Seit Beginn der Industrialisierung Anfang des 19. Jahrhunderts ist die Durchschnittstemperatur weltweit um etwa ein Grad Celsius gestiegen. Hierfür verantwortlich sind Treibhausgase: Kohlendioxid (CO₂) entsteht fast ausschließlich, wenn fossile Energieträger wie Kohle, Erdgas oder Erdöl verbrannt werden. Eine Folge der globalen Erwärmung: Der westantarktische Eisschild hat bereits begonnen, ins Meer abzufließen. Auf lange Sicht droht der Meeresspiegel um mehr als drei Meter anzusteigen und Küstenbewohner ihrer Land- und Lebensgrundlage zu berauben. Der Klimawandel wirkt sich ebenfalls auf Böden, Vegetation und Artenvielfalt aus. Auch Deutschland ist immer stärker von Klimawandelfolgen betroffen. Im Vergleich zum vorindustriellen Niveau hat sich die mittlere Jahrestemperatur bereits um 1,5 Grad Celsius erhöht. Historisch gesehen, legen sich Wissenschaftler im Bundesministerium für Umwelt und Naturschutz in Berlin fest, ist Deutschland für 4,6 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen seit 1850 verantwortlich. Die jährlichen Pro-Kopf-CO₂-Emissionen sind mit 9,2 Tonnen etwa doppelt so hoch wie der weltweite Durchschnitt.

Deutliche Zahlen

Neben der CO₂-Konzentration haben sich die Konzentrationen weiterer klimarelevanter Treibhausgase deutlich erhöht, wie von Methan (CH₄) und Lachgas (N₂O), die vor allem in der Landwirtschaft entstehen. Bleibt es bei den derzeit aktuell global umgesetzten Klimaschutzmaßnahmen, rechnen Wissenschaftler vor, würde sich ein deutlicher Temperaturanstieg bereits zwischen 2030 und 2052 einstellen. Der im Oktober 2018 in Genf/Schweiz erschienene Sonderbericht des Weltklimarates zu den Folgen einer Erderwärmung hat aufgezeigt, dass die Risiken für Mensch und Natur noch größer sind als bisher angenommen – in einigen Regionen würden Extremwetterereignisse wie Hitzewellen, Starkregen, Hochwasser und Dürren stark zunehmen. Für Tiere und Pflanzen droht ein umfangreicher Verlust an Lebensräumen. Bemerkbar macht sich dies jetzt schon: Die Liste bedrohter und schützenswerter Tier- und Pflanzenarten wird jährlich länger.

Die nächsten Zahlen liefern Mitarbeiter des Umweltbundesamtes in Dessau/Sachsen-Anhalt:

• 2020 war weltweit das zweitwärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen, mit einem geringen Abstand zu dem bisher wärmsten Jahr 2016.
• Die vergangenen sechs Jahre waren die weltweit wärmsten Jahre seit 1850.
• Das Klimaabkommen von Paris legt fest, dass der globale Temperaturanstieg auf deutlich unter 2 °C, möglichst sogar auf 1,5 °C gegenüber vorindustrieller Zeit, begrenzt werden soll.

Reaktion unklar

Das Wachstum von Pflanzen hängt von Minimum-, Optimum- und Maximum-Temperaturen ab, die je nach Pflanzenart bzw. -genotyp, Standort und Herkunft sehr stark variieren. An direkten Folgen des Klimawandels hat Prof. Hans-Joachim Weigel, Diplom-Biologe und Leiter des Instituts für Biodiversität des Johann Heinrich von Thünen-Instituts in Braunschweig, einige ausgemacht (1). „Temperaturveränderungen wirken sehr unterschiedlich auf verschiedene Pflanzenarten. Wassermangel ist für die meisten der Faktor, der sie am stärksten im Wachstum einengt.“ Auch Staunässe oder Überflutungen beeinträchtigen bei längerfristiger Einwirkung das Wachstum stark negativ.

Auf eine erhöhte CO₂-Konzentration reagieren viele Pflanzen mit einer Photosynthese-Steigerung, verminderter Transpiration und größtenteils auch mit vermehrtem Wachstum, sofern die übrigen Wachstumsressourcen nicht begrenzt sind. „Wildpflanzen zeichnen sich durch eine hohe Anpassungsfähigkeit gegenüber Umwelt und damit auch gegenüber Klimaveränderungen aus“, sagt Weigel. Deshalb sind ihre künftigen Reaktionen schwierig einzuschätzen. Viele Wildkrautarten stammen aus warm-trockenen Gebieten der Erde „und werden dadurch gegenüber Arten aus gemäßigten Zonen von steigenden Temperaturen profitieren“, vermutet er.

