Wissenschaftler haben eine Karte erstellt, die zeigt, wo die wichtigsten Nahrungsmittelpflanzen der Welt angebaut werden sollten, um den Ertrag zu maximieren und die Umweltauswirkungen zu minimieren. Dies würde große Mengen an Kohlenstoff binden, die biologische Vielfalt erhöhen und die landwirtschaftliche Nutzung von Süßwasser auf Null reduzieren.
Die neu gestaltete Weltkarte der Landwirtschaft sieht große neue Anbauflächen für viele wichtige Nutzpflanzen rund um den Maisgürtel im mittleren Westen der USA und unterhalb der Sahara-Wüste vor. Riesige Ackerflächen in Europa und Indien würden in natürliche Lebensräume zurückverwandelt werden.
Die Neugestaltung – unter der Annahme einer mechanisierten Landwirtschaft mit hohem Input – würde die Kohlenstoffbelastung der weltweiten Anbauflächen um 71 % senken, da das Land in seinen natürlichen, bewaldeten Zustand zurückversetzt würde. Dies entspricht dem Wert unserer derzeitigen Netto-CO2-Emissionen für zwanzig Jahre. Bäume binden während ihres Wachstums Kohlenstoff und ermöglichen es dem Boden, mehr Kohlenstoff zu binden als beim Anbau von Kulturpflanzen.
In diesem optimierten Szenario würden die Auswirkungen der Pflanzenproduktion auf die biologische Vielfalt der Welt um 87 % reduziert werden. Dies würde das Aussterberisiko für viele Arten, für die die Landwirtschaft eine große Bedrohung darstellt, drastisch verringern. Den Forschern zufolge würden sich die Anbauflächen schnell wieder in ihren natürlichen Zustand zurückentwickeln und ihren ursprünglichen Kohlenstoffbestand und ihre biologische Vielfalt oft innerhalb weniger Jahrzehnte wiederherstellen.
Die Neugestaltung würde die Bewässerung gänzlich überflüssig machen, da die Pflanzen dort angebaut würden, wo der Niederschlag alles Wasser liefert, das sie zum Wachstum benötigen. Die Landwirtschaft ist derzeit für rund 70 % des weltweiten Süßwasserverbrauchs verantwortlich, was in vielen trockeneren Teilen der Welt zu Trinkwasserknappheit führt.
Die Forscher verwendeten globale Karten der aktuellen Anbauflächen von 25 wichtigen Kulturpflanzen, darunter Weizen, Gerste und Soja, die zusammen mehr als drei Viertel der weltweiten Anbauflächen ausmachen. Sie entwickelten ein mathematisches Modell, um alle Möglichkeiten zu untersuchen, wie diese Anbauflächen über den Globus verteilt werden können, ohne dass das Gesamtproduktionsniveau der einzelnen Kulturen beeinträchtigt wird. So konnten sie die Option mit den geringsten Umweltauswirkungen ermitteln.
Die Studie wird heute in der Zeitschrift Nature Communications Earth & Environment veröffentlicht.
“Vielerorts haben Anbauflächen natürliche Lebensräume ersetzt, die viel Kohlenstoff und Artenvielfalt enthielten – und dort gedeihen nicht einmal Nutzpflanzen besonders gut. Wenn wir diese Orte sich regenerieren lassen und die Produktion in besser geeignete Gebiete verlagern würden, könnten wir sehr schnell Vorteile für die Umwelt erzielen”, sagte Dr. Robert Beyer, ehemaliger Forscher am Institut für Zoologie der Universität Cambridge und Erstautor der Studie. Beyer ist jetzt am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) in Deutschland tätig.
In früheren Studien wurden bereits vorrangige Gebiete für die ökologische Wiederherstellung ermittelt, doch in dieser Studie wird zum ersten Mal die Verlagerung von landwirtschaftlichen Nutzflächen dargestellt, um den langfristigen Nutzen für die Umwelt zu maximieren, ohne die Ernährungssicherheit zu gefährden.
Während eine vollständige globale Verlagerung von Anbauflächen eindeutig kein Szenario ist, das derzeit in die Praxis umgesetzt werden könnte, zeigen die Wissenschaftler mit ihren Modellen Orte auf, an denen Anbauflächen derzeit sehr unproduktiv sind, aber das Potenzial haben, Hotspots für die biologische Vielfalt und die Kohlenstoffspeicherung zu sein.
