Angeschlagene Böden, Meere und Urwälder

Am Boden des Klimawandels

(...)What have they done to the earth?
What have they done to our fair sister?
Ravaged and plundered and ripped her and bit her
Stuck her with knives in the side of the dawn
And tied her with fences and dragged her down

(...)
The Doors, <<When the music ´s over>>, vom Album Strange Days, 1966/1967.

Die Meere, CO-2 und Wärme

Der weiterhin ungebremste Anstieg der Treibhausgase (Vorindustrieller Ausgangswert für CO-2, 280 ppm*, aktuell ca. 400 ppm) und die heftigen Diskussionen rund um die Festlegung auf die 1,5° oder 2° Celsius Erwärmungsobergrenze beherrschten die Pariser Klimakonferenz Ende 2015, obwohl Wissenschaftlern klar ist, dass beide Vorgaben nicht eingehalten werden können.

Mit allen derzeit beschlossenen Maßnahmen steigen die CO-2 Werte auf 600 ppm in der zweiten Jahrhunderthälfte. Die günstigste Projektion der Temperaturwerte läuft auf einen Anstieg der mittleren globalen Temperatur von 2,3- 2,7 Grad bis zum Endes des Jahrhunderts hinaus.

Zudem werden die Polregionen weitaus stärker erwärmt als der Äquatorialbereich. Speziell die Landgebiete auf der klimawirksamen und extrem bodensensiblen Nordhalbkugel erwärmen sich, vorsichtig geschätzt, mindestens doppelt so stark, wie ursprünglich einmal erwartet.

Regenwälder

Gleichzeitig geht der Raubbau an den klimarelevanten Regenwäldern in Asien, in Afrika und in Südamerika unvermindert weiter. Gerade hat Peru für ein ehemaliges Regenwaldgebiet so groß wie Bayern den Notstand erklärt, weil Goldminen über Jahre Böden und Flüsse mit Arsen, Cyanid und vor allem Quecksilber verseuchten. Ein Drittel der heutigen Minen sind illegal, und sie produzieren auch die größten Schäden.

Aber den Bewohnern der Region Madre de Dios bleiben kaum Alternativen. Die großen Konzessionsminen kommen mit wenig Personal aus und können es nach Belieben auswechseln. Die meisten Profite aus der großflächigen Goldschürfung entstehen außerhalb Perus.

Dafür verbleiben im Amazonasbecken Altlasten, die nicht nur zukünftig global negative Auswirkungen haben, sondern heute schon die betroffenen Staaten vor massive soziale Probleme stellen und das terrestrische Artenreservoir an Pflanzen und Tieren reduzieren.

Ozeane und Böden

Die wesentlichen neuen Erkenntnisse zu den Klimafolgen in den letzten Jahren erbrachte die Forschung an den ozeanischen Biomen und die Bodenforschung. In den Meeren und auf den Böden der Welt entscheidet sich das Klimaschicksal der mittlerweile von Menschenhand ökologisch gesteuerten Erde. Oikos ist recht eindeutig eine menschliche Kochstelle und die Natur straft den unaufmerksamen und gierigen Chef.

Von den Ozeanen wissen wir, dass sie wie ein riesiger Wärmespeicher wirken und einen Teil der vermehrten atmosphärischen Wärmeenergie aufnehmen. Die Wärme dehnt das ozeanische Volumen aus, welches zusätzlich von abschmelzendem Landeis – nicht jedoch vom Treibeis – vergrößert wird. Die Meeresspiegel steigen. Mehr Wärmeenergie im Ozean und in der Troposphäre begünstigt das Auftreten stärkerer Stürme und sie ändert Ausmaß und Richtung der klimawirksamen Meeresströmungen.