Enorme Vielfalt

Nicht zu ermessen ist die biologische Vielfalt der Erde. Sie umfasst nicht nur die Tier- und Pflanzenarten, deren Zahl Schätzungen auf weltweit 10 bis 20 Millionen veranschlagen, sondern auch die genetische Vielfalt innerhalb der Arten sowie die Vielfalt der Lebensräume und Landschaften. Jährlich werden mehr als 10 000 neue Spezies beschrieben. „Allein in Deutschland zählen wir etwa 45 000 Tierarten, 28 000 Pflanzenarten und eine große Menge an Mikroorganismen. Diese natürliche Vielfalt ist ein ungeheurer Reichtum und zugleich eine Bedingung der menschlichen Existenz“, erläutert Professorin Beate Jessel, Präsidentin des Bundesamtes für Naturschutz in Bonn.

Arzneipflanzen sind in den meisten Entwicklungsländern die Hauptmedikamente für bis zu 95 Prozent der Bevölkerung. In Industrienationen nimmt ihre Verwendung stetig zu. Jährlich werden weltweit pflanzliche Inhaltsstoffe für medizinische Anwendungen im Wert von circa 33 Milliarden US-Dollar exportiert. Weltweit eingesetzt in traditioneller wie moderner Medizin werden mehr als 50 000 Pflanzenarten. Viele leisten einen wichtigen Beitrag zur Gesundheitsvorsorge oder dienen als Ausgangsmaterial für die Tee-, Kräuter-, Pharma-, Kosmetik-, Duftstoff- und Nahrungsmittelindustrie. „Der überwiegende Teil der gesammelten Arten stammt dabei aus Wildsammlung“, erklärt die Geoökologin. Allerdings, nennt Jessel Schätzungen, sind bis zu 15 000 Heilpflanzenarten in ihren Beständen bedroht, „was nicht nur dem Klimawandel geschuldet ist, sondern auch auf intensive Landwirtschaft und nicht nachhaltige Sammelpraktiken zurückzuführen ist“.

Tot oder verschollen

In Deutschland haben es inzwischen einige Pflanzen besonders schwer: Ackerwildkräuter und Adonisröschen benötigen nährstoffarme Böden, um groß zu werden. Intensive Landwirtschaft mit in Folge überdüngten Böden bedroht aber nicht nur ihre Standorte. Denn fast ein Drittel der heimischen Wildpflanzen stehen aktuell hierzulande auf der Roten Liste der gefährdeten Arten, Tendenz steigend: 30,8 Prozent von insgesamt 8 650 Farn- und Blütenpflanzen, Moosen und Algen sind in ihrem Bestand bedroht. Eine etwas erfreulichere Nachricht hat Jessel jedoch auch parat: „Durch gezielten Natur- und Umweltschutz sind die Kornrade und der Fransenenzian nicht mehr stark gefährdet.“ Aber sehr schützenswert nach wie vor!

1998 gab es sie noch, mittlerweile sind die folgenden zwölf Pflanzen, die meisten von ihnen Heilpflanzen, jedoch ausgestorben oder verschollen: Wasserfalle, Breitstachliges Hornblatt, Tataren-Buchweizen (für Stoffwechsel und Gefäße), Bittere Schleifenblume (fürs Verdauungssystem und gegen Entzündungen), Gelbe Witwenblume (für Atemwege und Haut), Biegsames Nixkraut, Lein-Ampfer-Knöterich (für den Magen und gegen Fieber), Alpen-Klappertopf (Antibiotikum und Antiparasitikum), Moor-Steinbrech (bei Steinleiden), Dickblättrige Sternmiere (für Blut, Niere, Blase), Einfache Wiesenraute (für die Lunge und gegen Wechselfieber) und Zwerg-Rohrkolben (blutstillend, desinfizierend, gegen Würmer).

