Yale Environment 360
Afrikas Savannen-Ökosysteme – zu denen die dornbaumbestandenen Ebenen der Serengeti, die offenen Waldgebiete des Krüger-Nationalparks und die trockenen, roten Sand-Savannen der Kalahari gehören – nehmen etwa 70 Prozent des Kontinents südlich der Sahara ein. Und es mehren sich die Anzeichen dafür, dass sich diese ikonischen und artenreichen Landschaften verändern, da der steigende Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre das Wachstum von Bäumen auf Kosten von Gräsern fördert, was zu einer zunehmend bewaldeten Landschaft führt.
Eine 2012 durchgeführte Untersuchung von Versuchsflächen in südafrikanischen Savannen – in denen Brände, Niederschläge und der Druck durch Pflanzenfresser seit Jahrzehnten konstant geblieben sind – zeigt eine starke Zunahme der holzigen Pflanzenmasse, die die Autoren in erster Linie dem so genannten „CO2-Düngungseffekt“ zuschreiben, d. h. der Verstärkung des Pflanzenwachstums durch zunehmendes atmosphärisches Kohlendioxid. Eine im vergangenen Jahr in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Modellierungsstudie beschreibt eine jüngste, rasche Verschiebung ausgedehnter Gebiete afrikanischer Graslandschaften und Savannen hin zu einer dichteren Vegetation und Bewaldung, ein Trend, der sich in den kommenden Jahrzehnten mit dem Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre voraussichtlich noch beschleunigen wird. Es gibt bereits Anzeichen dafür, dass Tiere des offenen Landes wie der Gepard unter der zunehmenden Bewaldung der Savanne leiden.
Dieser Trend ist nicht auf Afrika beschränkt. Eine im letzten Monat veröffentlichte australische Studie, die sich zum Teil auf Satellitendaten stützt, kommt zu dem Schluss, dass die Laubbedeckung in warmen, trockenen Gebieten weltweit in den letzten drei Jahrzehnten aufgrund des höheren CO2-Gehalts um etwa 11 Prozent zugenommen hat. Randall Donohue und seine Kollegen von der australischen Wissenschaftsbehörde CSIRO und der Australian National University erklärten, der CO2-Düngungseffekt sei jetzt ein bedeutender Prozess an der Landoberfläche, der die Ökosysteme in weiten Teilen des Planeten beeinflusse.
Guy Midgley, ein prominenter südafrikanischer Klimaforscher, der mehrere Arbeiten über die CO2-Düngung verfasst hat, bezeichnete die in der australischen Studie beschriebene Zunahme der Begrünung in trockenen Gebieten als „phänomenal“. Die Studie sei eine wertvolle Ergänzung zu den zunehmenden Beweisen dafür, dass die steigende Konzentration des atmosphärischen Kohlendioxids terrestrische Ökosysteme unabhängig vom Temperaturanstieg direkt verändert.
Auch wenn manche eine Zunahme des Wüstenpflanzenwachstums als positiv ansehen mögen, könnte eine Ausdehnung der holzigen Vegetation in Savannen und Grasland ernsthafte negative Auswirkungen haben, warnte Midgley. Sie könnte den Bestand an Wildtieren und die Wasserversorgung bedrohen, da Bäume und Sträucher mehr Wasser verbrauchen als Gräser. Es könnte sogar die globale Erwärmung verstärken, da Bäume, die im Allgemeinen dunkler sind als Gräser, mehr Sonnenstrahlung absorbieren können.
Savannen sind das Ergebnis eines Kampfes um Lebensraum zwischen Gräsern und Bäumen, den keine der beiden Seiten gewonnen hat.
