Frühmenschliche Effekte auf das Klima

05.04.2011 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Haben schon Steinzeitmenschen das Klima verändert? (Quelle: © Henning Hraban Ramm / pixelio.de).
Haben schon Steinzeitmenschen das Klima verändert? (Quelle: © Henning Hraban Ramm / pixelio.de).

Eine knapp 10 Jahre geführte Diskussion, seit wann der Mensch Einfluss auf das Klima nimmt, erhält durch aktuelle Veröffentlichungen neue Impulse. Außer Frage steht, dass es anthropogene Effekte auf das Klima gibt, und dass diese Effekte so gering wie möglich gehalten werden müssen.

Streitbare Theorie

Im Jahr 2003 stellte ein Paleoklimatologe die kontrovers diskutierte Theorie auf, wonach der Mensch nicht erst seit der industriellen Revolution, sondern bereits seit tausenden von Jahren massiv das Klima verändert hat. Begründet wurde diese Hypothese der frühzeitlichen Klimawirksamkeit des Menschen durch ein ganzes Set von Beobachtungen:

Die bis dahin über einen Zeitraum von 350.000 Jahre relativ gleichmäßig oszillierende Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre veränderte sich vor ca. 8.000  Jahren. Diese hörten auf zu oszillieren und stiegen plötzlich kontinuierlich an. Einige Tausend Jahre später, ungefähr vor 5.000 Jahren, veränderten sich die Methankonzentrationen ebenfalls. Auch diese Gehalte in der Atmosphäre erhöhten sich sprunghaft. Beide Gase gelten als Treibhausgase. Dass diese Veränderungen der Zusammensetzung der Atmosphäre klimawirksam waren, wurde durch paleoklimatische Befunde untermauert. Diese Beobachtungen zur Klimaveränderung und der Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre, wurden mit archäologischen, kulturellen sowie geologischen Funden kombiniert. Zeitlich fallen diese Entwicklungen in Atmosphäre und Klima mit großen kulturellen Veränderungen zusammen, wodurch der Steinzeitmensch zum Schlüsselelement der Klimaveränderung wurde. Kritiker dieser Theorie führen jedoch an, dass die Zahl der Menschen, welche die Erde zur damaligen Zeit besiedelten, zu gering war, um derartige Effekte auslösen zu können.

Klimafaktor: Steinzeitkultur

Die frühen Anfänge der Landwirtschaft in Euraisen vor ungefähr 8.000 Jahren brachten große Veränderungen mit sich. Große Waldgebiete mussten zur Gewinnung der Ackerflächen gerodet werden. Ein sprunghafter Anstieg des Treibhausgases CO2 in der Atmosphäre war Folge der Brandrodung. Eine weitere menschengemachte Veränderung bedeutete der beginnende Bewässerungsanbau von Reis. Dieser begann vor etwa 5.000 Jahren. Durch den Bewässerungsanbau konnten Erträge gesteigert und Produktionsflächen sogar in Hanglagen hinzugewonnen werden. Allerdings sind Methanemissionen ein Nebeneffekt. Ursache für die Methanbildung sind Bakterien. Diese leben in der Schlammschicht überfluteter Felder. Das von den Bakterien produzierte Methan wird von den Wurzeln der Reispflanzen aufgenommen und gelangt über ein gasleitendes Gewebe in Wurzel und Stängel, dem Aerenchym, in die Atmosphäre.

Heute, schätzen Forscher, werden durch den Reisanbau jährlich rund 100 Millionen Tonnen Methan ausgestoßen. Dies entspricht einem Fünftel der gesamten Methanemissionen. Dass der Reisanbau bereits vor mehreren tausend Jahren zur globalen Erwärmung beitrug, davon sind die Verfechter der Steinzeit-Hypothese überzeugt.

Klimastabilisierung durch Treibhausgase?

Die verstärkte Emission von Treibhausgasen führte in den nördlichen Breiten zu einer Temperaturerhöhung um 0,8 bis 2,0 Grad Celsius im Jahresmittel. Ein Nebeneffekt dieser Erwärmung war es, eine beginnende Eiszeit im Nordosten Kanadas zu stoppen. Somit stabilisierten die durch die Landwirtschaft freigesetzten Treibhausgase das globale Klima für einen langen Zeitraum. Erst vor ungefähr 1.000 Jahren kam es zu einer messbaren Abnahme der CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre. Die Forscher begründen diese Reduktion mit den sich ausbreitenden Pestepidemien. Durch den massiven Bevölkerungsschwund, wurden auch der Ackerbau und damit der Effekt der Landwirtschaft auf das Klima geringer. Größere Waldgebiete entstanden. Diese stellten CO2-Senken dar. In solchen CO2-Senken wird Kohlendioxid für längere Zeit gebunden und sehr langsam freigesetzt. Dadurch ausgelöst wurde eine kleine Eiszeit zwischen dem 13. und dem 19. Jahrhundert. Missernten und starke Winter sind historisch dokumentiert. Noch heute bewundern wir die Winterlandschaften oder zugefrorenen Grachten in den Gemälden der alten Meister. 