Für den Rückgang von fast der Hälfte der Rote-Liste-Arten sind Standortveränderungen durch Nährstoffeintrag die wesentliche Ursache. Besonders viele vom Aussterben bedrohte oder gefährdete Arten finden sich demnach unter den typischen Arten nährstoffarmer Gewässer und anderer Standorte – etwa der Heiden und Magerrasen sowie Moore. Der Nährstoffeintrag ist ein Grund für den Rückgang von Wasserpflanzen wie dem Igel-Schlauch und der Wasser-Lobelie (für die Atemwege). Er ist ebenso die Ursache für den Rückgang der Wiesen-Küchenschelle (Nervenmittel, gegen Entzündungen) und dem Katzenpfötchen (Antibiotikum) sowie von Sonnentau-Arten (für die Atemwege) in den Mooren.

Viele Sorgenkinder

Mitarbeiter des World Wide Fund For Nature am WWF-Standort Österreich in Wien nennen die aktuellen Sorgenkinder:

• Indische Kostuswurzel: mehrjähriges, dunkelviolett blühendes Kraut mit 30 bis 40 cm langen Wurzeln. Verbreitung in Indien und Pakistan. Verwendet werden getrocknete Wurzelstöcke; in der traditionellen chinesischen, tibetischen und ayurvedischen Medizin als Stärkungsmittel, bei Appetitlosigkeit, Nervosität und als Aphrodisiakum; das Öl wirkt antibakteriell und antiasthmatisch.
• Afrikanisches Stinkholz: bis zu 30 Meter hoher, immergrüner Baum; der Name dieses Rosengewächses stammt vom unangenehmen Geruch der frisch geschnittenen Rinde. Verbreitung in afrikanischen Bergwäldern über 1 000 m Seehöhe. Verwendet wird die getrocknete Rinde; Gebrauch in der traditionellen afrikanischen Medizin; bei Prostataerkrankungen gute Wirksamkeit und zunehmend weltweite Anwendung.
• Hoodia: Pflanzengattung mit dickfleischigen, dornigen Stämmen, die wie Kakteen aussehen; langsam wachsend, bis 60 cm hoch. Verbreitung in Trockengebieten im südlichen Afrika. Verwendet werden die ganzen Pflanzen, frisch oder getrocknet; vor allem Hoodia gordonii hat eine appetithemmende Wirkung und wird als Diätmittel intensiv kommerziell genutzt.
• Kanadische Gelbwurz: 20 bis 50 cm hohes Hahnenfußgewächs mit innen leuchtend gelb gefärbtem Wurzelstock. Verbreitung in naturnahen Wäldern im Südosten Kanadas und Nordosten der USA. Verwendet werden getrocknete Wurzeln; Nutzung als Heilpflanze durch amerikanische Ureinwohner; seit dem 18. Jahrhundert für medizinische Zwecke bei Entzündungen, Infektionen, Schleimhautverletzungen, Durchfall und Immunschwächeerkrankungen sowie in der Homöopathie.
• Asiatische Eiben: sehr langsam wachsende immergrüne Bäume mit nadelförmigen Blättern. Verbreitung je nach Art in verschiedenen Regionen Asiens. Verwendet werden Schösslinge, Blätter und Rinde; Anwendung in der traditionellen chinesischen und ayurvedischen Medizin; internationale Nutzung in großem Ausmaß, seit in Rinde und Blättern der Wirkstoff Paclitaxel (Handelsname Taxol) gefunden wurde, der sich als effektiv in der Behandlung bestimmter Krebsarten erwiesen hat. Um die große Nachfrage nach Paclitaxel zu decken, werden seit 1992 in hohem Ausmaß asiatische Eiben genutzt. Für die Herstellung von 1 kg Paclitaxel braucht man die Rinde von 1 000 bis 3 000 Eiben.
• Afrikanische Teufelskralle: Krautige Pflanze mit weit verzweigten Speicherwurzeln, die bis zwei Meter tief in den Boden ragen und verholzenden Früchten mit Widerhaken. Verbreitung in Trockengebieten im südlichen Afrika. Verwendet werden getrocknete Speicherknollen; traditionelle und nun auch schulmedizinische Verwendung als Schmerzmittel, bei entzündlichen Erkrankungen des Bewegungsapparates und Verdauungssystems sowie bei Stoffwechselstörungen; Homöopathie und ayurvedische Medizin.
• Arnika: niedriger Korbblütler mit leuchtend gelben Blüten von 4,5 bis 6 cm Durchmesser. Verbreitung in europäischen Bergregionen von Südskandinavien und dem Baltikum bis ans Mittelmeer. Verwendet werden getrocknete Blüten, zum Teil auch Wurzeln und Blätter; seit dem Mittelalter Verwendung in der europäischen Volksmedizin; Wirkstoffe helfen bei Entzündungen, Zerrungen, Prellungen und rheumatischen Beschwerden; wichtiges Mittel in der Homöopathie.
• Isländisch Moos: braungrüne Bodenflechte mit geweihartig verzweigten Trieben. Verbreitung in ganz Europa und Nordamerika. Verwendet werden ganze getrocknete Pflanzen; Anwendung besonders bei Erkrankungen der Atemwege wie Husten, Asthma und Tuberkulose sowie Schleimhautreizungen in Mund-, Rachenraum und Magen; Einsatz in der Homöopathie.