Ein großer Teil (ca. 1/3) der weiter ansteigenden Konzentration des Haupttreibhausgases CO-2 gelangt ebenfalls ins Oberflächenwasser der Weltmeere und wird dort, über eine simple chemische Reaktion in Kohlensäure (CO₂ + H₂O ->/<- H₂CO₃ ->/<- H⁺ + HCO₃^-) eingebaut. Die Kohlensäure greift nicht nur kalkhaltige Riffe an, sondern wirkt vor allem auf das Zellskelett und den Stoffwechsel des Phyto- und Zooplanktons, also auf die mikrosokopische Basis der ozeanischen Nahrungsketten, die bereits von den raschen Temperaturveränderungen an ihren Haupthabitaten, den Polarregionen, beeinträchtigt werden.

Der über Jahrtausende – wenn nicht gar Jahrmillionen Jahre – konstante mittlere pH- Wert des Oberflächenwassers der Ozeane fiel seit der Industrialisierung bereits um 0,11- 0,12 Einheiten. Die Meere versauern. Das liest sich nicht aufregend, solange man nicht bedenkt, dass es sich hier um eine dekadisch-logarithmische Größe handelt. Der pH** ist der negativ dekadische Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration H⁺, mit dem man den Säuregrad abbildet. Er entspricht einer Exponentialfunktion. Hinzu kommt, dass biologische Systeme nur enge Spielräume für Abweichungen von der Homöostase*** tolerieren.

Eingebetteter Medieninhalt

Peter Sculthorpe, <<Earth Cry>> (1986), gespielt vom Janazek Orchester und William Barton auf dem Didgeridoo, Dirigent Theodore Kuchar

Auf die Böden kommt es an!

2015 war als internationales Jahr des Bodenschutzes ausgerufen worden. Bei der Pariser Klimakonferenz standen daher die Weltböden und ihre Gefährdung im Mittelpunkt der wissenschaftlichen Besprechungen, die im Begleitprogramm des diplomatischen Wortfindungsmarathons auch noch stattfanden. Dieser Teil der Klimakonferenz erlangte wenig öffentliche Aufmerksamkeit. 2016 verspricht, eines der Jahre mit der größten Bodenvernichtung weltweit zu werden!

Auf längere Sicht sind es die direkt zugänglichen Böden der Erde mit ihrer Fauna und Flora, die entscheiden, ob uns die Rettung im Eigeninteresse gelingt. Mit Sorge und Vorsorge gehegt und gepflegt – Menschen können das, seit ihrer China- und Zweistromland- Achsenzeit – hängt alles an dieser Schicht des Lebens, von minimal 0,5 mm (Biofilm auf Gestein), bis ca. 15 oder 20 Metern Tiefe, über dem dazu biologisch inerten Grundgestein. Alle menschlichen Aktivitäten, wie auch die natürlichen Kräfte seit Urzeiten, Wind, Sonne und Wasser, greifen dort an.

Die Böden sind Komplexbiome, so differenziert, dass Pedologen (Bodenkundige), wie Kriminologen, Proben und Schnitte als globale „Fingerabdruckdatei“ nutzen können, um den Werdegang der Bodenalterung und seine Weiterentwicklung zu bestimmen, sowie die „Bodengesundheit“ einzuschätzen.

Einmal eingetretene Schäden an den spezifischen Böden, Auswaschungen von Mineralstoffen, Abschwemmungen der organischen Bestandteile, Bodenverdichtung, Bodenerschöpfung durch fehlendes Agrarmanagement, lassen sich nicht schnell heilen. So gelingt es zum Beispiel nur mühsam, Böden zu dekontaminieren, wie das beim Trinkwasser/Süßwasser durchaus möglich ist, und auch die Bodenverbesserung ohne Schädigung der Nachhaltigkeit ist eher eine langfristig notwendige Kunst, als ein einmaliger Notfalleingriff.

Die natürliche Humusbildung kann über hunderte Jahre laufen und trotzdem nur eine geringe Schicht von 1-3 cm aufbauen. Menschliche Anstrengungen, die Humusbildung zu beschleunigen, können hingegen sehr erfolgreich sein, erfordern aber längerfristig durchgehaltene und kontinuierliche Strategien und einen grundsätzlichen Paradigmenwechsel in der industriellen Landwirtschaft.

Humus ist nicht Torf!

