Biodiversität und Klimawandel | Grasland ist ein wichtiger Kohlendioxidspeicher

Vielfältige Wiesen können dem Klimawandel besser trotzen. Foto: imago/Zoonar Rund ein Viertel der eisfreien Oberfläche der Erde ist von Grasland bedeckt. Darunter fallen Savannen, Steppen, Wiesen und Weiden. In der Wissenschaft und beim Klimaschutz wurden diese Ökosysteme lange unterschätzt, dabei beherbergen sie nicht nur eine Vielzahl von Pflanzen- und Tierarten, sondern regulieren auch den Wasserhaushalt und speichern rund ein Drittel des terrestrischen Kohlenstoffs.

Eine kürzlich im Fachjournal »PNAS« erschienene Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) und der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel kommt zu dem Ergebnis, dass die Produktivität von Grasland und seine Klimaschutzfunktion dabei maßgeblich von seiner Pflanzenvielfalt abhängen. Ein starker Rückgang dieser könnte dazu führen, dass Wiesen und Weiden weltweit bis 2050 rund 15 Prozent weniger Kohlenstoff binden können als heute. In den Tropen und Subtropen könnten es sogar 50 Prozent weniger sein, und das sogar, wenn die globale Erderwärmung unter zwei Grad bleibt.

»Im Grasland ist im Vergleich zum Wald relativ wenig Kohlenstoff oberirdisch gespeichert. Der größte Teil befindet sich im Boden«, erklärt Stephen Wirth, Erstautor der Studie und Vegetationsmodellierer am PIK. Die Pflanzen holen sich den Kohlenstoff mittels Photosynthese aus der Atmosphäre. »Der Eintrag in den Boden erfolgt maßgeblich über die Wurzeln, die, wenn sie absterben, von den Mikroorganismen zersetzt werden.« Dabei verbrauchen sie einen Teil des Kohlenstoffs, der Rest bleibt im Boden.

Tropische und subtropische Graslandökosysteme speichern besonders viel CO2. Dass diese Fähigkeit bei deutlichem Artenverlust stark abnimmt, liegt daran, dass dort im Gegensatz zu anderen Klimazonen nicht dominante Pflanzenarten einen großen Beitrag zur Produktivität des Graslands leisten. Gehen sie verloren, fällt dies ungleich stärker ins Gewicht. Damit sinkt zugleich die Anpassungsfähigkeit der Ökosysteme: »Wenn bisher vorherrschende Pflanzen unter Klimawandel weniger wachsen, können andere, besser angepasste Pflanzen diesen Verlust nicht mehr ausgleichen«, warnt Wirth. So gilt die Artenvielfalt als eine Art Versicherung gegenüber Klimaveränderungen.

Dass Pflanzenvielfalt die Produktivität von Graslandschaften fördert, ist bereits aus lokalen Experimenten, wie dem Jena-Experiment, bekannt. Seit 2002 werden auf einer 10 Hektar großen Fläche an der Saale, auf rund 150 Parzellen, verschiedene Wiesenpflanzenarten kombiniert, um zu erproben, wie sich die Artenvielfalt auf Ökosystemprozesse auswirkt. Dabei zeigte sich, dass artenreichere Wiesen natürliche Ressourcen wie Licht, Wasser und Nährstoffe effizienter nutzen und mehr Kohlenstoff speichern. Aktuell wird getestet, wie sie sich bei extremen Klimaereignissen in Bezug auf Pflanzenbiomasse, Bodentemperatur und Nährstoffgehalt verhalten. Dass artenreiche Wiesen dabei stabiler sind, konnte bereits in einigen Fällen nachgewiesen werden. So zeigte sich etwa, dass eine besonders nasse oder trockene Witterung das Wachstum artenreicher Wiesen weniger beeinträchtigt als das artenarmer.

»Im Grasland ist im Vergleich zum Wald relativ wenig Kohlenstoff oberirdisch gespeichert.«

Die vorliegende Studie von PIK und Uni Kiel untersucht nun erstmals mit einem globalen Vegetationsmodell, wie sich ein Artenverlust unter Klimawandel auf die Produktivität und damit die CO2-Aufnahme und die Kohlenstoffspeicherung im Boden weltweit auswirkt. In diesem Sinne bezeichnet das Bundesamt für Naturschutz (BfN) sie als »wegweisend«.

Laut BfN gehören Grünlandböden in unseren Breiten zu den wichtigsten Kohlenstoffspeichern. Besonders viel Kohlenstoff sei in altem Dauergrünland gespeichert. Dort reichen die Wurzeln tiefer, und es gibt insgesamt mehr Wurzelmasse als in artenarmem Wirtschaftsgrünland. »Wird es gepflügt und in Acker umgewandelt, werden rasch klimawirksame Treibhausgase freigesetzt. Deshalb ist der Schutz von Dauergrünland nicht nur in Hinblick auf die Biodiversität, sondern auch auf den Klimaschutz so wichtig«, erklärt BfN-Sprecherin Katrin Hof. Überhaupt machten unterschiedliche Eigenschaften und Überlebensstrategien einzelner Grünlandpflanzen die Pflanzengemeinschaft als Ganzes widerstandsfähiger.

Als wichtigsten aktuellen Treiber für den Artenverlust nennt Wirth den Landnutzungswandel – wenn extensiv oder nicht genutztes Grasland in intensiv bewirtschaftetes Grün- oder Ackerland umgewandelt wird. Wenn zu viele Tiere auf einer Fläche weiden, wenn sie zu oft oder zu lange dort verweilen, kommt es zu einer Überweidung. »Durch die Entnahme großer Mengen oberirdischer Biomasse (…) kann weniger in unterirdische Biomasse investiert werden. Dann verarmt aufgrund der geringeren Einträge über die Zeit der Boden«, so Wirth.

Das BfN erklärt mit Blick auf Deutschland, dass eine intensive Beweidung immer noch günstiger ist als Stallhaltung mit einer intensiven Schnittnutzung des Grünlands. »Im Rahmen der Intensivierung der Futterproduktion wurden weite Teile des Grünlands zu sehr leistungsfähigen, von wenigen Gräserarten dominierten Beständen entwickelt«, erklärt Hof.

Für ihre hohen Erträge benötigen diese Flächen aber entsprechende Düngegaben. Auch über den Artenverlust hinaus sei dies problematisch für Klima, Grundwasser und Oberflächengewässer – die Stickstoffgaben können sogar der Produktivität und Widerstandsfähigkeit der Grünlandvegetation schaden, indem sie primär das schnelle Längenwachstum fördern, statt die Stabilität der Halme.

Die niedrigere Produktivität artenärmerer Graslandtypen ist jedoch nicht nur in Hinblick auf den Klimaschutz oder ihre Klimaanpassungsfähigkeit problematisch. Mit ihr reduziert sich auch die Menge an Futter, die für Weidetiere zur Verfügung steht. Das ist insbesondere für die Länder von großer Bedeutung, wo die Weidewirtschaft vielen Menschen noch als Lebensgrundlage dient. Daher setzen sich die Autor*innen der neuen Graslandstudie für ein nachhaltiges Weidemanagement ein.

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