Besondere Primel

Zum nächsten Sorgenkind entwickelt sich Primula veris; unter Naturschutz steht die Schlüsselblume schon seit Jahren. Die von April bis Juni gelb blühende Pflanze kommt in ganz Europa und Vorderasien vor. Die Schlüsselblume ist eine äußerst wirksame Heilpflanze: Arzneien mit ihren Inhaltsstoffen werden vor allem bei chronischer Bronchitis und weiteren Erkrankungen der Atemwege eingesetzt. Nützlich ist Primula veris auch für all diejenigen, die aus nicht-organischen Gründen nachts wach liegen, anstatt zu schlafen.

Der hohe Bedarf für die Arzneidroge wird aus Wildsammlungen gedeckt. Wegen intensiver Landwirtschaft ist allerdings der Bestand von Schlüsselblumen enorm zurückgegangen, weshalb Primula veris als besonders geschützt ausgewiesen ist.

• „Besonders geschützt“ bedeutet: Es dürfen keine Wurzeln, Wurzelstöcke, Zwiebeln oder Rosetten einer wildwachsenden Pflanze gesammelt werden.
• „Streng geschützt“ bedeutet: Es darf kein Teil der wildwachsenden Pflanze gesammelt und nichts an ihr beschädigt werden.

Etwas fürs Herz

Stark im Bestand gefährdet und deshalb unter Naturschutz ist das Adonisröschen, das noch in Europa beheimatet ist. Zeitig im Frühjahr erscheinen die großen gelben Blüten. Für die Arzneidroge werden jetzt die oberirdischen Teile der Pflanze gesammelt. Das Kraut von Adonis vernalis wird möglichst rasch getrocknet, um die herzwirksamen Glykoside zu erhalten. Die Droge wird aber nicht nur bei Herzschwäche und zur Stärkung des Herzmuskels eingesetzt, sondern auch, um die Spannung in den Venen zu erhöhen. Als Homöopathikum dient Adonis vernalis zudem bei Überfunktion der Schilddrüse.

Unheilige Wirkung

„Wir müssen rasch etwas tun“, macht Dr. Wendy L. Applequist vom US-amerikanischen Missouri Botanical Garden in St. Louis auf die unheilige Einwirkung des Klimawandels auf die Kräutermedizin aufmerksam. Ohne schnelle Gegenmaßnahmen würden in naher Zukunft Therapien mit pflanzlichen Arzneimitteln immer weniger möglich sein, malt die Biologin ein düsteres Bild (2).

In vielen Entwicklungsländern sind Arzneipflanzen die Hauptmedikamente für die Mehrheit der Bevölkerung; auch in Industrienationen wie Deutschland erfreuen sich Phytopharmaka teilweise großer Beliebtheit. Pflanzliche Arzneimittel wie Ginkgo biloba gelten als wirksam und vor allem als vergleichsweise verträglich und sicher. Jährlich werden weltweit pflanzliche Inhaltsstoffe für medizinische Anwendungen im Wert von annähernd 33 Milliarden US-Dollar exportiert. „Doch diese Heilpflanzen sind bedroht“, sagt Applequist.

