© magnific.com/88studio und © Polybot GmbH

In der Landwirtschaft stehen sich Wachstum und Nachhaltigkeit scheinbar unversöhnlich gegenüber. Künstliche Intelligenz kann dazu beitragen, diesen Widerspruch aufzulösen. Am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Tübingen entwickeln Forschende gemeinsam mit Landwirtinnen und Landwirten einen Roboter, der Felder künftig effizient und nachhaltig bearbeiten soll – dank eines erfolgversprechenden Anbausystems, dem Agroforst.

Viele Landwirtschaftsbetriebe stehen unter wirtschaftlichem Druck. Sie setzen daher darauf, aus dem Boden immer mehr herauszuholen und möglichst kosteneffizient auf großen Flächen zu produzieren. Dabei spüren sie schon lange und sehr deutlich die Folgen des Klimawandels: Dürreperioden und extreme Niederschläge mindern Erträge. Resiliente Anbauformen im Rahmen einer nachhaltigen Landwirtschaft, die Böden und andere natürliche Ressourcen schont, werden daher immer wichtiger. Einen Beitrag dazu könnten sogenannte Polykulturen leisten. Das Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme entwickelt den Polybot – einen Roboter, der helfen soll, diesen kleinteiligen und abwechslungsreichen Anbau zu realisieren.

Am Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung startete um das Jahr 2020 ein zehnjähriger Feldversuch namens  patchCROP, bei dem die Agrarwissenschaftlerin Kathrin Grahmann und ihr Team eine Parzelle mit einer Fläche von 70 Hektar in 30 Quadranten unterteilen  (Abb. A) . Aktuell werden dort in einer Saison neun unterschiedliche Feldfrüchte auf den kleinen Parzellen verteilt angebaut. „Langfristig machen Polykulturen Nahrungsmittel sicherer“, sagt Grahmann. Sie streuen vor allem das Risiko. Denn bisher bauen konventionelle Betriebe pro Saison meist nur eine Feldfrüchte auf einer bestimmten Fläche an. Überhaupt entfallen etwa 60 Prozent der weltweiten pflanzlichen Ernährung auf nur drei Pflanzenarten: Reis, Mais und Weizen. Fällt eine Kulturart etwa durch langanhaltende Dürre aus, könnte in einer Polykultur eine andere durchhalten, weil diese ihr Wasser aus tieferen Bodenschichten bezieht. „Damit das Konzept aufgeht, müssen wir alle unsere Ernährungsgewohnheiten ändern. Zur Zeit landen in der EU rund zwei Drittel des produzierten Getreides im Trog von Nutztieren“, sagt Grahmann. Auch um die Flächen effizienter nutzen zu können, heißt das: weniger Fleisch, weniger Milchprodukte, mehr pflanzliche Nahrung.

Abb. A: Die Mischung macht’s. Während auf der konventionellen Ackerfläche (links) nur eine Frucht wächst, ist eine Polykultur wie im Projekt patchCROP (rechts) in viele kleine Parzellen mit jeweils verschiedenen Feldfrüchten und Blühstreifen unterteilt.© GCO nach Feld 01/2022, Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V.

Vielfalt auf dem Feld

Polykulturen sind auch deswegen so vielversprechend, weil der Anbau mehrerer Kulturen je Saison und Fläche den Boden bei einer wenig intensiven Bearbeitung gesünder und fruchtbarer macht als eine konventionelle Bewirtschaftung. „Wer seine Felder intensiv und einseitig bewirtschaftet, sorgt für ein einseitiges, verarmtes Bodenbiom“, sagt Kathrin Grahmann. „Und je gesünder das Bodenbiom, desto produktiver und effizienter ist der Boden.“ Die Mikroorganismen des Bioms zersetzen pflanzliche Überreste und reichern den Oberboden bis zu einer Tiefe von einigen Dutzend Zentimetern mit Mineralstoffen an. Und nur mit diesen Mineralstoffen wachsen Pflanzen.

In Polykulturen fällt den Mikroorganismen die Arbeit besonders leicht, wenn dort Böden weniger stark bearbeitet werden und verschiedene Pflanzen die Erde unterschiedlich stark durchwurzeln und insgesamt gut durchlüften. Der Humus, der dabei entsteht, hat auch wegen der vielfältigen organischen Substanz eine hohe Qualität und macht die Oberschicht besonders fruchtbar. Demgegenüber steht ein Feld, das ausgelaugt ist und stetig gedüngt werden muss. Die Polykultur liefert hingegen gerade auf Durststrecken nachhaltige Reserven. Die Klimaerhitzung sorgt aber nicht nur für lang anhaltende Trockenheit, sondern auch für heftigen Starkregen. Hier hat der Humus, wie er in Polykulturen entsteht, einen weiteren Vorteil: Er ist formstabil und saugfähig. Das Wasser hat eine bessere Chance, tiefer einzudringen und perlt nicht oberflächig ab oder schwemmt fruchtbaren Boden davon.

Auch mehrjährige Blühstreifen zwischen den Parzellen einer Polykultur sind förderlich. Sie schaffen einen Lebensraum für Insekten und Mikroorganismen. Solche Streifen werden schon heute über EU-Mittel im Rahmen der Gemeinsamen Agrarpolitik Deutschlands gefördert – allerdings nur auf freiwilliger Basis und abhängig vom Bundesland. Viele Landwirtinnen und Landwirte aber zweifeln an der Umsetzbarkeit solcher alternativer Anbaumethoden, weil sie unter wirtschaftlichem Druck stehen. Auch Kathrin Grahmann sieht strukturelle Probleme: „Ein abwechslungsreicherer Anbau bedeutet mehr Zeitaufwand. Es wundert mich daher nicht, dass Felder und Maschinen immer größer werden.“

Agroforstsysteme – schon heute umsetzbar

Ein Team des Max-Planck-Instituts und der Universität in Tübingen schlägt daher einen Kompromiss vor. Dieser soll auf den bestehenden landwirtschaftlichen Flächen einfacher umsetzbar sein als ein durchgehend zerstückelter Acker wie im patchCROP-Projekt. Trotzdem sollen die Flächen wichtige Ökosystemdienstleistungen erbringen und klimaresilienter sein als ein gewöhnlicher Acker, auf dem pro Saison nur eine Pflanzenart wächst. Wie das in der Praxis aussehen könnte, zeigen Agroforstsysteme  (Abb. B) . Diese haben gegenüber Polykulturen, die eine Zerstückelung des Ackers in kleine Parzellen vorsehen, einen entscheidenden Vorteil: „Landwirtinnen und Landwirte würden sich schwer tun, von heute auf morgen alles auf einen kleinstteiligen Anbau umzustellen“, sagt Paul Hofmann. Der Wissenschaftler hat Ökologie und Landwirtschaft studiert und arbeitet am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme. „Im Agroforst lässt sich der bestehende Fuhrpark einfach weiternutzen.“ Die Ackerstreifen sind immer noch breit genug, ein Mähdrescher fährt dort wie gewohnt auf und ab. Worauf sich Hofmann und sein Team am Max-Planck-Institut konzentrieren, sind die Grünstreifen dazwischen. Denn in bisher existierenden Agroforstsystemen sind diese deutlich weniger stark diversifiziert, als es das Team des Forschungsprojekts plant. Auf dem Pionierbetrieb Hof Sonnenwald im Naturpark Schwarzwald sollen in den Streifen 20 oder gar 30 mehrjährige Arten in unterschiedlichen Höhen oder Schichten wachsen – von Arznei- und Gewürzpflanzen auf unterster Ebene über Beerensträucher, schnell wachsende Pflanzen, die für reichlich Biomasse sorgen, bis hin zu Edelkastanien oder Apfelbäumen. Dieser mehrstöckige Aufbau erlaubt eine hohe Artenvielfalt auf den schmalen Streifen. Das Forschungsteam möchte herausfinden, wie sich dieses zerteilte System, das komplexer ist als ein durchgehender Acker, möglichst effizient bewirtschaften lässt.

