Die überraschende Rolle von CO2 bei der Veränderung der afrikanischen Savannen

Adam Welz
23. Juni 2013

Ursprüngliche Savannenlandschaft

Kürzliche Studien zeigen, dass viele Savannen in der Welt, auch die berühmten der südafrikanischen Landschaften eine bedeutende Veränderung erfahren, da der steigende CO2 Gehalt in der Atmosphäre das Wachstum der Bäume in den Grasfluren fördert.

Die Savannen-Ökosysteme Afrikas – zu denen die mit Kamel-Dornbäumen übersäten Ebenen der Serengeti, die offenen Waldlandschaften des Kruger Nationalparks und die trockenen roten Sand-Savannen der Kalahari gehören – bedecken etwa 70 % des Kontinents südlich der Saharawüste. Und die Beweise häufen sich, dass diese ikonenhaften Landschaften mit reicher Biovielfalt sich mit dem zunehmenden Gehalt von Karbondioxyd in der Luft verändern und den Baumwuchs fördern auf Kosten des Grases, wodurch eine wachsende Waldlandschaft entsteht.

Wald auf dem Vormarsch

Eine Untersuchung mit Experimenten auf Feldern in den südafrikanischen Savannen – wo Feuer, Regenfälle und Grasfraß seit Jahrzehnten konstant gewesen sind – zeigt eine starke Zunahme an hölzerner Pflanzenmasse, was die Autoren vor allem dem sogenannten „CO2 Fruchtbarmachungseffekt“ zuschreiben. Eine Modellstudie, die vom Journal Nature 2012 veröffentlicht wurde, beschreibt eine neue, rapide Veränderung in weiten Gebieten des afrikanischen Graslandes und Savannen zu dichterer Waldvegetation, ein Trend, der sich erwartungsgemäß beschleunigen wird in den kommenden Jahrzehnten, da die CO2 Konzentration in der Atmosphäre ansteigt. Es gibt auch Anzeichen, dass Tiere, die in offenen Landschaften beheimatet sind, wie die Cheetah darunter leiden, wenn aus der Savanne eine Waldlandschaft wird.

Dieser Trend ist nicht auf Afrika begrenzt. Eine im vergangenen Monat veröffentlichte australische Studie, die sich teilweise auf Satelliten-Daten stützt, kommt zum Schluss, dass Laubwald in warmen, trockenen Gebieten weltweit mit etwa 11 % in den vergangenen drei Jahrzehnten zugenommen hat. Randall Donohue und seine Kollegen von der australischen nationalen Wissenschafts-Behörde, genannt CSIRO, und die australische Nationale Universität sagten, dass der CO2 Fruchtbarmachungseffekt „jetzt ein bedeutender Oberflächenprozess sei“, der in großen Teilen des Planeten Ökosysteme schafft.

Guy Midgley, ein prominenter südafrikanischer Klimaforscher, der mehrere Papiere zu dem Thema veröffentlichte, sagte, dass die Zunahme in trockenen Zonen „phänomenal“ sei. Die Studie, sagte er, wäre eine wertvolle Ergänzung der Beweise, dass das zunehmende CO2 die Ökosysteme auf der Erde verändert, unabhängig vom Temperatur-Anstieg.

Obwohl manche die Zunahme an Wüstenpflanzen als positiv ansehen, könnte die Ausdehnunge von Holzgewächsen in den Savannen ernste negative Effekte haben, warnte Midgley. Es könnte das Tierleben und den Wasserhaushalt bedrohen, da Bäume und Büsche mehr Wasser verbrauchen. Es könnte auch die globale Erwärmung fördern, da Bäume dunkler als Gras sind und mehr Sonnenstrahlen absorbieren.

