Wie wir gesehen haben, fehlt zurzeit eine brauchbare theoretische Grundlage zur Beurteilung ökologischer Nachhaltigkeit. Auch das gängige Nachhaltigkeitskonzept der Forstwirtschaft ist untauglich. Es besagt, dass auf einer Waldfläche jährlich nur soviel Holz eingeschlagen werden darf, wie auf dieser Fläche jährlich nachwächst.
Bei ökologischer Nachhaltigkeit geht es um die Nutzung der Sonnenenergie, die Verweildauer der Niederschläge in der Landschaft, den Produktionsumfang der Biomasse, die Koordination der Auf- und Abbauprozesse der Biomasse, die irreversiblen Verluste des Produktionssystems und die Reaktionen auf Störfaktoren.
Ausgangspunkt für unsere Reflexionen zum Problem ökologische Nachhaltigkeit sind Erkenntnisse der Paläontologie, Paläoökologie und Ökosystemforschung. Aus diesen Erkenntnissen schließen wir, dass die Konkurrenz zwischen den Organismen und die daraus erwachsende Kooperation zum wechselseitigen Vorteil im Laufe der Evolution die Effizienz steigern, mit der die in Selbstorganisation entstandenen Lebensgemeinschaften das am jeweiligen Standort vorhandene Energie- und Stoffangebot nutzen und standorttypische Störungen überwinden. Bei vergleichbaren klimatischen Rahmenbedingungen behaupten sich im terrestrischen Bereich weitgehend unabhängig vom geologischen Untergrund seit vielen Millionen Jahren dieselben systemischen Lösungen. Trotz kosmischer Katastrophen (z.B. Asteroideinschläge), Plattentektonik (Kontinentalverschiebung, Vulkanismus) und globalem Klimawandel setzen sich dabei unter humiden bis semiariden Klimabedingungen stets Wälder mit langlebigen Bäumen als dominantem Bestandteil und unter semiariden bis ariden Klimabedingungen stets Steppen mit mehrjährigen Gräsern als dominantem Bestandteil durch. Waldsteppen bzw. Savannen treten als Übergangsformen auf. Auch dort dominieren die mehrjährigen Pflanzen. Der Beitrag der einjährigen Pflanzen zur Netto-Primärproduktion auf den Kontinenten war stets sehr gering. Unter Beibehaltung des Lösungsprinzips haben sich Wälder und Steppen durch internen Wandel weiter entwickelt. Neue Baum-, Strauch-, Gras- und krautige Pflanzenarten ersetzten die alten.
Damit repräsentieren in Selbstorganisation entstandene Ökosysteme den bisher im Evolutionsprozess erreichten Grad an Nachhaltigkeit und stellen die einzigen qualifizierten Informanten für nachhaltige Landnutzung dar.
Paläobotanische und paläoklimatische Untersuchungen weisen darauf hin, dass Wälder seit mehr als 300 Millionen Jahren die humiden Klimabereiche der Erde beherrschen. Bäume sind der augenfälligste Bestandteil dieser Lebensgemeinschaften. Bäume sind besonders langlebig, besitzen riesige Oberflächen, ragen von allen Pflanzen am weitesten in die dritte Dimension hinein, können sehr tief wurzeln (manche Arten bis 70 m tief) und erreichen die größte Biomasse aller Lebewesen. Selbst globale Katastrophen, wie etwa die vor rund 65 Millionen Jahren durch einen Meteoriteneinschlag hervorgerufene, konnten den Erfolgskurs des Ökosystems Wald nicht aufhalten. Der Evolutionsprozess führte nur zu internem Wandel. Neue Baumarten ersetzten die alten.
Wälder zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:
Das Kronendach der Wälder sorgt für verminderte Luftbewegungen im Bestand und reduziert die kinetische Energie der herabfallenden Regentropfen.
Der lockere Waldboden mit seiner Streuschicht und Moospolstern kann Niederschlagswasser schnell aufnehmen (bis zu 250 l/m² an einem Tag) und besitzt dank seiner Struktur ein Wasserspeichervermögen, das von keinem anderen Boden erreicht wird.