Abb. B: Resiliente Landnutzung. Agroforstsysteme sind Acker- oder Grünlandflächen, die von Gehölzstreifen (wie etwa Pappeln, s. Bild links) durchzogen sind. Häufig werden Bäume und Sträucher kombiniert. Die Ackerflächen dazwischen lassen sich mit konventionellen Maschinen bewirtschaften.
© Foto: Tobias Hoppe

Robust und klimafreundlich

Der Boden in Agroforstsystemen hat eine höhere Biodiversität als herkömmliche Ackerflächen. Zudem ist er von unterschiedlichen Wurzelsystemen durchzogen. Damit speichert er Wasser zuverlässiger, und die hochwachsenden Bäume spenden Schatten und kühlen ihre Umgebung. Das alles macht den Anbau resilienter gegenüber lang anhaltender Trockenheit und Hitze sowie  extremen Niederschlägen, die infolge der Klimakrise häufiger und heftiger werden. Zudem bieten die unterschiedlichen Pflanzen einen Rückzugsraum für Insekten und andere Nützlinge. Wie genau das System aufgebaut sein muss, damit es funktioniert, erforscht ein Team unter Leitung der Universität Tübingen, an dem auch Kathrin Grahmann beteiligt ist. Sie steuert ihre Erfahrungen zu Polykulturen und Bodengesundheit bei, und Forschende vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena berechnen, wie ein reicheres Bodenbiom mehr Kohlenstoff speichert. Während aus dem Boden eines konventionellen Ackers pro Jahr etwa eine Tonne CO₂ austritt, speichern Agroforstsysteme je nach Artenreichtum zwischen 1,5 und 10 oder gar 20 Tonnen CO₂ pro Jahr und Hektar. „Die verschiedenen Pflanzenarten wählen wir so aus, dass sie sich funktional optimal ergänzen“, sagt Paul Hofmann. Aber: Keine Großmaschine könnte es mit mehrstöckigen Systemen aufnehmen. Und für eine Pflege der Agroforststreifen von Hand fehlen Geld und Arbeitskräfte.

Robotik-Hofhelfer

Abhilfe schafft modernste Technik, die sich gerade rasant entwickelt: kleine, flexible und mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) gesteuerte Landwirtschaftsroboter. Der Vorteil: Sie sind agil und flexibel und sollen es ermöglichen, komplexe mehrstöckige Agroforststreifen autonom zu bewirtschaften.  Während moderne Traktoren fahrenden Computern gleichen, die mittels GPS automatisiert Felder bearbeiten, ist der Einsatz neuester KI-basierter Trainingsmethoden bei solchen kleinen Farmgehilfen noch Neuland. Bereits am Markt existierende Agrarroboter der alten Generation erinnern auf den ersten Blick oft an einen Mars-Rover. Studien untersuchen noch, ob diese alleine schon die Bodengesundheit fördern, indem sie den Untergrund weniger stark verdichten als eine Großmaschine. Die Feldroboter sollen in Zukunft beispielsweise genau dann aussähen, wenn der Boden feucht genug ist, oder nur einzelne problematische Beikräuter entfernen, ohne den Nutzpflanzen daneben zu schaden. So ließen sich Herbizide einsparen oder sogar ganz vermeiden. Der Nachteil vieler dieser Roboter ist jedoch, dass sie nur für eine einzige Aufgabe vorgesehen sind. Und genau hier setzen die Tübinger Max-Planck-Forschenden an. Sie arbeiten an dem Schweizer Taschenmesser unter den Feldrobotern, der mit KI-trainierten Kamera- und Sensoriksystemen die vielen Aufgaben bewältigen soll, um etwa auch einen mehrstöckigen Agroforststreifen zu pflegen und zu beernten.

Angefangen hat alles mit einem vierbeinigen Roboter. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben sich vor allem darauf konzentriert, dessen „Gehirn“ zu entwickeln, das einen frontal angebrachten Arm und das Werkzeug selbst kontrolliert. Sein erstes Training galt dem Einsatz auf Streuobstwiesen voller Apfelbäume  (Abb.  C) . Dieser Lebensraumtyp ist einer der artenreichsten Mitteleuropas. Seine Bewirtschaftung ist aber noch weitestgehend Handarbeit  –  genau wie es auch in Agroforstsystemen der Fall ist. Automatisierte Hilfe ist mehr als willkommen, etwa wenn es darum geht, das herabgefallene Obst aufzulesen. Im Labor und auf Kunstrasen hat das schon ganz gut funktioniert. Hier hat das Team den Vierbeiner mit KI für den Einsatz in der echten Welt trainiert. „Wir sind dem Greifarm buchstäblich selbst zur Hand gegangen und haben ihm gezeigt, wie er den Apfel greifen soll“, sagt Wieland Brendel, Forschungsgruppenleiter für robustes maschinelles Lernen. Bei diesem supervised learning (überwachtes Lernen,  s.  TECHMAX 34 ) verfolgt ein maschineller Lernalgorithmus über Sensoren und Kameras alle Vorgänge, während die Entwicklerinnen und Entwickler den Greifarm langsam zu einem Apfel hin bewegen. Immer wieder manipulieren sie die verschiedenen Gelenke des Roboterarms so, dass dieser eine möglichst effiziente Bewegung zum Apfel ausführt − eben so, wie sie auch ein Mensch ausführen würde. Nach erfolgreichem Training des dahinterliegenden KI-Modells sollte die Maschine bald eigenständig Obst auflesen oder vom Ast ernten.

Abb. C: Der Polybot im Praxistest. Mithilfe mehrerer Kameras registriert der Polybot die herumliegenden Äpfel und ihre Umgebung. Der integrierte Computer berechnet währenddessen laufend die Position des Greifers und seine Entfernung zum Apfel.
© Foto: W. Scheible für MPG

Ein Roboter für alles

Die Streuobstwiese war aber nur ein Anwendungsfall. Ein Teil des Teams hat sich mit der Firma Polybot GmbH selbstständig gemacht, um die Tomatenernte in Gewächshäusern mit dem Polybot zu automatisieren. Das ist eine sehr konkrete Anwendung, für die es schon heute eine breite Nachfrage gibt. Die Erkenntnisse des Teams helfen auch der Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut. Dort rüsten sie den Roboter für seinen Einsatz in Agroforstsystemen. Geplant sind diverse Werkzeuge, mit denen der Roboterarm zum Beispiel Bäume und Sträucher zurückschneiden, Beeren ernten, sähen oder unerwünschte Beikräuter aus dem Boden ziehen kann. Dem Agroforst-Forschungsteam hinter dem Polybot geht es darum, mithilfe von Robotik Anbausysteme zu ermöglichen, die vielfältig und gleichzeitig produktiv sind. „Wenn wir mit dem Training fertig sind, soll der Polybot einen Hof mit einer Palette an Anwendungsmöglichkeiten betreten“, sagt Wieland Brendel. Er soll genug aus der Praxis gelernt haben, sodass er, egal auf welchem Acker, nur wenige Anweisungen braucht: Programm Ernte – Holunder. Der Roboter ist somit vielfältig, kann in mehrschichtigen, komplexen Umgebungen agieren und ist Tag und Nacht einsatzbereit. „Je mehr Aufgaben er übernimmt, desto kreativer kann ein Landwirt sein und mit geringerem Risiko andere Früchte ausprobieren“, erklärt Brendel.