Savannen können als Ergebnis eines Überlebens-Kampfes zwischen Gras und Baum gesehen werden, den keine Seite gewonnen hat, sagt Midgley, der am südafrikanischen Institut für Biovielfalt arbeitet. Wenn das Gras gewinnt, dann sind baumlose Prairien die Folge. Wenn Bäume gewinnen, verwandeln sich Savannen in dichtes Waldland. Viele afrikanischen Savannen finden sich in Gebieten mit genügend Regen, um dichte Wälder zu tragen. Aber große Grasfresser, wie Elephanten, zerstören ständig Baume, um dem Gras Raum zu geben und dadurch ein grobes Gleichgewicht zwischen beiden Seiten zu bewahren ... doch jetzt werde die Balance zwische Gras und Baum verändert, sagt er.
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Namibia, ein allgemein trockenes, dünnbesiedeltes Land nordwestlich von Süfafrika, ist besonders stark (durch den starken Zuwachs an Büschen und Bäumen) betroffen. Etwa 26 Millionen Hektar des Landes sind von unerwünschten Holzpflanzen invadiert worden, was das Weideland erstickt und den Grundwasserspiegel senkt. Der Verlust an Grasland ist mit ein Grund, weshalb die Rindfleischproduktion jetzt um 50 bis 70 % niedriger ist als in den 1950-er Jahren, was dem armen Land Verluste von 170 Mill. $ brachte.

Veränderungen der Savannen haben auch das Tierleben beeinflusst. Tierschützer in Namibia, Heimat der größten verbliebenen Cheetah-Populationen, fanden schon vor 20 Jahren sterbende Cheetahs mit ernsten Augenverletzungen. Nicht nur verschwindet ihre Beute – die Antilope – sondern sie verlieren durch die Dornen von hölzernen Pflanzen auch das Augenlicht.

Ornithologen, die den Kap-Geier studieren, ein bedrohter Aasfresser aus Südafrika, fanden heraus, dass sie vermeiden in buschbedecktem Gelände auf Tierkadavern zu landen. Sie sind große, schwere Vögel, die eine große freie Strecke benötigen, um sich in die Lüfte erheben zu können. Um nicht selbst Opfer von Raubtieren zu werden, lassen sie sich nicht in Buschgelände nieder. Diese Spezies, die einst in Namibia zahlreich war, brütet nicht länger dort.

In den 1980-er und 1990-er Jahren war die vorherrschende Auffassung, dass schlechte Landpflege, besonders die Überweidung, die Hauptursache für den Buschvormarsch ist, weil Bäume leicht Stellen von nackter Erde besetzen. Einige Experten jedoch bemerkten, dass gut-gepflegte Ländereien auch häufig starken Buschbewuchs haben. Obwohl Überweidung zum Vormarsch von Busch beitragen kann, hatten sie das Gefühl, dass größere Umweltveränderungen auch dazu beitragen, das Holzpflanzen das Gras überwinden.

Im Jahr 2000 schloss sich Midgley mit William Bond, Ökologe von der Kapstadt-Universität), zusammen, um ein Papier zu veröffentlichen, das einen Mechanismus vorschlug, bei dem das zunehmende CO2 Bäume vor Gras begünstigen könnte. In den afrikanischen Savannen ist Gras leichter entzündlich und feuertoleranter als Bäume. Gras wächst nach einem Feuer sehr schnell erneut, wobei es weniger Zeit braucht (und weniger Wasser, Bodennährstoffe und atmosphärischen Kohlenstoff) als Bäume.

Um sich in einer Landschaft halten zu können, müssen Savannenbäume eine Höhe von etwa 4 m erreichen, um zu vermeiden, dass ihre Stämme und Kronen von Grasfeuern zerstört werden. Mit anderen Worten brauchen Bäume eine Pause vom Feuer, über die Flammenzone hinauswachsen zu können. (Viele afrikanischen Savannenbäume werden auch nicht total vom Feuer zerstört, sondern können aus den Wurzeln neue Schößlinge treiben.)

Frühere Forschungen zeigten, dass Savannenbäume vier oder mehrere Jahre brauchen, um die feuersichere Höhe zu erreichen, aber in den meisten afrikanischen Savannen brennt es zwischen einem und drei Jahren, sodass Bäume nur in den seltenen längeren Unterbrechungen heranreifen können. Mehr CO2 in der Luft bedeutet, dass die Bäume theoretisch ihre Kohlestoffintensiven Stämme und Würzeln länger, dicker und schneller entwickeln können. Midgley und Bond stellten die Hypothese auf, dass aus diesem Grund die Bäume schneller wachsen und sprießen können als vor ein paar Jahrzehnten. Weil die Bäume den Wettlauf um Wasser, Nährstoffe und Licht gewannen, konnten sie über das Gras siegen.