Mehrere Gefahren für Arzneipflanzen hat die Wissenschaftlerin ausgemacht, die direkt oder indirekt mit dem Klimawandel in Verbindung stehen: Temperaturanstiege, Dürren und Starkregen, der Anstieg von Kohlendioxid in der Luft, die zunehmende Verbreitung von Schädlingen und Krankheitserregern sowie das Überernten. Klimawandel und Überernten könnten den Bestand der Arzneipflanzen bis zum Aussterben reduzieren. „Hinzu kommt, dass durch den Stress, den der Klimawandel bei den Pflanzen induziert, nicht nur ein Rückgang der Biomasse-Produktion absehbar ist“, sagt Dr. Theo Dingermann, emeritierter Professor für Pharmazeutische Biologie an der Universität Frankfurt. „Mit großer Wahrscheinlichkeit wird es auch zu Veränderungen im Muster der sekundären Stoffwechselprodukte kommen, auf dem der therapeutische Einsatz der Arzneipflanzen beruht.“ Dingermann geht davon aus, dass sich nicht nur die bekannte Qualität, sondern sogar die Sicherheit der pflanzlichen Rohstoffe und der daraus abgeleiteten Medikamente ändern wird.

Luft wird knapp

Die Bevölkerungen, die voraussichtlich am meisten unter der Entwicklung leiden werden, sind kleinere Volksgruppen und indigene Stämme, sagt Applequist. „Die am stärksten gefährdeten Pflanzen wachsen in alpinen Regionen und in nördlichen Breitengraden.“ Sobald sich das Klima in ihren angestammten Lebensräumen verändert, versuchen sich die Pflanzen anzupassen oder in benachbarte Lebensräume zu wandern: „Einige Pflanzen sind hierzu vielleicht nicht in der Lage oder schaffen es nicht rechtzeitig, sich in einem neuen Lebensraum anzusiedeln.“ Die Wissenschaftlerin zitiert aus einer Studie, die den vollständigen Verlust des Lebensraums von Tylophorahirsuta, einer Lianenart, in einigen Gebieten Pakistans voraussagt. Die Pflanze wird zur Behandlung von Patienten mit Asthma und Harnwegserkrankungen eingesetzt.

In einer anderen Studie werden für Boswellia, der Quelle von Weihrauchharz, viele Gefahren aufgezeigt: wachsende Agrarbetriebe, Raubbau unter anderem durch Feuer, Holzkäferbefall und Verfütterung an Nutztiere. Eine Studie mit zwölf nordäthiopischen Weihrauchpopulationen ergab, dass der Weihrauchbestand in 15 Jahren um 50 Prozent und in 50 Jahren um 90 Prozent zurückgegangen sein wird, wenn heute niemand etwas dagegen unternimmt. Weihrauch wird als entzündungshemmendes, schmerzlinderndes Mittel bei rheumatoider Arthritis, Morbus Crohn, Colitis ulcerosa, Asthma, Borreliose sowie Neurodermitis und Schuppenflechte eingesetzt.

Bald abgeerntet

Die Ural-Süßholzwurzel, eine der wichtigsten wild gesammelten Pflanzen der chinesischen Medizin, steht unter Naturschutz. Da die kultivierte Form nicht dieselbe Wirkstoffkonzentration wie die Wildsammlung aufweist, führt China wild gesammeltes Süßholz aus anderen Ländern ein. Die vermehrte Ernte dort bedroht das Vorkommen der Heilpflanze. Das antibakterielle, antivirale und pilzwidrige Süßholz wird verordnet bei Husten, Bronchitis, Asthma, Infektionen im Mund- und Rachenraum, bei Sodbrennen, Gastritis und zur schnelleren Abheilung von Magen- und Darmgeschwüren.

Aus dem Felsenblümchen, das in den kolumbianischen Anden beheimatet ist, wird ein Tonikum gewonnen, das Vitalität zurückbringt und als Anti-Aging-Mittel eingenommen wird. Es ist stark gefährdet durch Klimawandel und Überernte.

„Amerikanischer Ginseng stirbt mit einer Wahrscheinlichkeit von acht Prozent in den nächsten 70 Jahren aus, wenn er weiter so geerntet wird wie heute“, warnt Applequist. Auch zitiert sie aus einer weiteren Studie, in der das Aussterben des Ginsengs durch Folgen des Klimawandels mit sechs Prozent beziffert wird. „Wenn beide Effekte zusammenkommen, steigt das Risiko auf 65 Prozent!“ Ginseng wird verordnet als kraftspendendes Tonikum bei Erschöpfung, Konzentrations- und Leistungsschwäche, Müdigkeit und in der Rekonvaleszenz.