Das klappt aber nur, wenn sich die Forschenden eng mit der Praxis abstimmen. Denn wie genau ein Agroforstsystem gestaltet sein muss, damit es seine Vorteile für Bodenfruchtbarkeit, Klimaschutz und Pflanzengesundheit entfaltet, hängt vom Standort ab, dem dortigen Boden und Klima sowie der Struktur und den Vermarktungswegen eines Betriebs. Deswegen hat das Team schon früh in der Entwicklung verschiedene Höfe aufgesucht, um herauszufinden, wo der Schuh drückt. Zusätzlich kommen Stimmen aus Naturschutz, Wertschöpfungskette, Industrie und Gesellschaft zu Wort. Das Team nennt diese Art der Forschungszusammenarbeit Living Lab und setzt das Konzept schon mit mehreren Modellbetrieben um.

Digitale Zwillinge planen den Anbau

Da so viele Interessensgruppen beteiligt sind und die Anforderungsliste an eine zukunftsfähige Form der Landwirtschaft lang ist, entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler als Teil des Living Labs einen sogenannten digitalen Zwilling, der bei der Suche nach einem geeigneten Standort hilft und vorschlägt, wie dieser bestenfalls gemanagt wird. Hinter dem digitalen Zwilling steckt wiederum ein KI-Modell, in dem zahlreiche Daten zusammenfließen, darunter kamerabasierte Analysen von Boden, Klima und Pflanzen. Das Computermodell erfährt beispielsweise, welche Anbaumethoden an einem bestimmten Standort funktioniert haben und welche nicht. Ein KI-Algorithmus sucht dann nach Mustern in dem Datensalat und zeigt beispielsweise, wie ein Baum geschnitten werden sollte, damit er und die Pflanzen darunter im kommenden Jahr gedeihen und gute Erträge bringen.

KI lässt sich in der Landwirtschaft also vielfältig einsetzen: An Bord eines flexiblen, kleinen Roboters erleichtert sie die Arbeit auf dem Feld und könnte Agroforstsysteme erstmals in der Breite realisieren. Im digitalen Zwilling beurteilt sie, wie und wo ein Agroforstbetrieb mit hoher Wahrscheinlichkeit Erfolg hat. Für das Team am Max-Planck-Institut ist es eine Herzensangelegenheit, gemeinsam mit allen Beteiligen im Living Lab zum Gelingen einer nachhaltigen Landwirtschaft beizutragen.

Abbildungshinweise:
Titelbild: © magnific.com/88studio und © Polybot GmbH
Abb. A:  © GCO nach Feld 01/2022, Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V.
Abb. B: © Foto: Tobias Hoppe
Abb. C: © Foto: W. Scheible für MPG

Der Text wird unter CC BY-NC-SA 4.0 veröffentlicht.

GEOMAX Ausgabe 33, September 2026; Text: Tobias Beuchert; Redaktion: Tanja Fendt und Elke Maier

Wenn es um Maßnahmen gegen den Klimawandel geht, stehen häufig technische Lösungen im Vordergrund: Maschinen, die CO₂ aus der Luft filtern, spezielle Baustoffe oder Speicheranlagen. Dabei gerät leicht aus dem Blick, dass die Natur selbst eine starke Verbündete im Kampf gegen den Klimawandel sein kann. Wälder, Moore und Ozeane nehmen seit Millionen von Jahren Kohlenstoffdioxid auf – und könnten auch jetzt eine zentrale Rolle im Kampf gegen die Erderwärmung spielen. Sönke Zaehle vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie spricht mit Wissenschaftsjournalistin Alice Lanzke darüber, warum diese Senken so wichtig sind, wie sie sich verändern und was für ihren Schutz nötig ist.

Audiodatei | 20 min, Juni 2025

© MPG / CC BY-NC-ND 4.0

Die Sammlung enthält Aufgaben zu folgenden Themen:

Keeling-Kurve / Das weltweite CO₂-Budget / Umwandlung von Kohlenstoffsenken in -quellen / Einfluss von El Niño / Schutz von Kohlenstoffsenken

Unterrichtsmaterial zum Geomax 30

linker Button: Aufgabensammlung; rechter Button: Anlage (Arbeitsblatt zur Aufgabe 4)

Eine Schwächung der Nordatlantischen Umwälzzirkulation könnte bis zum Jahr 2100 Folgekosten von mehreren Billionen Euro verursachen, da weniger Kohlenstoffdioxid vom Ozean aufgenommen wird und sich das Klima weiter erhitzt. Die Forschung zeigt, dass frühere Studien die Folgen der Abschwächung der nordatlantischen Umwälzströmung wahrscheinlich unterschätzt haben. Denn die geringere CO₂-Aufnahme durch die Ozeane könnte zu häufigeren und extremen Wetterereignissen führen.

[Dauer des Videos: 3 min]

YouTube-Link: https://youtu.be/BoNA-C7fFoI

Hintergrundinfos zur Studie

Die gestrichelte rote Linie zeigt den zeitlichen Verlauf der CO₂-Aufnahme bzw. -Abgabe des Amazonasgebiets für das Jahr 2023. Der schattierte Bereich gibt die normalen Werte der letzten zwei Jahrzehnte (2003-2023) an. Die gestrichelte schwarze  Linie ist die Netto-Null-Linie, d.h. CO₂-Aufnahme und -Abgabe sind ausgeglichen. Von Januar bis April 2023 war die Kohlenstoffaufnahme höher als üblich. Das änderte sich im Mai, als der Regenwald begann, mehr CO₂ freizusetzen, wobei die höchsten Werte im Oktober gemessen wurden. Da die CO₂-Emissionen durch Brände innerhalb der normalen Werte der letzten zwei Jahrzehnte lagen, führen die Forschenden die Anomalie auf eine verringerte CO₂-Aufnahme durch den Regenwald zurück.

© S. Botía, MPI für Biogeochemie / CC BY 4.0

© P. Papastefanou / MPI-BGC

Im Jahr 1958 installierte der amerikanische Chemiker Charles D. Keeling ein Messgerät für Kohlenstoffdioxid (CO₂) auf dem Vulkan Mauna Loa auf der Insel Hawaii. Das Gerät stand in rund 3.400 Metern Höhe, weit weg von störenden CO₂-Quellen wie Industriegebieten. Keeling wollte den CO₂-Gehalt der Atmosphäre bestimmen. Bis dahin gab es dazu nur ungenaue und widersprüchliche Daten. Daher war unklar, ob sich das Treibhausgas durch das Verbrennen von Öl, Gas und Kohle in der Atmosphäre anreichert. Viele Forschende vermuteten, das dabei freigesetzte CO₂ würde vom Ozean geschluckt. Die vom Menschen verursachte Erderwärmung war damals bloß eine Theorie.

Keeling machte zwei Entdeckungen: Zum einen stellte er fest, dass die CO₂-Konzentration innerhalb eines Jahres schwankt und dem Vegetationszyklus auf der Nordhalbkugel folgt: Im Frühjahr und Sommer nimmt sie ab, während sie in der kälteren Jahreshälfte ansteigt. Zum anderen konnte er bald nachweisen, dass der durchschnittliche CO₂-Gehalt in der Lufthülle der Erde tatsächlich von Jahr zu Jahr zunimmt. Die von Keeling begonnene und bis heute fortgesetzte Messreihe gilt als bedeutendster Umweltdatensatz des 20. Jahrhunderts (Abb. A). Sie zeigte zum ersten Mal, wie die Biosphäre im Rhythmus des jahreszeitlich bedingten Pflanzenwachstums CO₂ aus der Atmosphäre aufnimmt und wieder abgibt – und wie der Mensch das Klima des Planeten beeinflusst.

