Sowohl Wiesen als auch Weiden sind in Mitteleuropa anthropogen beeinflusste Biotope. Ohne die Bewirtschaftung wäre Grünland kaum anzutreffen, denn unter natürlichen Bedingungen wird sich als Nachfolgevegetation zunächst relativ rasch eine Strauchgesellschaft und danach fast immer Wald durchsetzen. Der Wald ersetzt in Mitteleuropa das von Menschen geschaffene Ökosystem Dauergrünland. Wegen seiner hohen biologischen Aktivität, die den Wald noch übertrifft, ist Dauergrünland ein schätzenswertes Biotop. Dies gilt besonders im Zeichen des menschenbeeinflussten Klimawandels, weil Dauergrünland große Mengen Kohlendioxid bindet.
Wiesen und Weiden sind beide Grünland, unterscheiden sich aber grundsätzlich voneinander: Wiesen werden Maht, Weiden durch Beweidung genutzt und entsprechen geprägt.
Wiese
Weide
ungestörtes Wachstum bis generative Phase (Blüte/ Frucht)
Wuchs meist nur bis vegetative Phase (Blattwachstum)
artenreich (Pflanzen und Tiere)
artenärmer (Pflanzen und Tiere)
kräuterreicher
kräuterärmer
aufgelockerter Boden, nicht trittfest
verdichteter Boden, trittfest
geringere Pflanzendichte
höhere Pflanzendichte/ Narbendichte
Maht führt zu schlagartigen Veränderungen Stopp der kompletten Assimilation
Beweidung führt zu moderaten Veränderungen
Maht: Stopp der kompletten Assimilation
Eingeschränkte aber nicht unterbrochene Assimilation
Maht: Verschlechterung des Mikroklimas.
Geringe Beeinflussung der Assimilation
Maht: Düngung nach kompletten Nährstoffentzug notwendig.
Düngung nach kompletten Nährstoffentzug bei Pferdeweiden nötig, da Grünland abgeäpfelt werden muss.
Wiesenheu vielseitig
Weidegras einseitiger
Wiesenheu als Winterfutter nutzbar
Weidegras nicht als Winterfütterung nutzbar
vegetative Phase: Wachstumsphase; generative Phase: Blüh- und Fruchtphase
Grundsätzlich ist es deutlich flächenschonender, wenn das Grünland in der Saison parzelliert wird. Wechselweide statt Standweide
Dabei wird folgendes Ziel verfolgt: kurze Weidezeit – lange Nachwachszeit.
Zwei grundsätzliche Regeln können helfen, den Wechsel der Parzellen zu organisieren: Gras kürzer 8 cm: Beweidung der Parzelle beenden; Gras höher 20 cm: Beweidung beginnen.
Ich stelle Euch zwei Modelle vor, die folgendes zur Grundlage haben: 1 Großpferd verbraucht 100m2 Grünland pro Tag.
Modell 1: Heu und Gras für 1 Grosspferd für 1 Jahr, kein Grundfutter- Zukauf
Flächenbedarf für Modell 1: 1 Hektar (ha) = 10.000 m2
Parzellierung mit Mobilzaun in 8 gleichgrosse Flächen je 1.250 m2. Weidebeginn ist bei einer Grashöhe von 20 cm. Es wird davon ausgegangen, dass 1 Großpferd auf der Parzelle 1 etwa 6 – 7 Tage weiden kann.
Tag
Parzelle
Nutzung
Parzelle
Nutzung
1-6
1
Weide
2-8
Wachstum
7-12
2
Weide
1+3-8
1+3-8 Wachstum
13-18
3
Weide
1-2+4
Wachstum
19-24
4
Weide
1-3 + 5 -8
Wachstum
25-30
1
Weide
2-8
Wachstum
31-36
2
Weide
1+3-8
Wachstum
37-42
3
Weide
1-2+4
Wachstum
43-48
8
Weide, Wiese
1-3
Wachstum + Parzelle 5-8 Heuernte
49-54
1
Weide
2-8
Wachstum
55 – 60
2
Weide
1+3-8
Wachstum
61 – 66
3
Weide
1-2+4
Wachstum
67 – 72
4
Weide
1-3 + 5 -8
Wachstum
73 – 78
5
Weide
1-4 + 6-8
Wachstum
79 – 84
6
Weide
1-5 + 6-7
Wachstum
85 – 90
7
Weide
1-6 + 8
Wachstum
91 – 96
8
Weide
1-7
Wachstum
…
Je nach Klima weitere Beweidung und/oder Heugewinnung auf nachgewachsenen Parzellen.
