Carbon – Biodiversity - Land System Nexus Across Scales: MSA and Biomass Metrics Across the Brazilian Cerrado and the Sertão Veredas Peruaçu Mosaic

Die lebenden Systeme der Erde sind nicht nur Ansammlungen von Pflanzen und Tieren; sie sind komplexe Motoren, die das Klima des Planeten regulieren. In vielen der biodiversesten Gebiete der Welt sind die Gesundheit des Bodens und die Vielfalt des Lebens darüber untrennbar damit verbunden, wie viel Kohlenstoff das Land speichern kann. Wenn Wälder und Savannen intakt sind, fungieren sie als massive Reservoire, die Kohlendioxid aus der Luft aufsaugen und in Bäumen und im Boden speichern. Wenn diese Landschaften jedoch durch Landwirtschaft oder Erschließung zerstückelt werden, hören sie oft auf, Kohlenstoff zu absorbieren, und beginnen statntdessen, ihn freizusetzen, während sie gleichzeitig die einzigartigen Arten verlieren, die dort beheimatet sind. Dies schafft eine schwierige Herausforderung für die moderne Welt: Wie können wir genug Nahrung produzieren, um eine wachsende Bevölkerung zu ernähren, ohne genau die Ökosysteme zu zerstören, die das Klima stabil halten? Wissenschaftler untersuchen zunehmend, wie diese beiden Ziele – Menschen ernähren und die Natur retten – zusammenwirken können, anstatt gegeneinander zu kämpfen, insbesondere in Regionen, in denen der Druck, Wildland in Ackerland umzuwandeln, am höchsten ist.

Ein solcher Ort ist der Cerrado, eine riesige tropische Savanne in Brasilien, die als globaler Hotspot der Biodiversität gilt. Es ist eine Landschaft aus rollenden Graslandschaften, buschigen Wäldern und tiefwurzelnden Pflanzen, die enorme Mengen an Kohlenstoff speichern. Dennoch steht diese Region unter intensivem Druck durch die Ausweitung der Landwirtschaft, getrieben durch die weltweite Nachfrage nach Rindfleisch und Soja. Um zu verstehen, wie man dieses fragile Gleichgewicht schützt, untersuchten die Forscher Daniella Do Valle, Diniz Carvalho de Arruda und Sonia Carvalho Ribeiro genau, was mit sowohl der Tierwelt als auch mit den Kohlenstoffvorräten geschieht, wenn sich das Land verändert. Sie konzentrierten ihre Studie auf zwei verschiedene Skalen: den gesamten Cerrado-Biom, der einen massiven Teil Brasiliens abdeckt, und ein spezifisches, kleineres Gebiet, das als Sertão Veredas-Peruaçu-Mosaik bekannt ist. Dieses Mosaik ist ein einzigartiges Patchwork aus Schutzgebieten, indigenen Territorien und landwirtschaftlichen Betrieben, die gemeinsam unter einem einzigen, koordinierten Plan verwaltet werden. Durch den Vergleich des Schicksals der gesamten Region mit dem Schicksal dieses spezifischen, gut verwalteten Mosaiks wollten die Forscher sehen, ob ein integriertes Landschaftsmanagement den Verlust von Natur und Kohlenstoff tatsächlich stoppen kann.

Die Forscher betrachteten Daten aus dem Zeitraum von 2012 bis 2023, einer Phase des schnellen Wandels für die brasilianische Savanne. Sie nutzten Satellitenbilder, um die Landnutzung zu verfolgen und jede Veränderung von natürlicher Vegetation zu Weideland oder Ackerland zu kartieren. Um die Gesundheit der Tierwelt zu messen, stützten sie sich auf eine Kennzahl namens „Mean Species Abundance“ (mittlere Artenhäufigkeit), die im Wesentlichen als Score dafür dient, wie viele Arten in einem gegebenen Gebiet im Vergleich zu einer unberührten, ursprünglichen Landschaft wahrscheinlich überleben können. Ein Wert von eins bedeutet, dass das Gebiet perfekt gesund für die Tierwelt ist, während ein Wert von null bedeutet, dass es vollständig degradiert ist. Sie berechneten auch die Menge der oberirdischen Biomasse – das Gesamtgewicht der Bäume und Sträucher über dem Boden – was als direktes Maß für die Menge des gespeicherten Kohlenstoffs in der Vegetation dient. Indem sie diese drei Informationsteile miteinander kombinierten, konnten sie nicht nur sehen, wo sich das Land veränderte, sondern auch, wie diese Veränderungen sowohl die Tiere als auch das Klima beeinträchtigten.

Die Ergebnisse zeichneten ein düsteres Bild des breiteren Cerrados. Im gesamten Biom forderte die Ausweitung der Landwirtschaft einen schweren Tribut. Zwischen 2012 und 2023 war die Umwandlung von natürlicher Savanne in Weideland der dominante Trend, wobei fast drei Millionen Hektar natürlichen Lebensraums verloren gingen. Diese weit verbreitete Transformation führte zu einem messbaren Rückgang der Gesundheit des Ökosystems. Die Studie fand heraus, dass die Fläche, die einen Rückgang der Gesundheit der Tierwelt erlebte, mehr als sechs Prozent des Bioms ausmachte. Kritischer noch war, dass diese Degradation den in den Bäumen gespeicherten Kohlenstoff direkt bedrohte; fast zehn Prozent der gesamten oberirdischen Biomasse im Cerrado befanden sich in Gebieten, in denen das Ökosystem aktiv degradierte. In diesen Zonen war der Verlust des Lebensraums nicht nur eine Tragödie für die Tiere; er signalisierte, dass das Land anfällig wurde, seinen gespeicherten Kohlenstoff wieder an die Atmosphäre abzugeben.