Savannen können als das Ergebnis eines Kampfes um Lebensraum zwischen Gräsern und Bäumen gesehen werden, den keine der beiden Seiten gewonnen hat, sagte Midgley, leitender Direktor der Abteilung Klimawandel und Bioanpassung des südafrikanischen Nationalen Instituts für Biodiversität. Sollten die Gräser den Kampf gewinnen, würden baumlose Prärien entstehen. Würden die Bäume gewinnen, würde die Savanne zu einem immer dichteren Waldgebiet. Viele afrikanische Savannen befinden sich in Gebieten, in denen die Niederschläge ausreichen, um dichte Wälder zu bilden, aber Feuer und große Pflanzenfresser wie Elefanten schlagen die Bäume immer wieder zurück, so dass die Gräser Platz zum Wachsen haben und ein grobes Gleichgewicht zwischen den beiden Seiten besteht. Die in den letzten Jahrzehnten in weiten Teilen des südlichen Afrikas zu beobachtende „Verbuschung“ ist ein Beispiel dafür, dass das Gleichgewicht zwischen Gräsern und Bäumen gestört ist, sagt er.
In den letzten Jahrzehnten haben Viehzüchter und Wildtiermanager in weiten Teilen des südlichen Afrikas eine Zunahme der bewaldeten Vegetation festgestellt. Sträucher und Bäume sind in das Grasland eingedrungen und haben es in Savannen verwandelt. Die Savannen sind immer dichter bewaldet, manchmal sogar undurchdringlich. Anekdotische Belege und Zeitreihenfotos deuten darauf hin, dass sich dieser Trend in den 1980er Jahren beschleunigt hat, und gegen Ende dieses Jahrzehnts war „bush encroachment“ ein allgemein verwendeter Begriff für das, was in Weidegebieten und Wildnisgebieten auf dem gesamten Subkontinent geschah.
Namibia, ein im Allgemeinen trockenes, dünn besiedeltes Land im Nordwesten Südafrikas, ist besonders stark betroffen; etwa 26 Millionen Hektar des Landes sind von unerwünschten Gehölzen befallen, die die Weideflächen ersticken. Da Bäume mehr Regen verbrauchen als Gräser, verringern sie auch die Grundwasserneubildung und den Abfluss in die Flüsse erheblich. Der Verlust von Grasland ist einer der Gründe dafür, dass die Rindfleischproduktion des Landes nach einigen Schätzungen heute 50 bis 70 Prozent unter dem Niveau der 1950er Jahre liegt. Das Vordringen des Busches kostet Namibias kleine Wirtschaft bis zu 170 Millionen Dollar pro Jahr.
Die Veränderungen in den Savannen wirken sich auch auf die Tierwelt aus. Naturschützer in Namibia, der Heimat der weltweit größten verbleibenden Gepardenpopulation, fanden vor etwa zwanzig Jahren verhungerte Geparden mit schweren Augenverletzungen. Nicht nur, dass ihre Beute, die Antilopen in der Ebene, von den Bäumen verdrängt wird, auch die Geparden – die vorzugsweise in offenen Gebieten jagen, wo sie ihre berühmte Schnelligkeit ausnutzen können – werden von den Dornen der Gehölze, die die Landschaft erobern, geblendet.
Ornithologen, die den Kapgeier, einen bedrohten Aasfresser im südlichen Afrika, studieren, haben festgestellt, dass er es vermeidet, in buschbewachsenen Gebieten nach Tierkadavern zu suchen. Kapgeier sind große, schwere Vögel, die einen langen, klaren Startlauf benötigen, um sich in die Luft zu erheben. Um zu vermeiden, dass sie zu einer Mahlzeit für Raubtiere werden, landen die Geier offenbar nicht dort, wo der Busch zu dicht ist, um wieder abzuheben. Die Art, die einst in Namibia zahlreich war, brütet dort nicht mehr.