Modell 2: Gras für zwei Grosspferde, Grundfutter- Zukauf im Winter
Flächenbedarf für Modell 2: 1 Hektar (ha) = 10.000 m2
Parzellierung mit Mobilzaun in 4 gleichgrosse Flächen je 2.500 m2. Weidebeginn ist bei einer Grashöhe von 20 cm. Es wird davon ausgegangen, dass 2 Großpferde auf der Parzelle 1 etwa 6 – 7 Tage weiden kann. Rechteckige Parzellen kommen dem Bewegungsbedürfnis der Pferde besser als quadratische Flächen entgegen.
Tag
Parzelle
Nutzung
Parzelle
Nutzung
1-6
1
Weide
2-4
Wachstum
7-12
2
Weide
1+3-4
Wachstum
13-18
3
Weide
1-2+4
Wachstum
19-24
4
Weide
1-3
Wachstum
25-30
1
Weide
2-4
Wachstum
31-36
2
Weide
1+3-4
Wachstum
37-42
3
Weide
1-2+4
Wachstum
43-48
4
Weide
1-3
Wachstum
49-54
1
Weide
2-4
Wachstum
55 – 60
2
Weide
1+3-4
Wachstum
61 – 66
3
Weide
1-2+4
Wachstum
67 – 72
4
Weide
1-3
Wachstum
73 – 78
1
Weide
3-4
Wachstum
79 – 84
2
Weide
1+3-4
Wachstum
85 – 90
3
Weide
1-2 + 4
Wachstum
91 – 96
4
Weide
1-2 + 4
Wachstum
…
Je nach Klima weitere Beweidung bis Weidesaisonende
Hinweis
Diese beiden Bewirtschaftungsmodelle sind sehr stark abhängig vom Wetterverlauf des Vegetationsjahres, der Bodenart, der Düngung, der Lage, usw.. Deshalb ist vorsichtig kalkuliert worden, um z.B. unkalkulierbare Wetterveränderungen zu berücksichtigen, wie z.B. 2. Schnitt/ Aufwuchs möglich oder unmöglich sowie Wachstumsveränderungen im Jahreslauf.
Deshalb die vorsichtige Grundkalkulation, die auch als Faustzahl gelten kann:
Paddocks sind eine nicht zu unterschätzende Quellen für umweltschädliche Stickstoffeinträge.
Wie diese Nitratanreicherungen vermieden werden können, fand Frau Dr. Zeitler-Feicht (Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme der Technischen Universität München) heraus: Täglich abäpfeln.
Mit dieser Methode werden 90% der Stickstoffeinträge in den Boden vermieden. So einfach ist das. Entsprechendes gilt in abgeschwächter Form für Außenreitplätze.
Das Dauergrünland (Biozönose) ist von ihrem Standort (Biotop) stark abhängig. Auch hier ist der Mensch wiederum eingreifender Faktor, wenn er die Wachstumsbedingungen durch den menschenverursachten Klimawandel verändert.
Das Klima beeinflußt die Vegetation des Dauergrünlandes nachweislich stark. Warmes und feuchtes Klima (humides Klima) fördert das Gräser- und Kraüterwachstum. Hierdurch entsteht mehr oberirdische Blattmasse, welche den Boden beschattet, also das Mikroklima des Grünlandes bestimmt. Wissenschaftler wissen, dass das Wachstum einer Pflanze auch von der Belaubungsdichte sowie der Blattform und dem Blattstellwinkel abhängt. Diese Faktoren beeinflussen das Mikroklima am und im Boden, es wirkt sich auf die Lebensbedingungen der Bodenfauna und -flora aus (Fauna = Tierleben; Flora = Pflanzenleben) .