Inhalt leidet auch

Der Klimawandel gefährdet allerdings nicht nur die Pflanze, sondern auch die Qualität ihrer Inhaltsstoffe, fügt Applequist hinzu: „Das Klima beeinflusst die Bildung sekundärer Pflanzenstoffe. Sie haben Anteil an der pharmakologischen Wirkung der Pflanze.“ Bei Sojabohnen beispielsweise, erklärt die Forscherin, ist eine Reduktion der Isoflavone von 90 Prozent beobachtet worden, wenn die Temperaturen durch Klimawandel erhöht sind. „Ölsaaten können weniger Öl und weniger der gesundheitsfördernden ungesättigten Fettsäuren enthalten.“ Und sobald Heilpflanzen klimabedingt empfänglicher für Pilze und andere Krankheitserreger sind, „kann dies die Sicherheit der Heilwirkung einschränken“.

Dass es nicht gut um die Pflanzenwelt steht, beklagt auch Professor Brian Enquist von der Universität von Arizona. „Schon kleine Temperaturveränderungen können Einfluss auf den Wachstumszyklus von Pflanzen haben“, schreibt er in einem „Spiegel“-Beitrag. „Außerdem steigt in diesen Regionen der Einfluss des Menschen. Es werden immer mehr Flächen für die Landwirtschaft benötigt, die Städte dehnen sich aus. Keine guten Nachrichten!“

„Schaffen wir es nicht, den Klimawandel erfolgreich zu bekämpfen, sollten Arzneipflanzen vermehrt in Gemeinschaftsgärten angebaut werden, um den lokalen Zugang zu erhalten“, fordert Applequist. Bauern müssten bald in der nachhaltigen Bewirtschaftung der Wiesen und Felder und in der Überwachung der Pflanzenqualität geschult werden. Einen letzten Ausweg sehen die Forscher in der vom Menschen unterstützten Migration der Pflanzen in neue Lebensräume und im Anlegen einer standortunabhängigen Saatenbank.

Hopp oder top

Einige Gewinner und Verlierer des Klimawandels stellt der Naturschutzbund Deutschland, Berlin, vor:

• Die Stechpalme hält von kalten Wintern nichts, auch wenn sie traditionell zu Weihnachten in den Mittelpunkt rückt. Der einzige in Mitteleuropa beheimatete immergrüne Laubbaum mag es eher mild und im Sommer nicht zu trocken. Traute sie sich noch vor 50 Jahren allenfalls bis nach Norddeutschland und in den Süden Dänemarks vor, so fühlt sie sich inzwischen auch in Schweden wohl. Die milderen Wintertemperaturen haben es ihr erlaubt, ihr Verbreitungsgebiet deutlich nach Norden auszuweiten. Ihre vermehrte Ausbreitung bleibt nicht ohne Folgen. Im Unterwuchs der Wälder könnte sie den Bodenpflanzen auf Dauer das wenige Licht nehmen und damit deren Wachstum stören.
• Die Fichte als flach wurzelnde Baumart leidet besonders unter der vermehrten sommerlichen Trockenheit. Die geschwächten Bäume bieten eine leichte Beute für Insekten wie den Borkenkäfer, der von trockenen Sommern profitiert. Mit dem Klimawandel nimmt auch die Gefahr durch Orkane zu. Durch ihr Wurzelwerk hält die Fichte hohen Windgeschwindigkeiten jedoch kaum stand.
• Edelkastanien dagegen schätzen sonnenreiche und regenarme Standorte. In kühleren Lagen reifen ihre Früchte nicht aus. Weit verbreitet ist die ursprünglich aus Vorderasien stammende Edelkastanie in Deutschland deshalb in den klimatisch begünstigten Weinbaugebieten. Der wärmeliebende Baum könnte künftig auch dort größere Verbreitung finden, wo die Bedingungen für andere Bäume schlechter werden: in Regionen, in denen bedingt durch den Klimawandel mit längerer Sommertrockenheit zu rechnen ist.
• Zu den Verlierern gesellt sich der Weizen. Mit dem Getreide deckt der Mensch ein Viertel seines Eiweißbedarfs. Noch, denn der Proteingehalt könnte künftig sinken. Wenn immer mehr Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangt, wird das auf Dauer auch Auswirkungen auf die Nahrungsmittelqualität haben. Denn das CO₂ verhindert, dass in Pflanzen Eiweiße produziert werden. Normalerweise werden Nitrate aus Blättern in Proteine umgebaut, die wir Menschen zur Ernährung dringend brauchen. Wenn die Entwicklung so weitergeht, könnte sich das Proteinangebot innerhalb der nächsten Jahrzehnte weltweit verringern.