Der Wald kann mit Hilfe der Evapotranspiration [Wasserverdunstung über Boden und Vegetationsoberfläche (insbesondere Spaltöffnungen)] und der verminderten Luftbewegungen die Luftfeuchtigkeit im Bestand relativ konstant halten und durch latente Wärmespeicherung [Wasserverdunstung am Tag – Taubildung (Kondensation) in der Nacht] Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht dämpfen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften führen zu einer relativ gleich bleibenden Bodenfeuchtigkeit, zu einem relativ gleichmäßigen Abfluss, zu einer relativ langsamen Grundwasserbildung, zu relativ geringen Grundwasserschwankungen und einer geringen Verwitterungs- und Erosionsrate.
Im Laufe der Evolution haben sich in den Wäldern vielfältige Kooperationen zwischen Bäumen und Destruenten entwickelt. Das hat zu einer erstaunlichen Koordination der Auf- und Abbauprozesse der Biomasse geführt. Das kann man sowohl aus der extremen Verlustarmut der ökologischen Kreisläufe in intakten Urwäldern schließen als auch aus dem Befund, dass etablierte Urwälder kaum noch auf die Verwitterungsprodukte des an ihrem Standort anstehenden Gesteins zurückgreifen müssen. Detaillierte Untersuchungen der Prozesse, die für die extreme Verlustarmut von Urwäldern verantwortlich sind, stecken noch in den Anfängen. Doch schon ein Vergleich von benachbarten Bacheinzugsgebieten mit sehr ähnlichen abiotischen Rahmenbedingungen im Böhmerwald zeigt, dass selbst extensiv bewirtschaftete Dauergrünflächen pro Jahr und Hektar weit mehr Nährstoffe verlieren als weitgehend mit Wirtschaftswald bedeckte Flächen. Zur Kompensation des Verlustunterschieds müssten auf den Dauergrünflächen jährlich 400 kg Handelsdünger pro Hektar ausgebracht werden.
In Wäldern tauschen Bäume über ihre Kooperationspartner im Boden untereinander Nähr- und Baustoffe aus, wodurch, so ist zu vermuten, Standortnachteile ausgeglichen werden. Dieser Austausch geschieht über die Artgrenzen hinweg. Von zentraler Bedeutung ist dabei die Kooperation der Feinwurzeln der Bäume mit Pilzen (Mykorrhiza). Das verdeutlicht folgender Versuch, der in Puerto Rico durchgeführt wurde: Kiefernbäumchen der Art Pinus elliottii wachsen in einem Boden ohne Mykorrhiza 3 Jahre nach der Aussaat im Mittel 30 cm hoch – erreichen aber im selben Boden mit Mykorrhiza 3 Jahre nach der Aussaat im Mittel eine Höhe von 244 cm.
Waldökosysteme können, dank der tiefen Durchwurzelung der Böden und der Kooperation mit Pilzen und Mikroorganismen, pflanzenverwertbare Stoffe und Wasser (hydraulic lift) aus tieferen Bodenschichten in den ökologischen Kreislauf zurückholen als das in den Ökosystemen der Agrarlandschaft der Fall ist.
Im Rahmen des ökologischen Kreislaufs landet in Wäldern ein weit geringerer Teil der Netto-Primärproduktion bei den Konsumenten als in der Steppe. Das hat zur Folge, dass der Anteil toter Pflanzenmasse an der Gesamtbiomasse in Wäldern höher ist als in der Steppe.
Wälder lassen die Landschaft wegen der langsamen Grundwasserbildung, des äußerst geringen Nährstoffaustrags und der äußerst geringen Verwitterungsrate viel langsamer altern als Agrarökosysteme.
Im Destruentensystem der Wälder dominieren die Pilze, in dem der Äcker Mikroben.