Pflanzenwurzeln nutzen die Bohrgänge der Regenwürmer, um an Nährstoffe und Wasser zu gelangen. Nach: Schmidt, Hubert: Die Wiese als Ökosystem, Köln 1979
So sind z. B. einige Regenwurmarten an der Bodenoberfläche besonders aktiv, wenn sie bei ausreichender Feuchtigkeit Temperaturen von +2°C bis 10,5°C vorfinden. In diesem Temperaturbereich ziehen sie die meisten Blätter unter die Erde und sorgen für deren Mineralisierung. Steigen oder sinken die Umgebungstemperaturen, versuchen viele Tiere dies durch Wanderungen in unterschiedliche Bodentiefen auszugleichen. Die Bodentemperatur ist wiederum wichtig für die mikrobiologische Umsetzung (Mineralisierung) und hat somit einen großen Einfluß auf die pflanzenverfügbaren Nährstoffe im Boden.
Auch für den Boden gilt die van’t Hoffsche Regel der Chemie: Die chemische Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt sich bei der Erhöhung der Temperatur um jeweils 10°C. Der ideale Temperaturbereich für die mikrobielle Umsetzung liegt bei ca. 20 – 25°C. Hier schließt sich dann ein möglicher Kreislauf. Je größer die mikrobiologischen Umsetzungsvorgänge im Boden, desto größer die Nährstoffumwandlung in pflanzenverfügbare Minerale, desto ertragreicher das Pflanzenwachstum. Pferde können den o. g. Kreislauf erheblich mitbeeinflussen. Fressen Weidetiere das nachwachsende Gras zu kurz ab , kürzer 8 cm, wird sich dies nachhaltig auf das Mikroklima des Bodens auswirken. Die Bodentemperatur wird steigen, der Boden stärker austrocknen sowie der Temperaturabfall in der Nacht höher. Das beste Beispiel hierfür ist die pflanzenlose Wüste: Tagsüber +50°C, nachts -5°C.
Die Aktivität der Bodentiere, z. B. der Regenwürmer, wird wegen der hohen, für sie lebensbedrohende Temperaturen an der Bodenoberfläche deutlich abnehmen, ebenso die mechanische Belüftung der oberen Bodenschichten. Verstärkt durch die Pferde wird sich der Boden zusätzlich verdichten, Niederschläge können schlechter in tiefere Bodenschichten versickern, Wasservorräte in tieferen Bodenschichten werden verhindert, das oberflächliche Stauwasser fliesst ab oder verdampft rasch, Verschlämmungen und Bodenerosionen (Bodenverlagerung) können die Dürre des Grünlandes verstärken und zu einer Nährstoffverarmung der Grünlandböden beitragen.
Auch das ist kohlensaurer Kalk: Die Kreidefelsen von Rügen.
Ihre Nährstoffe nimmt die Pflanze in aller Regel durch die Wurzel auf. Dafür müssen die Pflanzennährstoffe als Ionen im Bodenwasser gelöst sein.
Ionen sind Molekülteile, die entweder elektrisch positiv+ (Kationen) oder negativ– (Anionen) geladen sind.
Kationen sind Ca2+, Mg2+, K+, Al3+, H+, NH4+ und an negativ– geladenen Bodenteilchen angeheftet, wie z.B. an Ton–
Anionen sind PO43-, SO42-, NO3–, Cl–, die an positiv+ geladenen Verbindungen und Huminstoffen angelagert sind.
Damit die Pflanze nicht nur an frei im Bodenwasser verfügbare Nährstoffe gelangt, kann sie sich auch im Boden festgeheftete Nährstoffionen ablösen und für sich nutzbar machen.