Abb. A: Keeling-Kurve. Die Abbildung zeigt die monatliche durchschnittliche CO₂-Konzentration der Luft, gemessen auf dem Mauna Loa in einer Höhe von 3.400 Metern in den nördlichen Subtropen. Die Keeling-Kurve steigt nicht gleichförmig an, sondern schwingt im Verlauf des Jahres auf und ab. Jeweils am Ende des Frühjahrs klettert der Wert auf einen neuen Höchststand. Das liegt unter anderem daran, dass die Wälder der Nordhemisphäre im Winter nur wenig Fotosynthese betreiben und monatelang kaum CO₂ aus der Luft aufnehmen, während Pflanzen und Böden einen Teil des zuvor aufgenommenen Kohlenstoffdioxids durch die Atmung wieder an die Atmosphäre abgeben. Der langfristige Trend hingegen geht hauptsächlich auf die anthropogen bedingten CO₂-Emissionen zurück.
© Author: Oeneis; Data from Dr. Pieter Tans, NOAA/ESRL and Dr. Ralph Keeling, Scripps Institution of Oceanography / CC BY-SA 4.0

Natürliche Kohlenstoffspeicher

Vor Beginn der Industrialisierung herrschte zwischen Aufnahme und Freisetzung von Kohlenstoffdioxid im langfristigen Mittel ein Gleichgewicht. Der Mensch aber stört diese Balance, vor allem durch die Nutzung fossiler Rohstoffe, die heutzutage fast 90 Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen verursacht. Die restlichen zehn Prozent gehen auf das Konto veränderter Landnutzung. Dazu zählen die Umwandlung von Wäldern, Grasländern oder Mooren in landwirtschaftliche Nutzflächen und die Verwendung von Holz als Brennstoff, aber auch Siedlungs- und Straßenbau. Zu Beginn der industriellen Revolution waren die daraus resultierenden Emissionen sogar größer als jene aus dem Verbrennen fossiler Rohstoffe. Erst im Zuge des starken weltweiten Wirtschaftswachstums nach Ende des Zweiten Weltkriegs wurden Öl, Gas und Kohle zur bedeutendsten CO₂-Quelle.

Die Erderwärmung durch die anthropogenen CO₂-Emissionen wäre heute noch viel höher, gäbe es keine Ökosysteme, die einen Teil des Kohlenstoffdioxids aus der Atmosphäre aufnehmen und speichern. Wie das funktioniert und welche Faktoren dabei eine Rolle spielen, untersucht das Team von Sönke Zaehle, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen die Kohlenstoffbilanzen von Landökosystemen. Sie wollen verstehen, wie etwa Wälder, Grasländer und Böden als Quellen und Senken von Treibhausgasen wirken und wie der Mensch und das Klima diese Ökosysteme beeinflussen. „In den vergangenen 60 Jahren haben Ozeane und Landökosysteme etwa die Hälfte der anthropogenen Kohlenstoffdioxid-Emissionen aus der Atmosphäre aufgenommen“, erklärt Sönke Zaehle (Abb. B). „Die Weltmeere nehmen Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre auf und lösen es in Form von Kohlensäure. Auf dem Land wirken Pflanzen und Böden als Kohlenstoffspeicher.“ Die Forschung von Sönke Zaehle ist Teil eines globalen Monitorings: Klimaforschende aus der ganzen Welt erstellen jedes Jahr eine Bilanz des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Sie beziffern im Global Carbon Report unter anderem die anthropogenen CO₂-Emissionen auf der einen sowie die CO₂-Aufnahme der Landbiosphäre und der Ozeane auf der anderen Seite.

Abb. B: Globales Kohlenstoffbudget 2023. Etwa die Hälfte des ausgestoßenen CO₂ aus fossilen Energiequellen und Landnutzungsänderungen wird von Land- und Ozeansenken absorbiert, der Rest verbleibt in der Atmosphäre und trägt zum Klimawandel bei.
© Global Carbon Project; Data source: Friedlingstein et al. 2023 Global Carbon Budget 2023. Earth System Science Data. // CC BY 4.0; https://globalcarbonatlas.org

Wenn Senken zu Quellen werden

Bis heute gibt es noch keine Technologien, um Kohlenstoffdioxid in großem Maßstab aus der Atmosphäre zu entfernen. Um den Klimawandel einzudämmen, sind die natürlichen Senken daher von zentraler Bedeutung, denn ohne diese würde die doppelte Menge an CO₂ in die Atmosphäre gelangen und die Erde noch schneller aufheizen. Doch die Senken sind zunehmend bedroht – durch menschliche Aktivitäten und auch durch den Klimawandel selbst. Im schlimmsten Fall kann die CO₂-Abgabe die Aufnahme sogar übersteigen, sodass Pflanzen und Böden zur Netto-CO₂-Quelle werden (s. Geomax 25). Das passierte etwa im Jahr 2023 – bis dahin das heißeste jemals aufgezeichnete Jahr, als die Netto-Kohlenstoffaufnahme an Land zeitweise sogar zusammenbrach: Pflanzen und Böden wandelten sich von Kohlenstoffsenken in -quellen.

Menschliche Aktivitäten wie Abholzung, Brandrodung oder die Trockenlegung von Feuchtgebieten, 2020 aber auch Urbanisierung und die Versiegelung von Böden zerstören wertvolle Kohlenstoffspeicher. Der Klimawandel fördert Hitze, Dürren, Brände und Überschwemmungen, die das Pflanzenwachstum beeinträchtigen und CO₂ aus dem Boden freisetzen. Die weltweite landwirtschaftliche Nutzfläche beträgt heute rund fünf Milliarden Hektar – fast 40 Prozent der globalen Landoberfläche. Insbesondere in den Tropen und in anderen Ländern mit starkem Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum haben Landwirtschaft und Holznutzung stark zugenommen. So geraten die natürlichen Kohlenstoffreservoirs immer mehr unter Druck. In Südostasien werden Wälder vor allem für den Anbau von Ölpalmen und Kautschukbäumen großflächig gerodet, in Westafrika für Kakaoplantagen. Im Amazonasgebiet gilt die Produktion von Rindfleisch, Soja und Zuckerrohr als Haupttreiber der Entwaldung (s. Geomax 24).

Der Einfluss von El Niño

Forschungsgruppenleiter Santiago Botía und sein Team am Max-Planck-Institut für Biogeochemie konzentrieren sich unter anderem auf den Amazonas-Regenwald, der mehr als die Hälfte des weltweit noch verbliebenen tropischen Regenwalds ausmacht. Die Forschenden möchten herausfinden, welche Rolle der Wald als Kohlenstoffsenke spielt, was seine Speicherkapazität beeinflusst und welche Prozesse sich auf den Gehalt von CO₂, Methan und Lachgas in der Atmosphäre auswirken. Um die Kohlenstoffflüsse nachzuverfolgen, kombinieren sie Messungen von Treibhausgasen an Bodenstationen oder per Flugzeug mit Computersimulationen, die den Gastransport in der Atmosphäre abbilden. Wichtige Messdaten liefert das 325 Meter hohe Amazon Tall Tower Observatory (ATTO) mitten im brasilianischen Regenwald (s. Titelbild). Ziel ist es, Quellen und Senken von Kohlenstoff im Amazonasgebiet zu bestimmen.

