Landwirtschaft, Landnutzung und Treibhausgase einfach erklärt

Wenn du an den Klimawandel denkst, stellst du dir wahrscheinlich rauchende Fabrikschlote oder dichten Autoverkehr vor. Aber wusstest du, dass auch dein Mittagessen – wie ein Burger oder ein Salat – das Klima stark beeinflusst? Das Thema Landwirtschaft, Landnutzung und Treibhausgase ist zentral, um zu verstehen, wie wir die Erdoberfläche verändern. Jedes Mal, wenn wir Wälder abholzen, Felder pflügen oder Tiere weiden lassen, greifen wir in das Klimasystem ein.

In diesem Artikel lernst du, dass Pflanzen und Böden nicht nur Kohlenstoffdioxid speichern, sondern auch das Sonnenlicht wie ein riesiger Spiegel reflektieren können. Außerdem werfen wir einen Blick auf unsichtbare, aber extrem starke Gase, die von Kühen und unsichtbaren Bodenmikroben produziert werden.

Vorwissen

• Fotosynthese: Pflanzen nehmen das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid ($\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$) aus der Luft auf und wandeln es in Biomasse (Holz, Blätter) um.

  Beispiel: Ein Baum wächst, indem er $\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$ aus der Atmosphäre zieht und den Kohlenstoff in seinem Stamm speichert.

• Treibhauseffekt: Bestimmte Gase in der Atmosphäre halten die Wärmestrahlung der Erde zurück und erwärmen so den Planeten.

  Beispiel: Wie unter einer dicken Decke kann die Wärme nicht ins Weltall entweichen, wenn viel $\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$ in der Luft ist.

Aufgabentyp 1: Klimawirkung einer Landfläche bewerten

Die Art und Weise, wie wir Land nutzen, hat eine doppelte Wirkung auf unser Klima. Zunächst geht es um die Speicherung von Kohlenstoffdioxid ($\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$).

Wenn natürliche Wälder abgeholzt werden, um Platz für Ackerland oder Weiden zu schaffen, wird die zerstörte Biomasse (das Holz und die Blätter) abgebaut oder verbrannt. Dabei wird der gesamte gespeicherte Kohlenstoff als $\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$ in die Atmosphäre freigesetzt. Umgekehrt nehmen wachsende Pflanzen $\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$ auf. Etwa 15 % der weltweiten Emissionen aus fossilen Brennstoffen werden durch dieses verstärkte Pflanzenwachstum wieder aus der Luft geholt. Diesen positiven Effekt nennt man Kohlenstoffdioxid-Düngung.

Aber es gibt noch einen zweiten, physikalischen Effekt: die Reflexion der Sonnenstrahlung (auch Albedo-Effekt genannt). Helle Oberflächen wirken wie ein Spiegel und werfen das Sonnenlicht zurück ins All, was die Erde kühlt. Dunkle Oberflächen schlucken das Licht und erwärmen sich.

Das führt zu einem überraschenden Problem: Die Wiederaufforstung (das Pflanzen neuer Wälder) in unseren mittleren Breiten kühlt das Klima nicht immer ab! Zwar speichern die neuen Bäume $\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$, aber ein dunkler Wald reflektiert viel weniger Sonnenlicht als ein heller, kahler Ackerboden. Die zusätzliche Wärme durch die dunkle Farbe des Waldes kann den kühlenden Effekt der $\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$-Speicherung komplett aufheben.

Neben $\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$ gibt es in der Landwirtschaft noch zwei weitere Treibhausgase, die extrem gefährlich für das Klima sind.

Das erste ist Distickstoffmonoxid ($\textcolor{#08BFFF}{\text{N}_2\text{O}}$), besser bekannt als Lachgas. Es ist als Treibhausgas 300-mal so wirksam wie $\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$! Große Mengen an $\textcolor{#08BFFF}{\text{N}_2\text{O}}$ entstehen, wenn winzige Mikroben im Boden die Exkremente von Tieren abbauen.

Hier gibt es jedoch einen verblüffenden Effekt: Unbeweidete Steppen (wo keine Tiere fressen) setzen im Frühjahr oft mehr $\textcolor{#08BFFF}{\text{N}_2\text{O}}$ frei als Flächen, auf denen Tiere weiden. Warum? Wenn Tiere das Gras kurz fressen, kann der Wind den Schnee im Winter leichter wegwehen. Ohne die isolierende Schneedecke kühlt der Boden viel stärker aus. Wenn der Boden eiskalt ist, sind die Mikroben im Frühjahr weniger aktiv und produzieren weniger $\textcolor{#08BFFF}{\text{N}_2\text{O}}$.

Bedeutet das, dass Rinderherden gut für das Klima sind? Leider nein. Rinder produzieren bei ihrer Verdauung ein weiteres hochwirksames Treibhausgas: Methan ($\textcolor{#53E5D6}{\text{CH}_4}$). Sie rülpsen dieses Methan direkt in die Luft. Nutztierhaltung hat also eine sehr komplexe Wirkung: Sie kann zwar die $\textcolor{#08BFFF}{\text{N}_2\text{O}}$-Produktion im Boden senken, erhöht aber gleichzeitig die $\textcolor{#53E5D6}{\text{CH}_4}$-Emissionen massiv.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

Wenn du in einer Aufgabe bewerten sollst, wie sich eine Veränderung der Landnutzung auf das Klima auswirkt, gehe so vor:

1. Prüfe die Kohlenstoffspeicherung: Wird Biomasse zerstört (wärmend) oder wachsen neue Pflanzen (kühlend)?
2. Prüfe den Albedo-Effekt: Wird die Fläche dunkler (wärmend) oder heller (kühlend)?
3. Prüfe tierische Emissionen: Gibt es weidende Tiere, die Lachgas senken, aber Methan ausstoßen?

Durchgerechnete Beispiele

Wichtige Erkenntnisse

• Kohlenstoffdioxid-Düngung: Wachsende Pflanzen nehmen $\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$ aus der Luft auf.
• Das Aufforstungs-Paradoxon: Wälder speichern zwar $\textcolor{#9570FF}{\text{CO}_2}$, sind aber dunkel. Sie reflektieren weniger Sonnenlicht (niedrige Albedo) als helle Böden und können das Klima in unseren Breiten sogar erwärmen.
• Lachgas ($\textcolor{#08BFFF}{\text{N}_2\text{O}}$): Ein extrem starkes Treibhausgas aus dem Boden. Beweidung hält das Gras kurz, kühlt den Boden und senkt so die $\textcolor{#08BFFF}{\text{N}_2\text{O}}$-Produktion.
• Methan ($\textcolor{#53E5D6}{\text{CH}_4}$): Ein weiteres starkes Treibhausgas, das direkt bei der Verdauung von Rindern entsteht.