Normalerweise ist es in der Chemie nicht möglich, dass zwei verschieden konzentrierte Lösungen nebeneinander existieren. Die Diffusion, also die selbständige Vermischung, würde dafür sorgen, dass es kein Konzentrationsgefälle eines bestimmten Nährstoffes geben würde. Es wäre also unmöglich, dass in der Pflanzenwurzel eine höhere Nährstoffkonzentration als im Bodenwasser sich befindet.
Um dennoch an eine höhere Nährstoffkonzentration als im Bodenwasser zu gelangen, bedarf es seitens der Pflanzenwurzel eines Kraftaktes, der natürlich Energie erfordert. Folglich muss die Pflanze einen Teil ihres durch Photosynthese erzeugten Traubenzucker in der Wurzel unter Zuhilfenahme von Sauerstoff verbrennen. Dabei entsteht, wie bei jedem Feuer, Abgase: Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O).
Diese beiden Abgase werden nicht entsorgt, sondern trickreich genutzt: Aus zwei Verbrennungsrückständen wird eine neue Verbindung:
Kohlen-dioxid
CO2
+
Wasser
H2O
=>
Kohlen-säure
H2CO3
Kohlensäure und Wasser werden zu Kohlensäure
Es folgt Schritt zwei: Die Kohlensäure wird wieder aufgespalten in zwei neue Stoffe. Das sind jetzt Molekülreste und die sind nicht mehr elektrisch neutral wie die Moleküle, sondern elektrisch geladen.
Wasserstoff
H+
Kation, elektrisch positiv
Hydrogencarbonat
HCO3–
Anion, elektrisch negativ
Damit hat die Pflanze in ihrer Wurzel die Möglichkeit, an zusätzliche Nährstoffionen zu gelangen. Sie bekommt im Tausch für ein HCO3– Ion ein anderes Anionen– aus der Bodenlösung und für ein H+ Ion ein anderesKation aus der Bodenlösung.
H+ aus der Wurzel
wird getauscht gegen ein Nährstoffkation
Ca2+ Mg2+ K+ Al3+ NH4+
aus der Bodenlösung
HCO3– aus der Wurzel
wird getauscht gegen ein Nährstoffanion
PO43- SO42- NO3– Cl–
aus der Bodenlösung
Gespräch zwischen Pflanzenwurzel und Boden: „Gibst Du mir ein H+, gebe ich Dir ein K+, brauchst Du noch ein NO3–, dann bekomme ich ein HCO3– dafür.“
Durch den 1:1 Ionenaustausch bleibt das Verhältnis von negativen und positiven Ionen im Boden trotz der Tauscherei gleich. Das Verhältnis von Kationen und Anionen in Pflanze und Bodenlösung bleibt unverändert, geändert hat sich aber die Zusammensetzung der Nährstoffionen in der Pflanze und im Boden.
Der Boden enthält nach dem Tausch weniger Nährstoffionen, dafür aber mehr H+ und HCO3– Ionen, die Pflanze dafür mehr Nährstoffionen und weniger H+ und HCO3– Ionen.
Welche folgen hat der Ionen- Austausch für Pflanzen und Böden?
Pflanze
Boden
Energieverlust durch Traubenzuckerverbrennung
Nährstoffverarmung
Höhere Nährstoffkonzentration als in der Bodenlösung
H- Ionenkonzentration steigt = Boden wird saurer
Fossiertes Wachstum/ Fruchtbildung
Höhere Bodensäure löst mehr Nährstoffe aus den Steinen
Wurzelatmung wird durch Bodenversäurung behindert
Bodenleben wird durch Bodensäure reduziert
Weniger Nährstoffe aus Mineralisierung
Geringere Umwandlung organischer Masse in mineralische Masse
Da Dauergrünland zu den biologisch aktivsten Kulturen mit der stärksten Pflanzendichte zählt, ist die Steigerung der Wasserstoffionenkonzentration im Boden nicht zu vernachlässigen. Das ist der Grund, warum bei nahezu jedem in Nutzung befindlichen Dauergrünland der pH- Wert reguliert werden muss.