In deutschen Baumärkten und Gartenzentern verkauft sich Torf wie geschnittenes Brot. Er gilt gar als Substratdelikatesse für den Kleingarten. Dieses Produkt, auch in den unterschiedlichsten Beimischungen, wird als besonders bodenaktivierend angeboten. Vom denkenden Gärtner überprüft ist die Wirkung eher bescheiden, meist sogar schlecht, und das Produkt aus dem Abbau der Moore, denen man das Wasser entzog, ist recht eigentlich ein schwerer Umweltfrevel.

Historisch gab es einen langen Streit unter Forschern, was denn die eigentliche Qualität des fruchtbaren Bodens ausmacht.

Wissenschaftsgeschichtlich lässt sich das an den gegensätzlichen Herangehensweisen Justus Liebigs, der die Bedeutung der anorganischen Minerale im Boden durch seine Mangelversuche herausfand, und des größten preußischen Bodenkundigen, A.D. Thaer, der in seinen vierbändigen Werk, >>Grundsätze der rationellen Landwirthschaft<<, 1809, als erster eine wissensbasierte Theorie vom Humus aufstellte*****, nachvollziehen.

Des Gießener Professor Liebigs Thesen setzten sich lange Zeit durch, weil sie zahlreiche irrige Ansichten über die optimale Pflanzenernährung und die landwirtschaftliche Ertragssteigerung korrigierten. Das Zeitalter der Mineraldünger, die Ära von „Stickstoff- Phosphor- Kalium“****, begann mit ihm. Man glaubte es reiche aus, neben der Bewässerung, vor allem fehlende Mineralien und den pH- Wert der Böden zu steuern, um dauerhaft hohe Erträge zu erzielen oder Wälder gesund zu erhalten.

Erst nach und nach setzte sich die Erkenntnis durch, dass die organischen Bestandteile des Bodens, pflanzliche, wie tierische und ihre Zersetzungsprodukte, vor allem aber auch die bakteriellen und pilzartigen Lebensformen in dieser Biomasse, mindestens ebenso wichtig sind, um Böden nachhaltig zu stabilisieren. Das CO-2- Gas mag unser Klima bedrohen, aber der bodengebundene Kohlenstoff, in organischer und physikalischer Form, ist nicht nur lebenswichtig für uns und die Welt aller Lebewesen, sondern stellt heute eine entscheidende Größe im Kampf um das Klima dar.

Schwarzerde

Neben der „Humustheorie“ spielte für die Ausbildung eines ganzheitlichen Bewusstseins von den Böden die Untersuchung spezieller „Bodenindividuen“ eine wesentliche Rolle. Die vorwiegend osteuropäische, aber auf der gesamten Nordhalbkugel verbreitetet, Chernozem (Akronym von Chernaia zemlia), die Schwarzerde, der „schwarze Dreck“ der neuen Welt, fiel wegen ihrer Fruchtbarkeit früh auf. Die Anteile, die für die Schwärze verantwortlich sind, stellten sich als Anreicherung zersetzter Biomasse heraus.

Systematische Bodenforschung betrieb schon Russlands erster Wissenschaftler, Mikhail Lomonosow. Er erkannte, dass die Schwarzerde-Böden einen hohen Anteil abgelagerter und zersetzter biologischer Materialien enthalten der sich nicht einfach aus der Erosion des Grundgesteins zu Lösspartikeln erklären ließen. 1883 beschrieb dann Vasily Dokuchaev, der Vater der modernen, russischen Bodenwissenschaft, erstmals vollständig das Gefüge der fünf Wirkfaktoren, Klima, Bodenlebewesen, Terrain, Ausgangsmaterial und Zeit, die für die Entstehung dieser fruchtbaren, oft sehr alten Humus- Akkumulationsböden (Humus- Anreicherungsböden) nötig sind.