Ein reduzierter Ansatz und eine Umverteilung der Anbauflächen nur innerhalb der Landesgrenzen statt weltweit würde immer noch zu erheblichen Vorteilen führen: Die globalen Kohlenstoffauswirkungen würden um 59 % und die Auswirkungen auf die biologische Vielfalt um 77 % geringer sein als heute.
Eine dritte, noch realistischere Option, bei der nur die am stärksten betroffenen 25 % der Anbauflächen auf nationaler Ebene umgesiedelt würden, hätte nur die Hälfte der Vorteile einer optimalen Umstellung aller Anbauflächen zur Folge.
“Es ist derzeit nicht realistisch, diese gesamte Umgestaltung durchzuführen. Aber selbst wenn wir nur einen Bruchteil der weltweiten Anbauflächen verlagern und uns auf die Orte konzentrieren würden, die für den Anbau von Pflanzen am wenigsten effizient sind, wäre der Nutzen für die Umwelt enorm”, so Beyer.
Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass sich die optimale Verteilung der Anbauflächen bis zum Ende des Jahrhunderts kaum ändern wird, unabhängig davon, wie sich das Klima im Einzelnen verändert.
“Optimale Anbaustandorte sind kein bewegliches Ziel. Gebiete, in denen die Umweltbelastung unter den derzeitigen klimatischen Bedingungen gering und die Ernteerträge hoch sind, werden auch in Zukunft optimal sein”, so Professor Andrea Manica von der University of Cambridge, Hauptautor der Studie.
Die Forscher räumen ein, dass die Verlagerung von Anbauflächen auf eine Weise erfolgen muss, die für die betroffenen Menschen sowohl wirtschaftlich als auch sozial akzeptabel ist. Sie führen Beispiele für Flächenstilllegungsprogramme an, die Landwirten finanzielle Anreize bieten, einen Teil ihres Landes zum Nutzen der Umwelt aufzugeben. Finanzielle Anreize können die Menschen auch dazu bewegen, an besser geeigneten Standorten zu wirtschaften.
Das Modell erstellte alternative globale Verteilungskarten, je nachdem, wie das Land bewirtschaftet wird – von der fortschrittlichen, voll mechanisierten Produktion mit ertragreichen Pflanzensorten und optimalem Dünger- und Pestizideinsatz bis hin zur traditionellen, auf Subsistenz basierenden ökologischen Landwirtschaft. Selbst die Umverteilung weniger intensiver landwirtschaftlicher Praktiken auf optimale Standorte würde die Auswirkungen auf Kohlenstoff und biologische Vielfalt erheblich verringern.
Während andere Studien zeigen, dass wir die Umweltauswirkungen der Landwirtschaft erheblich reduzieren könnten, wenn wir uns stärker pflanzlich ernähren würden, sagen die Forscher, dass sich die Ernährungsgewohnheiten in der Realität nicht so schnell ändern. In ihrem Modell gingen sie davon aus, dass sich die Ernährungsgewohnheiten nicht ändern werden, und konzentrierten sich darauf, dieselben Nahrungsmittel wie heute zu produzieren, aber auf optimale Weise.
Viele der weltweiten Anbauflächen befinden sich in Gebieten, in denen sie einen enormen ökologischen Fußabdruck hinterlassen, da sie kohlenstoffreiche und artenreiche Ökosysteme verdrängt haben und die lokalen Wasserressourcen stark beanspruchen. Diese Standorte wurden aus historischen Gründen gewählt, z. B. wegen ihrer Nähe zu menschlichen Siedlungen, aber die Forscher sagen, dass es jetzt an der Zeit ist, Lebensmittel auf eine optimalere Weise anzubauen.
Datum: März 10, 2022
Quelle: Universität von Cambridge
Journal Reference:
- Robert M. Beyer, Fangyuan Hua, Philip A. Martin, Andrea Manica, Tim Rademacher. Relocating croplands could drastically reduce the environmental impacts of global food production. Communications Earth & Environment, 2022; 3 (1) DOI: 10.1038/s43247-022-00360-6