Eine Kalkung ist für bewirtschaftetes Dauergrünland unumgänglich. Nur die regelmäßige Überprüfung und Abpufferung der Bodenlösung sorgt dafür, dass die Pflanze eine höhere Kalium- Ionenkonzentration als die der Bodenlösung speichern kann und damit die Wasserspeicherfähigkeit bei Trockenphasen deutlich höher als die des Bodens ist. Fazit: Durch Kalkung wird die Trockenresistenz der Pflanze deutlich erhöht.
Ein durchschnittlicher, mitteleuropäischer Wiesenboden besteht aus ca. 93% mineralischer Masse und 7% organischer Masse.
Die organische Masse des Bodens (7%) besteht ihrerseits aus 85% abgestorbener Pflanzenreste, 10% lebenden Pflanzenwurzeln und 5% Bodenorganismen.
Die Bodenorganismen sind Bakterien und Strahlenpilze (40%), Pilze und Algen (40%) und ganz viele verschiedene Bodentiere (20%).
Die Anzahl der aktiven Bodentiere (Bodenfauna) in den oberen 30 cm des Bodens ist gewaltig, so leben pro Quadratmeter etwa 120 Millionen Fadenwürmer, 120.000 Milben, 40.000 Springschwänze, 9.000 Schnecken, 2.000 Regenwürmer, 2.000 Vielfüßler, 1.000 Asseln, 1.000 Ameisen, 1.000 Käfer und Larven, 1.000 Spinnen, 1.000 Zweiflüglerlarven, usw.. Insgesamt finden Bodenbiologen 2.000 verschiedene Bodentierarten auf einem Quadratmeter.
Auf dieser „Weide“ gibt es kaum noch Bodenleben. Ein wertvolles Biotop wurde zur Wüste. Derartige Pferdehaltung ist nicht nachhaltig und auch nicht verantwortbar.
Warum hat das Bodenleben für den Boden und für die Wiese/Weide eine so große Bedeutung?
Die Gesamtheit des Bodenlebens baut unter Zuhilfenahme von Wasser und Luft die Organische Masse (tote Pflanzenreste) in mineralische Masse um. Erst dann können die Nährstoffe in der organischen Masse von der Pflanzenwurzel aufgenommen werden.
Merke: Die Nährstoffe der organischen Masse (Pflanzenreste, Mist, Kompost, usw.) sind nicht pflanzenverfügbar. Erst die Umwandlung der organischen Masse zur mineralischen Masse macht die Nährstoffe wurzeldurchgängig und somit pflanzenverfügbar.
Je aktiver das Bodenleben, also je besser ihre Lebenssituation, desto mehr organische Masse kann in mineralische Masse umgewandelt werden und steht den Pflanzen zur Verfügung. Je lebendiger das Bodenleben, desto mehr Dünger erhalten die Pflanzen und umso höher ist der Ertrag des Grünlandes. Mehr Pferde werden auf der selben Fläche satt.
Das Bodenleben verbessert durch seine Tätigkeit seinen eigenen Lebensraum. Ein Beispiel: Regenwürmer fressen zusammen mit der organischen Masse auch mineralische Masse. Sie scheiden Kotkrümel aus, das sind stabile Ton- Humuskomplexe, also großkörnige Bodenkrümel. Dadurch wird der Boden grobkörniger, bekommt größere Luftporen, kann Wasser gut in tiefere Bodenschichten leiten, verhindert Stauwasser und Bodenerosionen.
Wie kann das Bodenleben gefördert werden?
Ziel
Massnahmen
Bodenverdichtungen vermeiden
Keine Pferdehaltung auf nassem Boden! Tor- und Futterbereich pflastern
Bodenleben mit genügend organischem Material „füttern“
1. Narbenschäden konsequent nachsähen, unbewachsene und trockene Böden stressen das Bodenleben (Zelltod der meisten Bodenlebewesen bei ca. 40°C – 50°C) 2. Gras nicht <8cm kürzen, da nicht genug Schatten vor Hitzestress schützt und Wasser verdunsten lässt. 3. Idealtemperatur 20°C
Die Pflanze verbrennt ihre Durch die Photosynthese gewonnene Energie, sozusagen der Treibstoff der Pflanze; ganz genau ist es Traubenzucker, und wandelt sie in Arbeit, wie Wachstum, Frucht und Blütenbildung, Wassertransport, Bewegung, Ernährung, usw. um.