Neue Impulse durch neue Modellierungen

Eine Sonderedition des Wissenschaftsmagazins „The Holocene“ (Advances Online Publication) veröffentlicht jetzt neue Studien und untermauert die 2003 aufgestellte Theorie. Basis sind verfeinerte Modellrechnungen und Analysen, durch welche die Effekte des menschlichen Handelns in der Jungsteinzeit besser erfasst werden. Prinzipiell wird der Einfluss der Landnutzungsänderung durch den Beginn der Landwirtschaft auf das Klima untermauert. Scheinbar rodeten unsere Vorfahren sehr große Waldgebiete. Deutlich größere Gebiete, als es zur Ernährung der damaligen Bevölkerung nötig gewesen wäre. Der Mensch, so schlussfolgern die Forscher, ist von Natur aus faul. Solange nicht die Fläche zum limitierenden Faktor wurde, blieb die Bewirtschaftung extensiv. Erst wenn wirklich Intensivierungsdruck entstand, z.B. durch eine wachsende Bevölkerung, wurden die Flächen auch intensiv genutzt. Durch die neuen Modelle wird eine doppelt so hohe Kohlendioxidbelastung durch den Beginn der Landwirtschaft angenommen.

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Brandrodung führte schnell zu neuen Ackerflächen, setzte aber viel CO2 frei.

Brandrodung führte schnell zu neuen Ackerflächen, setzte aber viel CO2 frei.

Quelle: © iStockphoto.com/ Peter Pattavina

Streitpunkte bleiben die Schätzungen auf der Basis von Isotopenanalyse. Durch die Radiokohlenstoffanalyse können Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der Atmosphäre getroffen werden. Anders als andere Lebewesen unterscheiden Pflanzen bei der Aufnahme des Kohlenstoffs nach dessen atomaren Form. Präferentiell wird das Kohlenstoffisotop C12 aufgenommen. Würde durch die Verbrennung von Pflanzen, z.B. durch Brandrodung, mehr C12-Kohlenstoff in die Atmosphäre freigesetzt werden, müsste dieses Isotop vermehrt in den entsprechenden Gaseinschlüssen im Eispanzer der Polregionen vorkommen. Dies ist jedoch nicht der Fall. Jedoch, so die aktuellen Veröffentlichungen, unterschätzen bisherige Studien die durch Torfmoore und Feuchtgebiete gepufferte Menge an Kohlenstoff C12. Neuere Studien gehen von bis zu 280 Gigatonnen gebundenen C12 Kohlenstoff aus. Bisher wurde diese Menge auf 40 Gigatonnen geschätzt.

Quo vadis Klima?

Unabhängig vom laufenden akademischen Streit über den Beginn des menschlichen Einflusses auf das Klimageschehen, wird deutlich, dass der menschliche Faktor eine große Bedeutung hat. Landwirtschaft und Viehhaltung sind kulturelle und zivilisatorische Leistungen. Ohne diese wären die Hochkulturen der Vergangenheit aber auch die heutige Existenz von über 6 Milliarden Menschen nicht möglich. Sie sind die Basis unseres Lebens. Gleichzeitig geht von diesen zivilisatorischen und kulturellen Leistungen eine stetige Bedrohung aus. Heute verursacht die Landwirtschaft ca. ein Fünftel der anthropogenen Treibhausgasemissionen. Auf der anderen Seite ist kein anderer Wirtschaftszeig so vom Klimawandel betroffen wie die Landwirtschaft. Unbestreitbar ist, dass durch die Bevölkerungsentwicklung, die industrielle Revolution und die vermehrte Nutzung fossiler Rohstoffe der menschliche Einfluss auf das Klima weiter zugenommen hat. Heute liegt der Wert der CO2-Konzentration in der Atmosphäre bei etwa 380 ppm. Höher als je zuvor in den letzten 650 000 Jahren, wie man aus Bohrkernanalysen im „ewigen“ Eis weiß. Andererseits ermöglicht der heutige Wohlstand uns neue und kreative Lösungsansätze. Mehr denn je kommt es darauf an, die Komplexität des menschlichen Handelns in all ihren Dimensionen zu berücksichtigen. Um diese Komplexität zu verstehen, gilt es auch den Blick über den Beginn der industriellen Revolution hinaus zu schärfen.

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