Garten anpassen

In den heimischen Nutzgarten ist der Klimawandel natürlich auch schon vorgedrungen. Wie sehr, erkundet Julia Wolf, Bio-Landwirtin im österreichischen Wörterberg/Burgenland. „Die viel zu heißen, trockenen Sommer, die milden Winter, die heftigen Regenfälle und anschließend verkrusteten Böden, auf denen nichts mehr wachsen will: Wer einen Garten pflegt, merkt, wie schnell sich das Klima ändert.“ Pflanzkalender stimmen nicht mehr, „was früher im Hochsommer gedieh, geht in der sommerlichen Trockenheit ohne tägliches Wässern ein“.

Das Wichtigste, sagt sie, ist die Behandlung des Bodens: „Aufbau von Humus, Versorgung mit Nährstoffen, und die Grünabfälle direkt am Grundstück in Kompost verwandeln.“ Der Boden muss offen sein, Gründünger wie Buchweizen und die blau blühende Bienenweide bringen Nährstoffe in die Erde. Bienen- und Schmetterlingsstauden fördern nicht nur die Artenvielfalt, sondern kultivieren auch Nützlinge im eigenen Garten, die die ebenfalls durch die milden Winter begünstigten Schädlinge in Schach halten. Auch rät Wolf von radikalem Zurückschneiden im Herbst ab: Denn trockene Blüten- und Fruchtstände lieben nützliche Insekten als Quartier, um gut zu überwintern.

Es hilft also allen, wenn jeder Hand anlegt, um den eigenen Lebensraum zu verbessern: „In meinem Umfeld kann ich viel verändern. Ich kann meinen Vorgarten bepflanzen und Nahrung für Insekten bieten, anstatt ihn einfach zuzuschottern.“

Exkurs: Wie Mikroben im Boden das Klima retten können

Warum wird Kohlenstoff im Erdboden so wirkungsvoll zurückgehalten? Die Suche nach der Antwort treibt jene Klima- und Bodenforscher weltweit um, die Konzepte entwickeln gegen die zunehmende Erderwärmung. Es könnte sein, mehren sich aktuelle Forschungsergebnisse, dass der Mensch auf der Lösung seines CO₂-Emissionsproblems steht: Denn dank Mikroben sind natürliche Böden eine wichtige Speichermöglichkeit für Kohlenstoff – Speicher, die sich ausbauen lassen.

Wie dieses komplexe Ökosysteme aufgebaut ist und wie welche Mikroorganismen im Erdboden verteilt sind, zeigt eine neue Studie auf, an der internationale Wissenschaftler gearbeitet haben, unter anderem Forscher an den Universitäten München und Wien (3). Kohlenstoff ist der Stoff zum Leben: Das Element hat sechs Elektronen und die Fähigkeit, lange und komplexe Moleküle zu bilden. Hieraus entsteht eine Fülle an Kohlenstoffverbindungen. Die wichtigsten Elemente, mit denen Kohlenstoff auf der Erde Moleküle bildet, sind Wasserstoff und Sauerstoff. Aus ihnen gemeinsam entspringt eine Vielzahl von Molekülen, ohne die es unser Leben auf der Erde nicht gäbe.

Lange Verweildauer

Kohlenstoff zirkuliert in einem Kreislauf zwischen Atmosphäre, Ozeanen und Ökosystemen an Land. Während sich ein Kohlenstoffatom in der Atmosphäre durchschnittlich drei Jahre aufhält, bevor es durch pflanzliche Photosynthese gebunden und in Biomasse umgewandelt wird, hält es sich in Landökosystemen bis zu 23 Jahren. Dann entweicht es, mikrobiell zersetzt durch tote Biomasse, als Kohlendioxid (CO₂) in die Atmosphäre.