Auch die Wurzeln müssen atmen!
Die Energieumwandlung in Arbeit findet nicht nur in den Blättern, sondern auch in den Wurzeln statt. Genannt wird sie Wurzelatmung (Wurzeldissimilation).
Für jede Verbrennung, auch der Verbrennung von Traubenzucker, wird zwingend Sauerstoff benötigt. Natürlich auch für die Wurzelatmung wird Sauerstoff benötigt, um den Traubenzucker zu verbrennen. Aus der durch die Verbrennung von Traubenzucker in der Wurzel wird Arbeit bei der Nährstoffaufnahme durch die Wurzel möglich.
Nur wenn genügend Sauerstoff für die Wurzelatmung im Boden zur Verfügung steht, können Pflanzen die maximal mögliche Nährstoffemenge aufnehmen. Verdichtete und vernässte Böden verhindern einen optimalen Sauerstoffgehalt in den Bodenporen und verhindern eine optimale Nährstoffaufnahme der Pflanze durch ihre Wurzeln.
Derartige Weiden sind das Ergebnis eines mangelndem Weidemanagement. Ökonomisch als auch ökologisch eine einzige Katastrophe. Dauergrünland ist in Deutschland ein schutzwürdiges Biotop, denn diese Flächen produzieren sind biologisch aktiver als der Wald. Dauergrünland produziert pro Hektar schätzungsweise 25% mehr Sauerstoff als ein Wald.
Nur lockere, luftige Böden mit stabilen Bodenporen garantieren eine maximal mögliche Wurzelatmung und einen maximal möglichen Ertrag.
Zusätzlich Spuren der Edelgase Neon, Helium, Krypton
Obwohl sich Kohlendioxid in nur kleinen Volumenanteilen in der Umgebungsluft befindet, ist die Konzentration für höchste Photosyntheseleistungen (Energieaufbau) der Pflanzen ausreichend. Allerdings kann der Kohlendioxidgehalt in dichten Pflanzenbeständen, wie im Grünland, sinken. Im Gewächshaus kann die sinkende CO2– Gaskonzentration durch eine zusätzliche Kohlendioxidgaseinleitung ausgeglichen werden. Beim Grünland ist das im Freien nicht möglich. Stattdessen kann eine zusätzliche CO2– Lieferung für die Photosynthese in dichten Beständen durch die Förderung des Bodenlebens ausgelöst werden. Das funktioniert deshalb, weil das Bodenleben Sauerstoff einatmet und Kohlendioxid ausatmet. Je intensiver das Bodenleben arbeitet, desto höher ist die bodennahe CO2– Gaskonzentration, ein Kohlendioxidmangel in den dichten Grünlandbeständen wird vermieden, die Photosyntheseleistung (Energieaufbau) bleibt auf höchstem Niveau.
Ein intaktes Bodenleben versorgt dichte Pflanzenbestände, wie beim Grünland, mit ausreichend Kohlendioxid
Welche Massnahmen im Grünlandmanagement fördern das Bodenleben?
Unsere heimischen Pflanzen, z.B. alle Bäume und auch die Gräser, sind sog. C3– Pflanzen und arbeiten nach dem Prinzip der Photosynthese und der Atmung.
