Stickstoffüberschuss drückt Organismen die Luft ab
Die Ökosysteme unserer Erde leiden unter dem vom Menschen generierten Stickstoffüberschuss, lautet das Fazit von Forschern aus Dänemark und den Vereinigten Staaten. Insbesondere durch die Verbrennung fossiler Energieträger und intensive industrielle und landwirtschaftliche Aktivitäten nehmen die Stickstoffkonzentrationen in Boden, Luft und Wasser weiter zu. Der Stickstoffüberschuss könnte fatale Folgen für das Klima haben, da vor allem Binnengewässer und Küstenregionen durch anthropogene Aktivitäten immer stärker belastet werden. So legt die im Fachblatt Science veröffentlichte Forschungsarbeit nun eine Reihe von Vorschlägen vor, wie sich eine Schädigung der Umwelt durch nachhaltigere, zeitlich besser abgestimmte Verfahrensweisen abwenden ließe. Die Forscher an der Universität Süddänemark, der University of California, Berkeley und der Rutgers University in den Vereinigten Staaten beschreiben, wie in dem Milliarden Jahre alten Stickstoffkreislauf elementarer, abiotischer Stickstoff aus der Atmosphäre zu bioverfügbarem Stickstoff reduziert wird, den Organismen in Proteine, DNA und RNA (Desoxyribonukleinsäure und Ribonukleinsäure) einbauen oder zur Photosynthese verwenden. Stickstofffixierung, so lautet der Fachbegriff für die natürliche oder industrielle Umwandlung von atmosphärischem Stickstoff in reduzierte, reaktivere Verbindungen wie etwa Ammonium. . Gebundener Stickstoff sowie verschiedene andere Komponenten des Stickstoffkreislaufs sind in der Erdatmosphäre, in Böden, Pflanzen und Wurzeln enthalten und stellen somit die Basis für das perfekte Miteinander von Organismen, Bodenlebewesen und Pflanzen dar. Mit der Zeit ist der Kreislauf jedoch Veränderungen unterlegen. Seit Anbeginn hatten Sonnenlicht, vulkanische Aktivitäten und biologische Prozesse den Stickstoffkreislauf wesentlich gesteuert, heute, 2,5 Milliarden Jahre später, sind es hauptsächlich mikrobielle Prozesse, da der Mensch seit Anfang des letzten Jahrhunderts in hohem Maße in den Stickstoffkreislauf eingreift. "Kein Phänomen in den letzten 2,5 Milliarden Jahren beeinflusste den Stickstoffkreislauf so sehr wie der anthropogene Stickstoffeintrag", so Professor Paul Falkowski vom Institut für Meeres- und Küstenforschung der Rutgers University als einer der Autoren der Studie. "Inzwischen generiert der Mensch doppelt soviel terrestrisch gebundenen Stickstoff wie natürliche Quellen und stellt rund 45% des jährlich produzierten bioverfügbaren Stickstoffs auf der Erde her. Aus den Daten geht hervor, dass der Stickstoffüberschuss hauptsächlich auf den um 800% gestiegenen Einsatz von Stickstoffdünger im Zeitraum von 1960 bis 2000 zurückzuführen ist. Auch die weltweite gängige Praxis der Überdüngung hat das Ihre dazu beigetragen. Stickstoffdünger wird maximal zu 40% von den Wurzeln der Pflanzen aufgenommen, der Rest belastet Flüsse, Seen, Grundwasser und Küstenregionen, die der Gefahr der Eutrophierung entgegengehen. Dies geschieht, wenn der Nährstoffeintrag zu hoch ist, der Sauerstoffgehalt im Wasser sinkt und dadurch viele dort lebende Tiere sterben. Im Hinblick auf seine Rolle als Treibhausgas in der Atmosphäre geht man davon aus, dass der Erwärmungseffekt bei Stickstoffoxid 300-mal (pro Molekül) höher ist als bei Kohlendioxid. Im Wesentlichen zerstört Stickstoffoxid das Ozon in der Stratosphäre, das die Erde vor schädlicher ultravioletter Strahlung aus dem Weltraum schützt. "Eine natürliche Rückkopplung der Mikroorganismen wird im Lauf der Zeit ein neues, viele Jahrzehnte anhaltendes Gleichgewicht herstellen", betont Professor Falkowski. "In diesem stabilen Zustand wird überschüssiger Stickstoff aus anthropogenen Quellen genauso schnell abgebaut, wie er generiert wurde, ohne sich zu akkumulieren." Dem Forscherteam zufolge können drei wirkungsvolle Gegenmaßnahmen die Zuspitzung der Situation aufhalten: 1) systematische Fruchtfolgen mit stickstoffbindenden Ackerpflanzen 2) Optimierung von zeitlichen Abläufen und der Menge eingesetzter Düngemittel sowie Züchtung oder genetische Veränderung stickstoffbindender Pflanzensorten zur Steigerung der Stickstoffeffizienz 3) Einsatz konventioneller Züchtungsverfahren zur Verbesserung ertragreicher Sorten wie Weizen, Gerste und Roggen.
Länder
Dänemark, Vereinigte Staaten