„Grundsätzlich gilt der Amazonas-Regenwald als Kohlenstoffsenke“, sagt Santiago Botía, „Doch es gibt Hinweise, dass diese Senke durch menschliche Eingriffe sowie klimabedingten Trockenstress schwächer geworden ist.“ Eine wichtige Rolle dabei spielt El Niño (s. Kasten). El Niño ist ein natürliches Klimaphänomen, das die Folgen des menschengemachten Klimawandels wie Hitzewellen, Dürren oder extreme Niederschläge verstärken kann. Botía und sein Team haben gezeigt, dass die Dürre im Jahr 2023 das Pflanzenwachstum und damit die Kohlenstoffspeicherung beeinträchtigt hat (Abb. C): „Während eines El Niño wird insbesondere in den Tropen weniger Kohlenstoff gebunden und infolgedessen ist der CO₂-Anstieg in der Atmosphäre in der Regel höher als in anderen Jahren“, sagt der Max-Planck-Forscher. Als weiteres Beispiel nennt er den starken El Niño in den Jahren 2015 und 2016. „Damals gab es viele Feuer, die zahllose Bäume vernichtet haben, zusätzlich hat der Wald wegen Hitze und ausbleibender Regenfälle weniger CO₂ aufgenommen.“

Abb. C: Wenn der Regenwald zur CO₂-Quelle wird. Die gestrichelte rote Linie zeigt den zeitlichen Verlauf der CO₂-Aufnahme bzw. -Abgabe des Amazonasgebiets für das Jahr 2023. Der schattierte Bereich gibt die normalen Werte der letzten zwei Jahrzehnte (2003-2023) an. Die gestrichelte schwarze Linie ist die Netto-Null-Linie, d.h. CO2-Aufnahme und -Abgabe sind ausgeglichen. Von Januar bis April 2023 war die Kohlenstoffaufnahme höher als üblich. Das änderte sich im Mai, als der Regenwald begann, mehr CO₂ freizusetzen, wobei die höchsten Werte im Oktober gemessen wurden. Da die CO₂-Emissionen durch Brände innerhalb der normalen Werte der letzten zwei Jahrzehnte lagen, führen die Forschenden die Anomalie auf eine verringerte CO₂-Aufnahme durch den Regenwald zurück.
© S. Botía, MPI für Biogeochemie / CC BY 4.0

Dass El Niño dabei auch zu Veränderungen der jährlichen Wachstumsrate des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre führen kann, belegt eine gemeinsame Studie von Forschenden des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie und der Universität Leipzig: Langzeitdaten hatten gezeigt, dass der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre zwischen 1959 und 2011 phasenweise besonders stark angestiegen war. Als Ursache vermutete man langfristige klimabedingte Veränderungen des Kohlenstoffkreislaufs und damit des globalen Klimasystems. Die Forschenden überprüften diese Annahme anhand von Computersimulationen – und kamen zu einem anderen Ergebnis: Der hohe Anstieg lässt sich allein mit dem vermehrten Auftreten von El Niño-Ereignissen in den 1980er- und 1990er-Jahre erklären. Hierunter fallen auch die extremen El Niño-Phasen von 1982/83 und 1997/98, die starke Dürren und Hitzewellen in den Tropen mit sich brachten. Während dieser Phasen nahm der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre überraschend schnell zu. Die schnelle Zunahme hängt damit zusammen, dass während der El Niño-Phasen (aber auch anderer klimatischer Extremereignisse) gehäuft auftretende Brände und andere Störungen schnell viel Kohlenstoff freisetzen – und so die langfristige, vergleichsweise langsame Kohlenstoffaufnahme der ungestörten Ökosysteme kompensieren. In der Ökologie ist dies bekannt als die sogenannte „slow-in, fast-out-Dynamik“ des Kohlenstoffkreislaufs. Die langfristige Konsequenz davon ist, dass sich Veränderungen in der Häufigkeit von El Niños auf den CO₂-Gehalt der Atmosphäre auswirken und so eine Rückkopplung zum Klimawandel verursachen können.

Kohlenstoffsenken unter Beobachtung

Das Team von Sönke Zaehle möchte mit seiner Arbeit vor allem dazu beitragen, künftige Klimamodelle zu verbessern: „Um verlässlichere Prognosen für die Zukunft zu machen, ist es entscheidend, die räumliche und zeitliche Dynamik der Kohlenstoffsenken möglichst genau zu kennen“, sagt Zaehle. Das gilt auch für Strategien, die auf Klimaneutralität abzielen: Der europäische „Green Deal“ etwa, der Netto-Null-Emissionen bis zum Jahr 2050 anstrebt (s. Geomax 29), kalkuliert die Kohlenstoffaufnahme durch Landökosysteme wie Wälder mit ein. Doch auch in unseren Breiten verlieren Wälder zunehmend ihre Fähigkeit, Kohlenstoff zu speichern: Im Jahr 2022 etwa wurden in Europa rekordverdächtige Temperaturen gemessen. Fast 30 Prozent des Kontinents – insgesamt rund drei Millionen Quadratkilometer – waren von einer schweren Sommertrockenheit betroffen. Ein Forschungsteam unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie wies nach, dass die Netto-Kohlenstoffaufnahme der Biosphäre in diesem Gebiet stark verringert war. Einige Wälder in Frankreich setzten im Sommer durch Trockenstress und Waldbrände sogar Kohlenstoff frei. „Solche temporären Schwankungen der Kohlenstoffsenken werden bislang kaum berücksichtigt“, sagt Zaehle. Ein Ziel des europäische Erdbeobachtungsprogramms Copernicus ist es daher, die Kohlenstoffbilanz kontinuierlich zu überwachen.

Ökosysteme stärken

Studien wie die der Jenaer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen, wie fragil die natürlichen Kohlenstoffsenken sind. Dass wir uns auch weiterhin auf sie verlassen können, ist keineswegs sicher: „Inwieweit die terrestrischen Kohlenstoffsenken ihre Funktion als Klimapuffer in Zukunft noch erfüllen  können, ist unklar“, sagt Santiago Botía. „Bei der derzeitigen globalen Erwärmung sind extreme Dürrejahre häufiger zu erwarten und werden wohl Teil der neuen  Normalität“. Es ist daher entscheidend, dass wir uns auf diese Veränderungen vorbereiten und die Funktion der Ökosysteme erhalten. „Wichtig ist, die natürlichen Kohlenstoffsenken zu stärken – zum Beispiel durch Aufforstung von  Wäldern, die Wiedervernässung von Mooren und eine nachhaltige Landwirtschaft, die den Kohlenstoffgehalt von Böden erhöht und weniger Treibhausgase produziert“, sagt Sönke Zaehle. „Neben dem Erhalt der natürlichen Senken ist aber eine Reduzierung der fossilen Emissionen unerlässlich, um den Klimawandel zu stoppen. Jede Tonne Kohlenstoffdioxid, die wir vermeiden, zählt.”