Bond und Midgley machten Tests und züchteten Bäume und Gras in Kammern, wo sie die CO2-Menge variieren konnten. Die Ergebnisse, die 2010 veröffentlicht wurden, waren verblüffend. Manche Savannenbäume wuchsen in einer Atmosphäre mit 370 Teilen CO2 per Million (ppm), etwas niedriger als das heutige Niveau von 400 ppm, mehr als doppelt so schnell als dieselben Sorten in der vorindustriellen Atmosphäre mit 280 ppm. Nicht nur wurden sie größer, sondern bekamen auch dickere Dornen, die sie vor Pflanzenfressern schützen, und ein viel ausgedehnteres Wurzelsystem. Es wurden, nach Bonds Worten, 'Superbäume“.

Der forscher Donohue sagte, dass, obwohl die Satelliten-Bilder, die in der australischen Studie benutzt wurden, nicht zwischen grünem Gras und grünen Waldpflanzen unterschieden, waren die Trends, die er und seine Kollegen beobachteten, übereinstimmend mit einer allgemeinen Zunahme der Pflanzenbiomasse in ganz Afrika auf Grund der höheren CO2 Werte.
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Guy Midgley ist recht pessimistisch in Bezug auf den offenbar zunehmenden Einfluss des atmosphärischen CO2. „Wir [Südafrikaner] lieben unsere waldlosen Ökosysteme“, abgesehen von den Auswirkungen von vermehrten hölzernen Pflanzen auf das Wildleben und die Viehzucht im Grasland, so bilden die Graslandschaften des Lands Wasserscheiden, die Flüsse versorgen, die lebenswichtig für die Ökonomie sind. Studien zeigen, dass die Wassererträge in den südafrikanischen Grasgebieten drastisch sinken, wenn sie von fremden Bäumen invadiert werden, was ein Grund ist, dass die Regierung jährlich Millionen Dollar ausgibt, um sie zu entfernen.

Südafrikanische Ökologen versuchen herauszufinden, wie man am besten die Bäume stoppen kann, die Savannen zu übernehmen. Vielleicht mit 'Feuerstürmen' – kontrollierten Feuern an heißen Tagen, um die Hitze zu maximieren – oder sorgfältiges Ausdünnen der Bäume. Aber superheiße Feuer könnten ihre eigenen negativen Effekte auf die Ökosysteme haben und Ausdünnen von Hand könnte zu teuer werden. Midgley sagte, dass wir durch Erreichung des 400 ppm CO2 Niveaus „die Evolutions-Uhr in nur einem Jahrhundert um 5 Millionen Jahre zurückgedreht haben. Das ist eine massive Veränderung, in der unsere Ökosysteme arbeiten müssen.“ Er merkte an, dass das CO2 im Jahr 2100 auf 600 ppm steigen könnte, ein Niveau, das es in der Eozän-Periode vor 34 bis 35 Millionen Jahren gegeben hatte, als Wälder so gut wie den gesamten Planeten bedeckten und lange bevor die modernen Gräser und die großen Savannensäugetiere, die wir kennen, existierten.

„Wir sind in einer Schönen Neuen Welt aus der Perspektive der Pflanzen“, sagte William Bond. „Es ist etwas erschreckend. Unsere Tiere in den offenen Ebenen stehen mit dem Rücken zur Wand.“ Die neuen eindringenden Bäume trügen nichts Sinnvolles zum Kampf gegen den Klimawechsel bei, sagte er, weil sie eine zu vernachlässigende Bindung von CO2 in globaler Sicht bedeuten.

„Wir müssen das Problem an der Quelle stoppen“, sagte er. „Wir müssen aufhören, fossile Brennstoffe zu benutzen und CO2 in die Luft zu entlassen. Wangani Maathai hatte unrecht“, schmunzelte er und bezog sich auf den Umweltschützer und Nobelpreisträger aus Kenya, der eine Kampagne zum Bäumepflanzen auf dem ganzen Kontinent befürwortete. „Bäume sind nicht immer eine gute Sache.“


Adam Welz ist ein südafrikanischer Schriftsteller, Fotograf und Filmemacher und lebt in Brooklyn, New York.


Quelle - källa - source