Grundsätzlich laufen in unseren Pflanzen immer zwei Vorgänge ab:
1. Energieaufbau durch Photosynthese „Tanken“
Kohlendioxid (CO2)
+
Wasser (H2O)
+
Sonnenlicht (Energie)
=>
Traubenzucker (C6H12O6)
+
Sauerstoff (O2)
Aus dem Kohlendioxid der Luft, Wasser aus dem Boden und dem Licht der Sonne stellt die Pflanze Traubenzucker und Sauerstoff her. Letzteren gibt die Pflanze an die Umwelt ab. Beim Auto würde man*frau sagen, es tankt. Der Kraftstoff ist Traubenzucker. Die Photosynthese wird auch Assimilation genannt.
2. Energieverbrauch durch Atmung „Fahren“
Traubenzucker (C6H12O6)
+
Sauerstoff (O2)
=>
Energie für Arbeit
+
Kohlendioxid (CO2)
+
Wasser (H2O)
Mit Hilfe des aufgenommenen Sauerstoffs aus der Luft verbrennt die Pflanze den zuvor produzierten Traubenzucker und gewinnt daraus ihre Energie für Wachstum, Blüte, Fruchtbildung, Wassertransport und Bewegung und Reservenbildung. Beim Auto würde man*frau von Kraftstoff verbrauchen und Umwandlung in Fahren sprechen. Die Atmung wird auch Dissimilation genannt
Heiße Sommertage
Um möglichst viel Energie für notwendige Arbeit aufzubauen zu können, benötigt die Pflanze Kohlendioxid, Wasser und Licht. An heißen Sommertagen ist genügend Kohlendioxid und reichtlich Licht vorhanden. Ein Problem ist das bei Trockenheit knapp werdende Bodenwasser. Es fehlt bei der Photosynthese. Verstärkt wird der Energiemangel auch dann, wenn genügend Feuchtigkeit im Boden ist, noch zusätzlich durch die steigende Temperatur! Unseren heimischen C3– Pflanzen haben nämlich einen eingebauten Vertrocknungsschutz: Bevor die Pflanze wegen Wassermangel abstirbt, schließt sie ihre Spaltöffnungen in den Blättern und sorgt so für einen wirksamen Verdunstungsschutz. Die Pflanze kann länger der Dürre standhalten. Das sichert zwar das Überleben der Pflanze, reduziert aber den Energieaufbau (Tanken) ganz wesentlich, weil wegen der Schließung der Spaltöffnungen deutlich weniger CO2 aus der Luft aufgenommen werden kann. Die Pflanze lebt, wächst aber nicht mehr.
Merke: Unsere heimischen Gräser sind an eine Temperatur von etwa 18°C – 20°C optimal angepasst und sie wachsen maximal möglich (sofern die anderen Wachstumsfaktoren ausreichend vorhanden sind). Steigt die Temperatur, beginnt die Schutzschließung der Spaltöffnungen, bei ca. 30°C hat die Pflanze sicherheitshalber ihre Spaltöffnungen komplett geschlossen und somit ihr Wachstum komplett eingestellt. Es steht nicht mehr genügend Energie für das Wachstum zur verfügung, es reicht nur noch für einen lebenserhaltenden Notbetrieb.
WMO-Präsident: Wir sollten wissenschaftliche Klimawandelszenarien sehr ernst nehmen
Offenbach, 9. März 2021 – “Ich bin immer wieder erstaunt, wie treffend der Weltklimarat schon in der 1990er Jahren unser jetziges Klima und die aktuellen Wetterextreme beschrieben hat. Heute liegen uns deutlich verbesserte wissenschaftliche Szenarien zur künftigen Entwicklung des Klimas und den Auswirkungen auf unsere Umwelt vor. Wir sollten sie deshalb sehr ernst nehmen“, erklärt Prof. Dr. Gerhard Adrian, Präsident der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) und des Deutschen Wetterdienstes (DWD) anlässlich der jährlichen Klima-Pressekonferenz des nationalen Wetterdienstes.
Trotz der weltweiten Pandemie mit ausgebremster Wirtschaft und reduzierter Mobilität sei die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre auch 2020 wieder gestiegen. Der Anstieg gehe also ungebremst weiter.