Die sogenannte El Niño-Südliche Oszillation (ENSO) ist ein gekoppeltes Zirkulationssystem von Ozean und Atmosphäre im tropischen Pazifik. Normalerweise schieben die Passatwinde das Oberflächenwasser entlang des Äquators von der Westküste Südamerikas  in Richtung Südostasien. Dort steigt der Meeresspiegel infolgedessen um gut einen halben Meter an. Vor Südamerika erzeugt diese westwärtige Strömung einen Sog, der kaltes Tiefenwasser zur Oberfläche strömen lässt. Das kalte Wasser heizt sich auf dem Weg nach Westen auf, was vor Südostasien für starke Verdunstung und ein regenreiches Klima sorgt. Etwa alle fünf Jahre passiert es, dass  sich die Passatwinde aufgrund von Veränderungen der Luftdruckverhältnisse über dem Pazifik abschwächen oder ihre Richtung  sogar umkehren. Dadurch strömt warmes Wasser aus dem Westpazifik nach Osten. An der sonst trockenen Westküste Südamerikas kommt es dadurch zu starken Niederschlägen, während in Südost-asien weniger Regen fällt. Weil das Phänomen seinen Höhepunkt typischerweise um Weihnachten erreicht, wird es El Niño, spanisch „das Christkind“, genannt.

Abbildungshinweise:

Titelbild: © P. Papastefanou / MPI-BGC
Abb. A: © Author: Oeneis; Data from Dr. Pieter Tans, NOAA/ESRL and Dr. Ralph Keeling, Scripps Institution of Oceanography / CC BY-SA 4.0
Abb. B: © Global Carbon Project; Data source: Friedlingstein et al. 2023 Global Carbon Budget 2023. Earth System Science Data. // CC BY 4.0; https://globalcarbonatlas.org
Abb. C: © S. Botía, MPI für Biogeochemie / CC BY 4.0

Der Text wird unter CC BY-NC-SA 4.0 veröffentlicht.

GEOMAX Ausgabe 30, Februar 2025; Text: Tim Kalvelage; Redaktion: Elke Maier, Tanja Fendt

Der Klimawandel hinterlässt seine Spuren: Dürren und Starkregen im Wechsel beeinflussen die Qualität unseres Grundwassers, weil die ausgetrockneten Böden das Regenwasser schlechter filtern. Ein Gespräch mit Gerd Gleixner vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena.

Themen im Podcast:
min 1:50 Wie gefährden Extremereignisse unser Trinkwasser?
min 2:50 Standorte für die Probenentnahme
min 4:14: Verwendete Messtechniken
min 5.24: Ergebnisse der Forschung
mih 6.30: Auswirkung des Hitzejahres 2018
min 8:08: Welche Stoffe gelangen ins Trinkwasser?
min 11:00: Auswirkungen / Folgerungen
min 13:40: Nächste Schritte in der Forschung

Zum Podcast (16 min) vom 6. Februar 2025 © detektor.fm / Max-Planck-Gesellschaft

Hintergründe zur Langzeitstudie

Foto: © Drbouz / istock

Die Sammlung enthält Aufgaben zu folgenden Themen:

Diagrammbeschreibung  / Zusammenhänge Feuer und Niederschläge im Amazonas-Regenwald / MindMap zum Video „Waldbrände im Amazonas-Regenwald“

Unterrichtsmaterial zum Geomax 24 (aktualisierte Ausgabe 2024)

Im Amazonasgebiet kommt es immer wieder zu Bränden, vor allem während der Trockenzeit von September bis November. Im Jahr 2023 haben sich die Feuer aufgrund einer massiven Trockenheit vermehrt auch in Primärwaldgebieten ausgebreitet.

© Grafik: S. Brill, MPI für Chemie / CC BY-NC-SA 4.0; Daten: Niederschlag: ATTO-Projekt;  Feuer: https://panorama.sipam.gov.br und https://terrabrasilis.dpi.inpe.br

© [M] HNBN; [ AI] Adobe C S 6 / Bilder : Adobestock ; HNBM

2023 war das wärmste jemals aufgezeichnete Jahr, ein Rekordwert, dem Jahre mit Überflutungen, Dürren und Waldbränden in Europa vorausgingen. Laut einer Hochrechnung der European Environment Agency (EEA) starben in den letzten vier Jahrzehnten zwischen 85.000 und 145.000 Menschen in der EU durch Extremwetter. Die finanziellen Verluste durch klimabedingte Extremereignisse zwischen 1980 und 2022 werden auf 650 Milliarden Euro geschätzt, davon 52,3 Milliarden Euro allein im Jahr 2022. Nach einer Umfrage der Europäischen Kommission im Frühjahr 2023 sind in allen EU-Mitgliedstaaten die meisten Befragten der Meinung, dass der Klimawandel ein sehr ernstes Problem darstellt (Abb. A). Bei der Bewältigung des Klimawandels sieht die Mehrheit der Menschen die EU, die nationalen Regierungen sowie Wirtschaft und Industrie in der Verantwortung.

Historisches Klima-Urteil

In einem wegweisenden Urteilsspruch stellte der Europäische Gerichtshof für Menschenrechte im April 2024 klar: Klimaschutz ist Menschenrecht. Unterlässt ein Staat – hier die beklagte Schweiz – hinreichende rechtliche Vorkehrungen gegen die fortschreitende Erderwärmung, verletzt er das Recht auf Achtung des Privat- und Familienlebens, was in Artikel 8 der Europäischen Menschenrechtskonvention garantiert wird. Recht bekam der Verein Klima-Seniorinnen, in dem sich 2000 Schweizer Seniorinnen zusammengeschlossen hatten. Das Urteil gilt zwar nur für die Schweiz, hat aber Strahlkraft für alle Mitgliedsländer des Europarats, einer internationalen Organisation, der auch alle EU-Länder angehören. Erstmals hat ein europäisches Gericht eine staatliche Pflicht für eine nachhaltige Umweltpolitik formuliert, gerade zum Schutz der jungen Generation. Und diese ist aufgerufen, die Umweltpolitik mitzugestalten: Für die Europawahl im Juni 2024 wurde das Wahlalter in Belgien, Deutschland, Malta und Österreich auf 16 Jahre gesenkt.

Abb. A: Europaweites Meinungsbild. Die Befragten sollten auf einer Skala von 1 bis 10 angeben, wie gravierend sie den Klimawandel im Moment einschätzen. Mehr als drei Viertel der Menschen sehen im Klimawandel ein sehr ernstes Problem (Bewertung 7-10). Dieser Anteil ist seit April 2019 relativ stabil geblieben.
© Daten: Europäische Kommission, Eurobarometer 538, 2023 // Grafik: HNBM

Der Grüne Deal: Ein Pakt für die Umwelt

Seit den 1970er-Jahren gab es in der Europäischen Gemeinschaft (EG) und ihren Nachfolgern eine Umweltpolitik. Mit dem Vertrag von Amsterdam 1997/99 wurde der Umweltschutz als ein Integrationsprinzip verankert. Das heißt, dass Umweltfragen stets in andere Politikfelder miteinbezogen werden müssen. Die Bekämpfung des Klimawandels wurde zudem mit dem Vertrag von Lissabon 2009 als spezifisches Ziel benannt; er ermöglicht der EU, internationale Abkommen zu schließen. Ein weiterer Meilenstein war das Pariser Abkommen, in dem sich 2015 insgesamt 195 Staaten inklusive der EU darauf einigten, die globale Erwärmung auf deutlich unter zwei Grad Celsius gegenüber der vorindustriellen Zeit zu begrenzen. Darüber hinaus legte die Europäische Kommission 2019 unter der Führung von Ursula von der Leyen den europäischen Grünen Deal vor, mit dem der Übergang zu einer ressourceneffizienten und wettbewerbsfähigen Wirtschaft geschaffen werden soll. Im Mai 2023 wurde der Deal offiziell verabschiedet. Hauptziel ist, die EU bis 2050 klimaneutral zu machen. Geplant sind erhebliche Emissionssenkungen (Fit For 55 – Gesetzespaket), der Ausbau nachhaltiger Energien und sauberer Technologien (Netto-Null-Industriegesetz), die Bepreisung von Kohlenstoff (Reform des Emissions handels) sowie ein emissionsfreier Gebäudeneubau. Zudem sollen das  Lebensmittelsystem nachhaltig gestaltet, Naturschutzmaßnahmen ergriffen, die Biodiversität gefördert, Ökosysteme renaturiert und nachhaltige Mobilität gefördert werden (Abb. B). Um dies umzusetzen, werden bestehende EU-Rechtsvorschriften überarbeitet sowie Mittel in Milliardenhöhe für grüne EU-Fonds mobilisiert. Im Juli 2021 wurden die Ziele durch das Europäische Klimagesetz festgelegt. Alle fünf Jahre ist eine Fortschrittsanalyse vorgesehen.