Im krassen Gegensatz dazu erzählte das Sertão Veredas-Peruaçu-Mosaik eine andere Geschichte. Trotz der Tatsache, dass es demselben regionalen Druck und denselben Agrargrenzen ausgesetzt war, erwies sich diese verwaltete Landschaft als weitaus resilienter. Die Rate, mit der die natürliche Vegetation innerhalb des Mosaiks in Landwirtschaft umgewandelt wurde, war weniger als halb so hoch wie die Rate im restlichen Cerrado. Folglich war der Rückgang der Gesundheit der Tierwelt viel stärker begrenzt und betraf nur etwa zwei Prozent des Territoriums des Momasik. Noch ermutigender war das Schicksal der Kohlenstoffvorräte: Das Mosaik schaffte es, fast achtundneunzig Prozent seiner oberirdischen Biomasse in Gebieten zu halten, die ökologisch stabil blieben. Dies deutet darauf an, dass der integrierte Managementansatz, der im Mosaik angewendet wird – welcher Schutzgebiete, indigene Territorien und nachhaltige Landwirtschaft zusammenführt –, als ein mächtiger Schutzschild gegen die Kräfte der Degradation wirkt, die den Rest des Bioms dahinwegfegen.

Die Studie untersuchte auch die Richtung der Veränderung im Zeitverlauf, um zu sehen, ob die Natur sich erholt oder weiter zurückgeht. Im breiteren Cerrado war der Trend überwiegend negativ. Der durchschnittliche Gesundheitswert der Landschaft sank signifikant, und die Menge des Landes, das in seinen am stärksten degradierten Zustand versetzt worden war, hat sich fast verdoppelt. Während einige Gebiete Anzeichen einer Erholung zeigten, übertraf der Verlust an Lebensraum jegliche Gewinne bei weitem. Das Mosaik zeigte einen ähnlichen, wenn auch weniger schweren Abwärtstrend; auch sein durchschnittlicher Gesundheitswert sank leicht. Das Mosaik zeigte jedoch eine höhere Regenerationskapazität im Vergleich zum restlichen Biom, wobei ein größerer Anteil seines Landes positive Zeichen ökologischer Erholung aufwies. Dies deutet darauf hin, dass das Mosaik zwar nicht immun gegen die Drücke der Außenwelt ist, seine Managementstrategien den Schaden jedoch erfolgreich verlangsamen und eine natürliche Heilung ermöglichen.

Diese Erkenntnisse stellen die Vorstellung in Frage, dass Naturschutz und Landwirtschaft einander ausschließen müssen. Die Forschung zeigt, dass der Verlust der Biodiversität und die Freisetzung von Kohlenstoff keine getrennten Probleme sind, sondern tief miteinander verbunden sind. Wenn die Vielfalt des Lebens in einem Ökosystem abnimmt, wird das System weniger stabil und weniger fähig, seinen Kohlenstoff festzuhalten. Der Cerrado ist ein Paradebeispiel für diese Verbindung; während sich die Landschaft in riesige Felder von Nutzpflanzen oder Weideland verwandelt, löst sich das komplexe Netz des Lebens, das den Boden und die Bäume stützt, auf, was den gespeicherten Kohlenstoff wahrscheinlicher entweichen lässt. Der Erfolg des Mosaiks legt nahe, dass die Lösung in einer Governance liegt, die die Landschaft als Ganzes betrachtet. Durch die Koordination der Nutzung verschiedener Landteile, von strengen Naturschutzgebieten bis hin zu bewirtschafteten Farmen, ist es möglich, die strukturelle Integrität des Ökosystems aufrechtzuerhalten. Dieser Ansatz hält den Kohlenstoff in den Bäumen und im Boden fest und ermöglicht gleichzeitig die menschliche Nutzung des Landes.

Letztendlich argumentiert die Arbeit, dass der Schutz des Cerrados mehr erfordert als nur das Ausweisen isolierter Waldparzellen. Es erfordert eine Strategie auf Landschaftsebene, die Schutz mit nachhaltiger Produktion integriert. Das Sertão Veredas-Peruaçu-Mosaik dient als Arbeitsmodell für diesen Ansatz und zeigt, dass es mit dem richtigen Management möglich ist, die große Mehrheit der Kohlenstoffvorräte einer Region sicher zu halten und gleichzeitig den Verlust der Tierwelt zu begrenzen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass zur Erreichung der globalen Klima- und Biodiversitätsziele die Politiken über den einfachen Schutz hinausgehen und diese multifunktionalen Landschaften integrieren müssen. Die Daten legen nahe, dass ohne solche integrierten Bemühungen die fortgesetzte Ausweitung der Landwirtschaft unweigerlich die ökologischen Grundlagen des Cerrados erodieren wird, wodurch sein Kohlenstoff freigesetzt und seine einzigartigen Arten verstummen werden. Das Mosaik beweist, dass ein anderer Weg möglich ist – ein Weg, auf dem das Land sowohl Menschen als auch die Natur unterstützen kann, ohne die Klimastabilität zu opfern, von der sie abhängen.