, den Zusammenhang zwischen Biodiversität und Klima genauer nachzuvollziehen und zu erklären, warum artenreiche Flächen mehr Kohlenstoff binden, als artenarme. Denn über den Zusammenhang zwischen Klima und Biodiversität existierten bis heute nur Vermutungen. In ihrer Studie stellten die Forscher mehrere Hypothesen auf den Prüfstand und kamen zu folgendem Ergebnis: Die entscheidende Rolle spielt der Boden, genau genommen die dort lebenden Bodenorganismen. „Der Stoffwechsel der Mikroorganismen verschiebt sich bei hoher Biodiversität zugunsten des Stoffaufbaus“, erklärt Dr. Markus Lange, Hauptautor der Studie.

Biodiversität fördert Aktivität von Bodenorganismen

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Wie Wiesen sind auch Böden Lebensraum für unzählige Lebewesen und Organismen. Oberirdischer Artenreichtum wirkt sich dabei positiv auf die unterirdischen Lebensgemeinschaften aus.

Wie Wiesen sind auch Böden Lebensraum für unzählige Lebewesen und Organismen. Oberirdischer Artenreichtum wirkt sich dabei positiv auf die unterirdischen Lebensgemeinschaften aus.

Bildquelle: © M.Großmann/ pixelio.de

Die Forscher konnten in einem Langzeitexperiment herausfinden, dass eine hohe Artenvielfalt die Aktivität der Bodenorganismen fördert. Dadurch wird mehr Kohlenstoff im Boden gespeichert und der Atmosphäre für längere Zeiträume entzogen. Entscheidend dabei sind die Bodenorganismen, welche die Pflanzenreste und Wurzelausscheidungen (Exsudate) verarbeiten und in organische Bodensubstanz umwandeln, die anschließend im Boden verbleibt.

Die Forscher beobachteten außerdem, dass artenreiche Wiesen nicht nur mehr Nahrung und Rohstoffe für die Bodenorganismen zur Verfügung stellen, sondern auch die Standortbedingungen verbessern. So reduziert nämlich eine dicht bewachsene artenreiche Wiese die Verdunstung von Wasser (Evaporation), was den Bodenorganismen insbesondere in der oberen Erdschicht zugutekommt. „All diese Faktoren führten zu einer höheren genetischen Vielfalt und insbesondere zu einer gesteigerten Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaft“, erklärt Lange.

Artenvielfalt erhalten

„Unsere Erkenntnisse unterstreichen daher einmal mehr die Bedeutung der Biodiversität für wichtige Ökosystemfunktionen wie die Kohlenstoffspeicherung“, erklärt Prof. Gerd Gleixner, Leiter der Studie, und fährt fort, „Der Erhalt einer biologischen Vielfalt wirkt letztlich der zunehmenden Anreicherung des Treibhausgases Kohlendioxid in der Atmosphäre, und somit dem Klimawandel, nachhaltig entgegen“.

Beide Studien verdeutlichen nebeneinander gehalten sowohl Ursache als auch Wirkung des Verlustes von Biodiversität. Um langfristig betrachtet die Gefahr eines Bumerang-Effekts zu vermeiden, die von der alleinigen Ausrichtung auf höhere Produktivität und Erträge ausgeht, ist der Erhalt von Biodiversität wichtig. „So wie unser Verständnis über die Auswirkung unseres Handelns und der dramatische Artenverlust wachsen, sollten im gleichen Zug auch unsere Bemühungen wachsen, das Ruder herumzureißen“, fordert Achim Steiner vom  Umweltprogramm UNEP der Vereinten Nationen (UN) und schlägt die Erarbeitung von „Richtlinien zur Unterstützung effektiver Kohlenstoffmärkte und die Einführung von Landnutzungspraktiken zur Erhaltung natürlicher Habitate“ vor.

Nahrungsversorgung sicherstellen

Gleichzeitig darf jedoch nicht vergessen werden, dass mit der weltweit wachsenden Bevölkerung auch die Nachfrage nach Nahrungsmitteln steigt, die es vorrangig zu befriedigen gilt, während zugleich auch die Nachfrage nach landwirtschaftlichen Rohstoffen für industrielle Zwecke zunimmt. Dies alles gilt es nun in Einklang mit dem Erhalt der  Artenvielfalt zu bringen. Frühere Studien, über die Pflanzenforschung.de berichtete, wiesen bereits auf  Synergiepotenziale hin, und zwar nicht nur für die Landwirtschaft, sondern auch für die Pflanzenzüchtung.

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