Doch läuft die Umsetzung der Pläne nicht reibungslos. Das ist nicht überraschend, denn die im Rat vertretenen Regierungen der Mitgliedsstaaten und das Europäische Parlament müssen für jedes dieser oft sehr detaillierten Gesetze einen Kompromisstext aushandeln. Dieser muss anschließend in Rat und Parlament eine Mehrheit finden. Zwar einigten sich Rat und Parlament beispielsweise über die Netto-Null-Industrie-Verordnung. Unter dem Eindruck von Protesten aus der Landwirtschaft und dem beginnenden Europa-Wahlkampf ruderte die Kommission jedoch bei einigen Gesetzesprojekten zurück, um „Polarisierung“ zu vermeiden: Mit dieser Begründung zog sie das geplante Pestizidgesetz zurück – nach Ablehnung aus dem Europäischen Parlament. Auch fertig ausgehandelte Kompromisse sind keine Garantie für endgültige Verabschiedung. So zogen im März 2024 einige Mitgliedsstaaten ihre Zustimmung zum Renaturierungsgesetz zurück. Die Präsidentschaft stellte es im Rat nicht einmal mehr zur Abstimmung. Regierungen und Parlament reagieren auf Sorgen, dass eine grundlegende Transition den Wettbewerb beeinflussen und für einige Branchen und Regionen Nachteile bedeuten wird. Der grüne Deal hatte von vornherein versucht, diesem Einwand zu begegnen. Sein Ziel ist, Gerechtigkeits- und Nachhaltigkeitsfragen zusammen zu denken (Just Transition Mechanism): Diejenigen, die vom Umbau der Industrie negativ betroffen sind, sollen stärker bedacht werden.

Abb. B: Klimaneutraler Kontinent. Der europäische Grüne Deal ist ein ambitioniertes umweltpolitisches Konzept, das die europäische Wirtschaft nachhaltig reformieren will, damit bis zum Jahr 2050 die Klimaneutralität erreicht wird.
© Verändert nach Umweltbundesamt // Grafik: HNBM

„Es ist das erste Mal, dass Umwelt und Wirtschaft gemeinsam nachhaltig geplant werden”, erklärt Jan-Henrik Meyer. Er forscht am Max-Planck-Institut für Rechtsgeschichte und Rechtstheorie zu Politik, Recht und Geschichte der Europäischen Integration sowie Umweltgeschichte. Für ihn ist der Grüne Deal ein „sehr ambitioniertes Programm”. In seiner Forschung beschäftigt sich Meyer vor allem mit den 1970er- und 1980er-Jahren, einer Zeit, in der Umweltthemen das erste Mal auf die politische Agenda der EG gehoben wurden: „Die Motivation war eine ähnliche wie heute: Nämlich dieses grenzüberschreitende Problem übernational anzugehen und damit zu zeigen, dass Europa einen Mehrwert hat.” Doch wie wurde die Umwelt zu einem zentralen politischen Thema in Europa? Und wie entwickelte sich die Umweltpolitik der EU?

Die 1970er-Jahre: Wiege der europäischen Umweltpolitik

In den 1950er- und 1960er-Jahren konzentrierte sich die Politik vor allem auf den Aufbau der Wirtschaft: Der Ausbau der Industrie, die technischen Veränderungen und die chemische Revolution führten zu Wohlstandsgewinn, aber auch zu stärkerer Umweltverschmutzung. Ende der 1960er-Jahre erregte die Wasserverschmutzung die öffentliche Aufmerksamkeit, ab Ende der 1970er-Jahre war es das Waldsterben, verursacht durch Luftverschmutzung. Seit den 1990er-Jahren wurden der Verlust von Biodiversität und der Klimawandel zu zentralen Themen.

Prägend für den Umweltfokus der EU waren vor allem die sozialen Bewegungen der 1970er-Jahre. Aus ihnen entstand eine neue Umweltbewegung. Besonders das Medieninteresse an Umweltskandalen gaben dem Umweltschutz einen starken Vorschub. Ein Beispiel ist die Verschmutzung des Rheins durch Fäkalien sowie Abwässer aus der chemischen Industrie und der Schifffahrt. Da der Fluss kulturhistorisch eine große Bedeutung in Europa hat und mehrere Länder der damaligen EG durchfließt (Deutschland, Frankreich und die Niederlande), symbolisierte er ein „gemeinsames Gewässer”, von dessen Sauberkeit alle profitieren. „Der Skandal wurde von niederländischen Abgeordneten aufgegriffen, die forderten, dass man auf europäischer Ebene zusammenarbeiten muss”, erklärt Meyer. Sie nutzten die öffentliche Aufmerksamkeit und schlossen sich überparteilich zusammen. Das Europäische Parlament und der zuständige Ausschuss verfassten einen Bericht und lieferten rechtliche Grundlagen gegen die Wasserverschmutzung. In dieser Zeit wurde auch das sogenannte Verursacherprinzip (Polluter Pays Principle) entworfen, wonach die Verursacher für die Kosten von Umweltschäden aufkommen müssen. Im Reformvertrag der Einheitlichen Europäischen Akte von 1986 wurde Umweltpolitik formal als Aufgabengebiet der EG definiert. Allerdings waren bereits seit den 1970er-Jahren verschiedene Umweltrichtlinien erlassen worden.

Europa als Vorreiter in der Umweltpolitik

Das Europäische Parlament war seit  den späten 1960er-Jahren sehr empfänglich für die von Medien und Umweltbewegung vorgebrachten Sorgen um die Umwelt und forderte die EG zum Handeln auf. Um Umweltprobleme gezielt zu adressieren, wurden bereits existierende Politikbereiche genutzt und sukzessive ausgeweitet. Politiker aus dem Ausschuss für Soziales und Öffentliche Gesundheit setzten Umweltfragen auf die europäische Agenda. “Viele denken, erst mit den Neunzigerjahren hätte der Umweltschutz in Europa Fahrt aufgenommen. Aber Verbraucher- und Umweltschutzvorschriften wurden gescha-fen, als Europa noch nicht so stark integriert war. Viele Gesetze wurden damals bereits verabschiedet”, so Meyer.

In den 1970er-Jahren gab es zwar erste, vereinzelte Warnungen vor dem Klimawandel. Es waren aber vor allem die offensichtlichen Probleme von Luft- und Wasserverschmutzung und der zunehmende Müll, die zunächst im Vordergrund der europäischen Gesetzesinitiativen standen. Umweltpolitik sollte vor allem die „Lebensqualität” der Bürgerinnen und Bürger erhöhen – ein Begriff, der zu einem neuen zentralen Schlagwort wurde. Besonders der Kommissar für Industrie, Altiero Spinelli, einer der Gründerväter der europäischen Idee, erarbeitete Vorschläge für Umwelt- und Verbraucherpolitik als Teil der Sozialpolitik. 1972 fand ein Gipfel in Paris statt, bei dem Umwelt- und Verbraucherschutzpolitik eingeführt wurden. Stark verarbeitete Lebensmittel beispielsweise erforderten ein hohes Maß an Kontrolle und Reglementierungen. Mit dem Verbraucherschutz sollte die Gesundheit der Bevölkerung geschützt und darüber hinaus die EG gestärkt werden. „Dieses Zusammenspiel war letztlich für die europäische Integration selbst wichtig: Sich für die Verbraucher einzusetzen, eröffnete der Europäischen Gemeinschaft die Chance, sich ihres Rufes als ,technokratischer Elitenverein‘ zu entledigen und den Mehrwert europäischer Politik unter Beweis zu stellen“, betont Meyer.