Seit unserem Übergang zur Landwirtschaft wandeln wir Menschen dieses erfolgreiche, für humide Klimabedingungen optimierte Ökosystem Zug um Zug in Wiesen, Äcker und Forste um, die weit primitivere Prozesseigenschaften besitzen. Den Gipfel der Veränderung gegenüber dem ursprünglichen Zustand stellen Landschaftsteile dar, die von menschlicher Infrastruktur (Siedlungs-, Gewerbe- und Verkehrsflächen) und der Gewinnung nicht erneuerbarer Ressourcen geprägt werden.
Die schrittweise Liquidierung des High-Tech-Systems Wald durch den Menschen und der Ersatz durch das Low-Tech-System landwirtschaftliche Produktionsfläche kann aus evolutionsgeschichtlicher Sicht als ökologischer GAU (größter anzunehmender Unfall) bezeichnet werden.
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Europa gehört, wenige Gebiete ausgenommen, zum humiden Klimabereich. Wenn ökologische Nachhaltigkeit unser Ziel wäre, müssten wir also anstreben, dass vom Menschen bewirtschaftete Gebiete ähnliche Prozesseigenschaften besitzen, wie ein Urwald an gleicher Stelle. Die zum Vergleich notwendigen Urwälder gibt es in Europa nicht mehr. Deshalb muss brauchbarer Ersatz geschaffen werden. Das geschieht am einfachsten dadurch, dass man geeignete Landschaftsteile sich selbst überlässt. Bei ungestörter Sukzession werden allmählich wieder Wälder entstehen, deren ökologische Prozesse denen der Urwäldern sehr nahe kommen. Je naturnäher die Ausgangssituation ist, umso schneller entwickelt sich ein für den Vergleich brauchbarer Zustand. Eine extensiv bewirtschaftete Waldfläche, die noch große Teile des ursprünglichen Artenrepertoires besitzt, schafft das weit schneller als eine aufgelassene Agrarfläche oder eine Industriebrache. Bei der Auswahl der für den Vergleich vorgesehenen Gebiete sollte darauf geachtet werden, dass Wasser in Form von Bächen, Flüssen oder Grundwasser nur aus diesen Gebieten heraus- und nicht hineinströmt, um die Ausseneinflüsse auf die Immissionen zu begrenzen. Nachhelfen müsste der Mensch bei der Etablierung der ursprünglichen Megaherbivoren (Wisent, Elch, Auerochse in Form des sogenannten Heck-Rinds, und Wildpferd in Form tarpanähnlicher primitiver Pferderassen) und der großen Beutegreifer (Bär, Wolf, Luchs, in Südosteuropa auch Leopard). Ohne diese Komponenten kann man die ursprünglichen Prozesseigenschaften der Landschaft nicht zufrieden stellend rekonstruieren. Das zeigt der Streit um den Einfluss der Megaherbivoren auf die Prozesse in der Landschaft.
Solche, als Null-Referenzgebiete bezeichneten Flächen, sollten alle klimatischen, geologischen und topographischen Verhältnisse (Geländeformen) angemessen repräsentieren.
Um auch den Einfluss der vom Menschen zu verantwortenden Immissionsbelastungen auf die ökologischen Prozesse in den Null-Referenzgebieten beurteilen zu können, müssten Teile der Null-Referenz-gebiete vor diesen Belastungen geschützt werden. Das könnte z. B. durch eine großflächige, transparente Überdachung und durch eine Berieselung mit sauberem Wasser geschehen, die zwar die Niederschläge simuliert, die Schadstoffeinträge aber vermeidet.
