Klimawandel und Landwirtschaft belasten Bodentiere – aber auf jeweils andere Weise - wissenschaft.de
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Umwelt+Natur

Klimawandel und Landwirtschaft belasten Bodentiere – aber auf jeweils andere Weise

Collembole
Springschwänze wie dieser sind im Boden wichtige Helfer bei der Zersetzung organischen Materials. (Bild: Henrik_L/ iStock)

Klimawandel und intensive Landwirtschaft setzen nicht nur der Natur über der Erde zu – auch im Boden gibt es Probleme, wie eine Studie enthüllt. Demnach werden die zersetzenden Kleintiere im Untergrund kleiner, wenn die Temperaturen steigen. Durch Landwirtschaft verringert sich dagegen die Dichte dieser Bodentiere. Beides zusammen führt dazu, dass die Zersetzung organischen Materials im Boden abnimmt – und damit auch das für alle Ökosysteme wichtige Nährstoffrecycling.

Weitgehend unbeachtet und im Verborgenen arbeitet unter unseren Füßen ein Heer von winzigen “Dienstleistern”: Unzählige kleine Insekten, Spinnentiere und andere Bodenbewohner sind unermüdlich damit beschäftigt, abgestorbene Pflanzen und anderes organisches Material zu zersetzen und die darin enthaltenen Nährstoffe zu recyceln. Sie bilden damit die Basis für den Pflanzenwuchs und das Funktionieren der oberirdischen Ökosysteme.

Doppelte Belastung der unterirdischen Lebenswelt

Doch diese so wichtige Welt im Untergrund steht zunehmend unter Druck – und dies gleich auf doppelte Weise. Zum einen sorgt der Klimawandel für steigende Bodentemperaturen und eine zunehmende Trockenheit. Zum anderen aber beeinträchtigt auch eine intensive Landnutzung die Bodenorganismen. Studien zeigen, dass die unterirdische Artenvielfalt durch den Einsatz von Dünger und Pestiziden, durch Pflügen und Mähen und auch durch die Umwandlung von Grasland in Äcker abnimmt. Allerdings lassen sich diese negativen Effekte zumindest teilweise durch eine ökologische, bodenschonende Bewirtschaftung der Flächen abmildern – auch das belegen Beobachtungen.

Das Problem jedoch: Viele Flächen hierzulande und anderswo müssen mit beiden negativen Einflüssen gleichzeitig klarkommen – dem Klimawandel und der Landnutzung. Wie sich diese Doppelbelastung auswirkt und ob sie die gleichen Folgen auf die Bodentiere haben, war jedoch bislang unbekannt, wie Rui Yin vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Halle und seine Kollegen erklären. Deshalb haben sie dies nun in einer ökologischen Versuchsanlage am Beispiel von bodenlebenden Mikroarthropoden wie Milben und Springschwänzen näher untersucht. In der Anlage setzen sie verschieden stark bewirtschaftete Acker- und Grünland-Testflächen einem simulierten Klima der Zukunft aus: 0,6 Grad höhere Temperaturen, zehn Prozent mehr Niederschlag im Herbst und Frühjahr, dafür 20 Prozent weniger Regen im Sommer.

Klimawandel macht Bodentiere kleiner

Es zeigte sich: Sowohl der simulierte Klimawandel als auch die intensive Landnutzung führte zu einem deutlichen Rückgang der bodenlebenden Mikroarthropoden. Ihre Biomasse nahm auf den Flächen mit Klimaveränderungen um 17 Prozent ab, auf den intensiv bewirtschafteten Ackerflächen sogar um 37 im Vergleich zum Grasland. Das Überraschende jedoch: Obwohl dieser Schwund der Bodenbewohner-Biomasse unter beiden belastenden Bedingungen auftrat, waren die Ursachen dafür ganz verschieden und voneinander unabhängig, wie Yin und seine Kollegen berichten. Der künstliche Klimawandel bewirkte, dass die einzelnen Arthropoden um rund zehn Prozent kleiner wurden.

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Die Forscher erklären dies damit, dass eine geringe Körpergröße zum einen die Abgabe überschüssiger Wärme erleichtert – deshalb sind Tiere der Tropen oft kleiner als ihre Verwandten in den kalten Polarregionen. Bei wechselwarmen Tieren wie Milben und Insekten kommt dazu, dass ihr Stoffwechsel und ihre Entwicklung bei höheren Temperaturen schneller ablaufen. “Dadurch entstehen schneller neue Generationen, die dann aber kleiner bleiben”, erklärt Yins Kollege Martin Schädler. “Vermutlich werden sich dadurch nicht nur kleinere Arten durchsetzen, sondern auch kleinere Individuen innerhalb derselben Art.”

So wirken Klimawandel und Landwirtschaft auf die Bodentiere. (Bild: Lisa Vogel / UFZ)

Ökolandbau kann Klimawandel-Effekt nicht ausgleichen

Die intensive Landwirtschaft hatte dagegen eine ganz andere Folge: Auf den stark bewirtschafteten Ackerflächen nahm nicht die Größe, sondern die Zahl der Mikroarthropoden im Boden ab. Die Wissenschaftler fanden im Boden dieser Ackerflächen rund 47 Prozent weniger Milben und Springschwänze als unter dem kaum genutzten Grasland. “Das Spannende und Ernüchternde daran ist, dass sich die Effekte von Klima und Nutzung kaum gegenseitig beeinflussen“, sagt Schädler. Das aber bedeutet: Selbst, wenn man die Landwirtschaft so umstellt, dass die Böden schonend und ökologisch bewirtschaftet werden, hilft dies zwar gegen die Dichteabnahme der Bodentiere. Aber die negativen Effekte des Klimawandels lassen sich damit nicht ausgleichen.

“Nicht alles, was durch die Erwärmung kaputtzugehen droht, lässt sich also durch eine umweltverträgliche Landnutzung retten“, resümiert Schädler. Um die Folgen des Klimawandels abzumildern, müsse man daher direkt bei den Treibhausgasen ansetzen – und zwar so schnell wie möglich. “Wir können uns nicht darauf verlassen, dass uns schon noch etwas anderes einfallen wird”, warnt der Forscher.

Quelle: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ; Fachartikel: eLife, doi: 10.7554/eLife.54749

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