Ein alter Streit: Kernenergie

Der Umweltschutz war in den 1960er- und 1970er-Jahren noch kein festes parteipolitisches Thema. Von den französischen oder italienischen Kommunisten bis zu den Christdemokraten und Konservativen fanden sich Vertreter, die Umweltfragen auf ihre individuelle Agenda setzten und teils überparteilich zusammenarbeiteten. Dies änderte sich erst in den 1980er-Jahren, als in verschiedenen Mitgliedsstaaten eine neue Partei auf den Plan trat: die Grünen, die Umwelt zu ihrem Markenkern machte. Die Partei war entstanden aus den Auseinandersetzungen zur wichtigsten Streitfrage in der Umweltpolitik der 1970er-Jahre: Wie umgehen mit der Kernenergie, die neben Kohle und Erdöl die damals einzig verfügbare Energiequelle war? „Eine Energieinfrastruktur aufzubauen, dauert Jahrzehnte. Daher haben die energiepolitischen Entscheidungen der 1970er-Jahre bis heute Auswirkungen“, erklärt Meyer. „Die Hoffnung war, dass Atomenergie eine saubere, günstige Energie liefert und somit einen Ausstieg aus der Kohleenergie ermöglicht. Die Probleme mit der Entsorgung und der Proliferation sind dabei heute genauso wenig geklärt wie damals.“ Bereits in den späten 1970er-Jahren gab es auch in der EG Förderprogramme für erneuerbare Energien. Allerdings haben anfängliche technische Schwierigkeiten und die Skepsis, ob Wind und Sonnenergie in Europa je wirtschaftlich sein könnten, und nicht zuletzt der Verfall der Ölpreise in den 1980er-Jahren dazu geführt, dass nicht maßgeblich in die erneuerbaren Energien investiert wurde.

Heute ist die Kernenergie-Frage auch im Rahmen des Grünen Deals relevant. Einige Länder sehen Atomkraftwerke als effektives Mittel, den CO₂-Ausstoß zu senken, weil sie im Betrieb kaum Treibhausgase produzieren. Im Jahr 2023 wurde nach längerer Auseinandersetzung Atomenergie als notwendig für den Übergang zu einer klimaneutralen Wirtschaft erklärt (EU-Taxonomie-Verordnung). Trotz der Bedenken über die ungelöste Atommüll-Frage und die Umweltschäden durch Uranabbau fand im März 2024 in Brüssel ein Kernenergie-Gipfel statt, bei dem sich ein Bündnis aus 30 Staaten  für den Erhalt und Ausbau der Atomkraft aussprachen. Allen voran die Atommacht Frankreich, aber auch Tschechien, die Slowakei, Belgien und die Niederlande setzen auf die Kernenergie, gefolgt von Schweden, das zwar erneuerbare Energien, aber auch einen starken Atomsektor hat. Vorreiter in Sachen erneuerbare Energien sind Finnland, Lettland, Dänemark und Österreich. Europa bleibt sich in der Energiefrage bis heute uneinig.

Umweltpolitik: Nachhaltig und effektiv?

Mit dem Maastrichter Vertrag 1992 erhielt das Europäische Parlament mehr Macht: Es wurde erstmals (fast) gleichberechtigt mit den im Rat vertretenen Mitgliedsstaaten an der Gesetzgebung beteiligt. Die Umweltpolitik rückte jedoch zeitweise in den Hintergrund: Die EU bereitete sich auf die Währungsunion vor, die Staatshaushalte sollten in Ordnung gebracht, und Länder in Ost- und in Mitteleuropa stabilisiert werden. Manche Umweltgesetze wurden in den folgenden Jahren entschärft. Der Versuch der Kommission in 1990er-Jahren, Umweltpolitik als Querschnittsthema in andere Politikbereiche zu integrieren, sei gescheitert, so Meyer, weil diese andere Prioritäten gehabt hätten. Zudem könne die Kommission nur bis zu einem gewissen Grad zwingende Vorgaben machen. Es sei daher weiterhin notwendig, dass die Mitgliedstaaten von sich aus an einem Strang ziehen. Denn Umweltrecht werde meist nicht über Verordnungen, sondern über Richtlinien durchgesetzt. „Die Mitgliedstaaten haben mehrere Jahre Zeit, Richtlinien in nationales Recht umzusetzen. Dabei wird ihnen sehr viel Freiraum gelassen. Die nationalen Parlamente können abstimmen, ob bestehende Gesetze ausreichen oder angepasst werden müssen. Wie die Umsetzung überprüft wird, bleibt oft unklar”, erklärt Meyer. Für ihn ist es daher essenziell, dass es bereits im Gesetzgebungsprozess einen größtmöglichen Konsens zwischen den EU-Staaten gibt.

Abb. C: Fridays for Future Bewegung. Was die junge Bewegung seit 2018 fordert, klärte der Europäische Gerichtshof für Menschenrechte im April 2024: Klimaschutz ist Staatsaufgabe, Nachlässigkeit verletzt Menschenrechte.
© Johann Medvey / Eibner Pressefoto / picture alliance

Dass die Umweltpolitik in Europa heute einen größeren Stellenwert hat,  resultiert aus zahlreichen Umweltskandalen und einem jahrzehntelangen Zusammenspiel von Wissenschaft, engagierten Abgeordneten und einer integrierten Politik. Warum kam es aber erst jetzt, gut 50 Jahre später, zu einem Konzept wie dem Grünen Deal? „Der Klimawandel ist durch die Waldbrände und das Extremwetter spür- und sichtbarer geworden. Auch die Proteste von Fridays for Future (Abb. C) spielten eine Rolle. Beides hat ein Möglichkeitsfenster für den Grünen Deal geschaffen”, so Meyer. „Dieses könnte sich aber auch wieder schließen, wenn euroskeptische und rechtspopulistische Parteien erstarken.“ Für den Forscher ist es eine große Errungenschaft, dass das Umweltthema so umfassend auf europäischer Ebene verhandelt wird: „Die EU hat eine gute Mittlerposition zwischen idealistischer internationaler und pragmatischer nationaler Politik.” Sie kann Richtlinien für einen Markt gestalten, der einer der größten Volkswirtschaften der Welt bildet, Standards setzen, und damit ein Vorbild für die internationale Umweltpolitik sein.

Abbildungshinweise:
Titelbild  © [M] HNBN; [ AI] Adobe C S 6 / Bilder : Adobestock ; HNBM
Abb. A: © Daten: Europäische Kommission, Eurobarometer 538, 2023 // Grafik: HNBM
Abb. B: © Verändert nach Umweltbundesamt // Grafik: HNBM
Abb. C: © Johann Medvey / Eibner Pressefoto / picture alliance

Der Text wird unter CC BY-NC-SA 4.0 veröffentlicht.

GEOMAX Ausgabe 29, April 2024; Text: Caroline O. Jebens; Redaktion: max-wissen-Team