Die Null-Referenzgebiete sollten insgesamt so groß und so vernetzt sein, dass in ihnen Sukzessionen ungestört von Randeffekten ablaufen können, Großtiere in dauerhaft überlebensfähigen Populationen existieren können und keine anthropogenen Schranken den Genfluss zwischen den Mitgliedern einer Art behindern. Eine eigenständige Evolution von selbstorganisierten Ökosystemen parallel zu den vom Menschen geprägten Ökosystemen sollte möglich sein. Evolutionsgeschichtliche Erfahrungen lassen hoffen, dieses Ziel erreichen zu können, wenn etwa ein Drittel der Erdoberfläche, ausgewählt nach den obigen Kriterien, dem menschlichen Zugriff entzogen und der ökologischen Selbstorganisation überlassen wird. Mit dieser Maßnahme würden wir einen wichtigen Beitrag dafür leisten, unserem Nicht-Wissen gebührend Rechnung zu tragen. Der angemessene Umgang mit unserem Nicht-Wissen ist eine Schlüsselqualifikation, ohne die keine nachhaltige Entwicklung möglich ist.
Ausführlicher dargestellt und auf Deutschland bezogen ist dies auf der folgenden Unterseite "Modellregion Deutschland" nachzulesen.
Ein Vergleich der Null-Referenzgebiete mit den vom Menschen gemanagten Gebieten hinsichtlich
die Vielfalt der Produzentenarten,
der Altersstruktur der Produzenten,
der Netto-Primärproduktion,
des Umfangs des Konsums der Netto-Primärproduktion,
des räumlich-zeitlichen Musters des Konsums der Netto-Primärproduktion,
der Selektivität der Konsumenten beim Verzehr von Produzentenarten,
des Tagesgangs der Luft- und Bodentemperatur,
der Temperaturverteilung in der Fläche,
des Tagesgangs der Luft- und Bodenfeuchtigkeit,
der Geschwindigkeit der Wasseraufnahme des Bodens,
des zeitlichen Verlaufs des Abflusses,
der Schwankung des Grundwasserspiegels,
der chemischen Zusammensetzung des Sickerwassers unterhalb des Wurzelraums,
der Austragsrate von Ionen und organischen Molekülen aus dem Boden in Oberflächengewässer,
der Erosionsrate,
der Verwitterungsrate,
des Umfangs irreversibler Stoffverluste im jeweiligen Gebiet,
der pH-Änderungen in Böden und Oberflächengewässern,
der Emissionsraten
der vom Menschen zusätzlich errichteten Schranken, die den Gen-Austausch zwichen verschiedenen Gruppen unterbinden oder behindern. (anthropogene Genflussschranken)
sowieder Auswirkung der Immissionsraten (z.B. von CO2, CH4, NOx, SO2, Schwermetallen sowie anderen ökotoxischen Verbindungen) auf die obigen Parameter kann die Unterschiede in den Prozessabläufen aufzeigen und verdeutlichen, wie weit unsere Landnutzung von ökologischer Nachhaltigkeit entfernt ist.
Auf der Basis solcher Vergleiche könnte beurteilt werden, was die Änderung anderer Indikatoren (z.B. Primärenergieverbrauch, Energieeffizienz, Ackerfläche, Verkehrsfläche, Düngemitteleinsatz) für die ökologische Nachhaltigkeit bedeutet. In vielen Fällen ist wahrscheinlich ein Vergleich aussagekräftig genug, der sich auf den Tagesgang der Temperatur, die Erosionsrate, die Austragsrate von Ionen und organischen Verbindungen aus dem Boden, auf den Umfang des irreversiblen Stoffaustrags und die Genflussschranken beschränkt.
Auf die evolutionsgeschichtlichen Erfahrungen können wir auch bei der Gestaltung der Abläufe in der Technosphäre, also im industriell-gewerblichen Bereich und bei den Dienstleistungen, nicht verzichten, wenn uns an einer nachhaltigen Entwicklung gelegen ist.
Aus diesen Erfahrungen lässt sich die Forderung nach einer nahezu verlustfreien Kreislaufwirtschaft im industriell-gewerblichen Bereich (Technosphäre) ableiten. Der Austausch mit der Biosphäre darf dabei zu keiner Minderung der ökologischen Nachhaltigkeit führen.
Wie gut die Forderung umgesetzt wird, lässt sich an den oben angegebenen Indikatoren ablesen.