In den 80er und 90er Jahren war die vorherrschende Meinung, dass schlechte Landbewirtschaftung, insbesondere Überweidung, die Hauptursache für die Ausbreitung des Busches sei, da Bäume die kahlen Stellen, die entstehen, wenn zu viele Schafe und Rinder mehrjährige Gräser vernichten, leicht besiedeln. Einige Experten wiesen jedoch darauf hin, dass auch gut geführte landwirtschaftliche Betriebe häufig von der Verbuschung betroffen sind. Obwohl die Überweidung zum Eindringen der Büsche beitragen kann, waren sie der Meinung, dass eine größere Umweltveränderung dazu beiträgt, dass holzige Pflanzen die Gräser dominieren.
Im Jahr 2000 veröffentlichte Midgley zusammen mit William Bond, einem Ökologen der Universität Kapstadt, eine Arbeit, in der er einen Mechanismus vorschlug, durch den ein erhöhter CO2-Gehalt in der Atmosphäre Bäume gegenüber Gräsern in ihrem Kampf um Territorien in afrikanischen Savannen begünstigen könnte. In diesen Savannen sind Gräser leichter entflammbar und feuertoleranter als Bäume – sie tragen das Feuer durch die Landschaft und wachsen nach einem Brand schnell wieder nach und benötigen weniger Zeit (und weniger Wasser, Bodennährstoffe und atmosphärischen Kohlenstoff) als Bäume, um ihre Reife zu erlangen.
Um sich in der Landschaft zu etablieren, müssen Savannenbäume eine Höhe von etwa vier Metern erreichen, um zu vermeiden, dass ihre Stämme und Kronen durch von Gräsern ausgelöste Feuer zerstört werden. Mit anderen Worten: Bäume können sich nur dann etablieren, wenn sie lange genug vom Feuer verschont bleiben, um ausreichend hohe Stämme zu bilden, die weit über die Flammenzone hinauswachsen. (Viele Bäume der afrikanischen Savanne werden durch das Feuer nicht völlig zerstört, sondern treiben aus den Wurzeln wieder aus, nachdem ihre oberirdischen Teile zerstört wurden.)
Indem sie den Gräsern Wasser, Nährstoffe und Licht streitig machen, beginnen die Bäume die Landschaft zu erobern.
Frühere Forschungen haben gezeigt, dass Savannenbäume in der Regel vier oder mehr Jahre brauchen, um eine feuerfeste Höhe zu erreichen, aber die meisten afrikanischen Savannen brennen alle ein bis drei Jahre, so dass die Bäume nur dann heranreifen können, wenn es eine seltene, überdurchschnittlich lange Pause zwischen Bränden gibt. Mehr CO2 in der Luft bedeutet, dass die Bäume theoretisch ihre kohlenstoffintensiven Stämme und Wurzeln länger, dicker und schneller bilden können. Bond und Midgley stellten die Hypothese auf, dass die Bäume deshalb nach Bränden schneller wachsen und wieder austreiben könnten als noch vor einigen Jahrzehnten, als der CO2-Gehalt in der Atmosphäre niedriger war, was ihre Chancen erhöht, eine feuerfeste Höhe zu erreichen. Dann könnten die Bäume die Landschaft dominieren, indem sie die Gräser um Wasser, Nährstoffe und Licht verdrängen.