„Bei dieser mikrobiellen Zersetzung verbleibt jedoch stets ein Teil des Kohlenstoffs im Boden, wo er dann für noch viel längere Zeiträume gebunden sein kann – in tieferen Bodenschichten schätzen wir die Verweildauer auf hunderte bis einige tausend Jahre“, beschreibt Dr. Johannes Lehmann, Professor für Bodenbiogeochemie und Bodenfruchtbarkeitsmanagement an der Cornell University in Ithaca/New York, die Ausgangslage für die neue Studie. Sobald erkannt ist, welche Mechanismen dafür verantwortlich sind, dass Kohlenstoff im Boden so wirkungsvoll zurückgehalten wird, kann der Boden gezielt als Kohlenstoffsenke optimiert werden – „um den zunehmend problematischen CO₂-Emissionen und somit der Erderwärmung entgegenzuwirken“.

Genau anpassen

Aus dem Optimierungswunsch entwickelt sich bereits ein neues Konzept, um Kohlenstoff im Boden zu stabilisieren. „Die Bedingungen im Boden ändern sich ständig“, sagt Lehmann. „Obwohl es viel Kohlenstoff gibt, verhungern Mikroorganismen, insbesondere wenn sie sich an sich ständig ändernde Bedingungen in einem Labyrinth anpassen müssen.“ Das hat Folgen: „Wie viel Kohlenstoff von Mikroorganismen abgebaut oder in langfristig speicherbare Biomasse umgewandelt wird, hängt nicht nur davon ab, wie viel Kohlenstoff und wie viel Mikroorganismen sich in Summe im Boden befinden“, erklärt Dr. Ingrid Kögel-Knabner von der TU München. „Sondern auch stark von der Wahrscheinlichkeit, ob sich ein Mikroorganismus und eine organische Kohlenstoffverbindung auf der mikroskopisch kleinen Skala im Boden überhaupt treffen.“ Denn je ungleichmäßiger Mikroorganismen und Kohlenstoff im Boden räumlich verteilt sind, desto größer ist die Chance, dass ein Kohlenstoffmolekül isoliert ist und daher nicht abgebaut wird.

Arbeit mit System

Zudem spielt die chemische Diversität von toter Biomasse im Boden eine große Rolle, da Mikroorganismen für jede Art von Molekül, das sie abbauen wollen, erst die dafür geeigneten Enzyme produzieren müssen. „Wenn die abzubauenden Moleküle verschieden sind und von jeder Molekülart nur wenig vorhanden ist, zahlt es sich für Mikroorganismen mitunter nicht aus, in die Produktion von vielen verschiedenen Enzymen zu investieren, wovon jedes einzelne nicht viel Nutzen in Form von gewonnener Energie bringen kann“, umschreibt Kögel-Knabner das Ökosystem. Wie viel eine Investition bringt, ist jedoch für eine Bodenmikrobe von großer Bedeutung, „da sie in großem Konkurrenzkampf mit vielen anderen Mikroorganismen steht“.

Manchmal, ergänzt sie, formen sich so auch Allianzen zwischen Mikroorganismen, um Ressourcen gemeinsam besser in einer Gruppe aufzuschließen. Diese vielfältigen Interaktionen zwischen Mikroorganismen können zu einer Art Selbstorganisation der mikrobiellen Gemeinschaft führen, die sich wiederum auf Kohlenstoffabbau und -speicherung auswirkt.

Kohlenstoff stabilisieren

So steht im Mittelpunkt des neuen Konzeptes, dass die „funktionelle Komplexität“ des Bodens auch einen starken Einfluss auf die langfristige Stabilisierung von Kohlenstoff im Boden hat. Hierzu gehört beispielsweise, wie sich Mikroben und abbaubare Kohlenstoffverbindungen räumlich verteilen und wie fähig das mikrobielle Ökosystem ist, sich selbst zu organisieren. Weiter gedacht, könnten aus diesen Kenntnissen sowohl genauere Klimavorhersage-Modelle als auch ein dem Klima angepasstes Bodenmanagement entwickelt werden. „Eine gezielte Bewahrung der funktionellen Komplexität im Ökosystem Boden könnte künftig dafür sorgen, dass der Kohlenstoff noch langfristig darin gespeichert bleibt“, gibt Lehmann Auskunft über kommende Arbeiten.