Weil das so ist, wird, ganz im Sinne der ungehemmten Ökonomie, die immer auch ein erhebliches kriminelles Element mit sich führt, gegen die bestehenden Gesetze der jeweiligen Länder, schwarze Erde, z.B. aus Russland, der Ukraine, Moldawa und Transnistrien, illegal verkauft. In diesen europäischen Ländern fällt man übrigens auch den Wald in großem Umfang illegal.

Unser heutiger Wissenstand und das vorläufige Fazit von zweieinhalb Jahrhunderten Bodenforschung: Der Bodenkohlenstoff erhält nicht nur die landwirtschaftliche Produktivität, sondern der Boden ist, neben den Ozeanen, die wichtigste natürliche und naturnahe Senke für den zusätzlich emittierten Kohlenstoff in der Atmosphäre, der aus der Verbrennung fossiler Energieträger stammt.

(Wer es sich übersichtlich vor Augen führen möchte, der schaue, was Johannes Lehmann und Markus Kleber für das Wissenschaftsmagazin "Nature" in einer Skizze dargestellt haben)

Zudem scheint dieser – vom Menschen beeinflussbare –terrestrische C-Speicher einen unerwarteten Vorteil zu bieten: Die menschliche Anstrengung, solche Böden für die Landwirtschaft neu aufzubauen, wirkt nicht zerstörerisch auf die Ökosysteme, sondern vermehrt deren Vielfalt und deren Widerständigkeit gegen Zivilisationsschäden und den Klimawandel. Diese Art der Bodenverbesserung unterscheidet sich fundamental von der beständigen Zufuhr der Düngemittel in der derzeitig vorherrschenden Intensivlandwirtschaft.

Den Ozeanen schadet die CO-2 Aufnahme durch die Versauerung. Die großtechnologische CO-2 Speicherung (CCS) ist experimentell und sie bleibt – sollte sie als Notlösung doch – hochriskant, so, wie sich das für das flächendeckende Fracking mittlerweile auch herausstellt.

Die kontinuierliche Kohlenstoffanreicherung in Böden fördert hingegen dessen dauerhafte Bindung und erlaubt es den Pflanzen Kohlenstoff aufzunehmen. Bodenkohlenstoff aus organischem und mineralischem Material verbessert die Biodiversität und erhöht zugleich die Ertragsfähigkeit der Landwirtschaft.

Christoph Leusch

PS: Teil III der Serie geht auf die Möglichkeiten ein, mit den unterschiedlichsten Schwarzerden der Welt CO-2 zu speichern und die Bodenfunktionen zu verbesseren.

*ppm : Parts per million, bedeutet Milligramm /Liter oder Milligramm/kg

**pH und Säure: In wässrigen Milieus passt es, ungeachtet anderer Defintionen, Säuren als Wassortstoffionen (H⁺) abgebende Subtanzen und damit Elektronen (e^-) aufnehmende Stoffe zu bezeichnen. Auch wem das nicht viel sagt, kann zumindest ahnen, dass geladene Teilchen, anders als ungeladene Teilchen, in organischem Material stark wirken, also vor allem Veränderungen in Gang setzen.

***Homöostase: Aufrechterhaltung eines stabilen physikochemischen Milieus, auf das die Organismen und intern, die speziellen Körperzellen angewiesen sind.

****Stickstoff- Phosphor- Kalium: Diese schöne Zusammenziehung verdanke ich dem lesenswerten Überblicksbericht, "Bernoux M. & Chevallier T., 2013. Le carbone dans les sols des zones sèches. Des fonctions multiples indispensables. Les dossiers thématiques du CSFD.
N°10. décembre 2013. CSFD/Agropolis International, Montpellier, France. 40 pp.

*****Der vielübersetze Albrecht Daniel Thaer, wurde von mir kurzerhand zum Franzosen gemacht. Dabei war er Niedersachse und Wahlpreuße. Aus dem ihm zur Verfügung gestellten "Gut Möglin", ging 1819 die "Preußische Akademie des Landbaues" hervor. Wirklich viel gelesen, wurde Thaer in Frankreich und England (Diese Änderung verdankt sich dem entschiedenen Einspruch Heinz Lambarths, 10.06.2016).