Um zu prüfen, ob Savannenbäume bei erhöhter CO2-Konzentration in der Atmosphäre tatsächlich schneller wachsen, züchteten Bond und Midgleys Kollege Barney Kgope Baum- und Grassetzlinge aus der afrikanischen Savanne in Kammern, in denen er den CO2-Gehalt in der Luft um die Pflanzen herum variieren konnte. Die Ergebnisse, die 2010 veröffentlicht wurden, sind beeindruckend. Einige Savannenbäume, die in einer Atmosphäre mit einem Kohlendioxidgehalt von 370 Teilen pro Million (ppm) wuchsen (etwas weniger als der heutige Wert von 400 ppm), wuchsen mehr als doppelt so schnell wie die gleichen Arten, die in der vorindustriellen Atmosphäre mit 280 ppm CO2 wuchsen. Die Bäume, die bei 370 ppm wuchsen, waren nicht nur höher als diejenigen, die in vorindustriellen CO2-Konzentrationen wuchsen, sie hatten auch größere Dornen, um sich vor Pflanzenfressern zu schützen, und weitaus umfangreichere Wurzelsysteme als ihre vorindustriellen Gegenstücke. Der Forscher Donohue sagte, dass die in seiner neuen australischen Studie verwendeten Satellitenbilder zwar nicht zwischen grünen Gräsern und grünen Gehölzen unterschieden, die von ihm und seinen Kollegen beobachteten Trends jedoch mit einer allgemeinen Zunahme der Pflanzenbiomasse in ganz Afrika infolge der CO2-Düngung übereinstimmten. Obwohl einige Medien die Ergebnisse seiner Studie als Beweis für die positive Seite des Klimawandels dargestellt haben, weil die Wüsten „grüner“ werden, warnt Donohue vor dieser einseitigen Interpretation. „Es wird Gewinner und Verlierer geben“, sagte er, weil die zunehmende Vegetation in einigen Trockengebieten zwar die lokale Artenvielfalt erhöhen, aber auch Arten schaden kann, die an weniger begrünte Lebensräume angepasst sind.
Guy Midgley sieht den offenbar zunehmenden Einfluss des atmosphärischen CO2 pessimistischer. „Abgesehen von den Auswirkungen, die eine Zunahme von Holzpflanzen auf die Tier- und Pflanzenwelt des Graslandes und die Viehzucht haben wird, bilden die Graslandschaften des Landes Wassereinzugsgebiete, die für die Wirtschaft wichtige Flüsse speisen. Studien zeigen, dass die Wassererträge südafrikanischer Graslandeinzugsgebiete deutlich zurückgehen, wenn fremde Bäume eindringen. Dies ist ein Grund dafür, dass die Regierung jedes Jahr Millionen von Dollar ausgibt, um sie zu entfernen.
‚Aus der Sicht der Pflanzen befinden wir uns in einer schönen neuen Welt – das ist ein wenig beängstigend‘, sagt ein Wissenschaftler.
Südafrikanische Ökologen versuchen herauszufinden, wie man am besten verhindern kann, dass die Bäume die Savannen übernehmen, vielleicht mit „Feuerstürmen“ – kontrollierten Bränden, die an heißen, trockenen Tagen gelegt werden, um die Hitze zu maximieren, die sie erzeugen – oder vorsichtigem Durchforsten der Bäume. Aber superheiße Brände könnten ihre eigenen negativen Auswirkungen auf die Ökosysteme haben, und manuelles Durchforsten könnte zu teuer sein.
Midgley sagte, dass wir durch das Erreichen des heutigen Niveaus von 400 ppm atmosphärischen Kohlendioxids „die evolutionäre Uhr in weniger als einem Jahrhundert um 5 Millionen Jahre zurückgedreht haben. Das ist eine massive Veränderung in der Funktionsweise unserer Ökosysteme“. Er wies darauf hin, dass die CO2-Konzentration in der Atmosphäre bis zum Jahr 2100 auf 600 ppm ansteigen könnte, ein Wert, der zuletzt in der Eozän-Epoche vor 34 bis 55 Millionen Jahren erreicht wurde, als Wälder fast den gesamten Planeten bedeckten und lange bevor sich die modernen Gräser und die großen Säugetiere der Savanne, die wir heute kennen, entwickelten.
„Aus der Sicht der Pflanzen befinden wir uns in einer schönen neuen Welt“, sagte William Bond. „Es ist ein bisschen beängstigend. Unsere Steppentiere stehen mit dem Rücken zur Wand.“ Die neu eindringenden Bäume werden nichts Sinnvolles zur Bekämpfung des Klimawandels beitragen, sagte er, weil sie global gesehen eine vernachlässigbar kleine Kohlenstoffsenke sind.