„Damit werden wir die im Paris-Abkommen vereinbarte Temperaturerhöhung von deutlich unter 2 Grad über dem vorindustriellen Niveau bis zum Jahr 2100 nicht erreichen. Leider sieht es im Moment sogar nach einem Plus von 3 bis 4 Grad aus.“
Zudem sei die globale Jahresmitteltemperatur seit Ende des 19. Jahrhunderts bereits um 1,1 Grad gestiegen. In Deutschland sind es 1,6 Grad. Die Folgen konnten, so Adrian, auch 2020 beobachtet werden: Das vergangen Jahr war weltweit das zweitwärmste seit Beginn der Aufzeichnungen. Die Meereisfläche in der Arktis erreichte im September 2020 nach 2012 ihren zweitniedrigsten Wert. Auch im vergangen Jahr konnte weltweit wieder eine Intensivierung und Zunahme von Wetterextremen beobachtet werden. Der WMO-Präsident nannte zwei markante Beispiele. In der Sahel-Region, um das Horn von Afrika sowie in Indien, Pakistan und China gab es 2020 besonders viel Niederschlag. Regional lag er um 500 Prozent über dem vieljährigen Mittel. Vom 1. Januar bis 17. November 2020 wurden weltweit 96 tropische Stürme registriert. Im Nordatlantik waren es mit 30 Stürmen mehr als doppelt so viele wie dort typisch sind.
Ist ein Wetterextrem schon vom menschengemachten Klimawandel beeinflusst?
Solche Wetterextreme und ihr zumindest gefühlt häufigeres Auftreten führen inzwischen immer häufiger zu der Frage, ob ein bestimmtes Extremereignis durch den vom Menschen verursachten Klimawandel beeinflusst wurde. „Diese spannende Frage können wir inzwischen oft beantworten“ so Tobias Fuchs, Vorstand Klima und Umwelt des DWD. Möglich mache das die junge Wissenschaft der Extremwetterattribution. Dabei stünden zwei Fragen im Vordergrund: Werden bestimmte Extremereignisse, wie zum Beispiel Hitzewellen, häufiger auftreten? Und: Sind diese Extremereignisse heutzutage intensiver als in der Vergangenheit? Um eine Extremwetterattribution durchzuführen, sind Modellsimulationen zweier verschiedener Welten erforderlich. Diese Simulationen beschreiben einerseits die Welt, in der wir aktuell leben und welche alle Einflüsse des Menschen beinhaltet. Anderseits beschreibe eine Simulation eine Welt ohne menschlichen Einfluss auf die Treibhausgase und andere Einflussfaktoren. Vergleiche man beide simulierten Welten, zeige sich, ob der Klimawandel die Häufigkeit und Intensität des untersuchten Extremereignisses beeinflusst hat. Leider könnten, schränkt Fuchs ein, noch nicht alle Wetterextreme so untersucht werden. Für Deutschland kämen bisher nur großräumige Extremniederschläge, Hitze- und Kältewellen sowie Dürren, die sich über mehrere Bundesländer erstrecken, in Frage. Als erfolgreiches Beispiel nannte der Klimatologe die langanhaltende Dürre im Nordosten Deutschlands im Jahr 2018. Ein solches Ereignis hatte es, zeigt ein Blick ins DWD-Klimaarchiv, in den vergangenen 140 Jahre dort noch nicht gegeben. Die Attributionsanalyse ergebe nun, dass sich durch den Klimawandel die Wahrscheinlichkeit für derart starke Dürren in der Region mindestens verdoppelt hat und dass zugleich deren Intensität zunimmt. Fuchs: „Das ist ein alarmierender Hinweis zum Beispiel für die Land- und Forstwirtschaft in dieser Region.“
Attributionsanalysen machen den Klimawandel greifbar
Noch sei jede Attributionsanalyse sehr arbeits- und damit zeitintensiv. Der DWD arbeite deshalb mit Partnern daran, die notwendigen Schritte zu operationalisieren und in den Routinebetrieb zu überführen. Dadurch soll es künftig möglich sein, schon wenige Tage nach einem Wetterextrem sagen zu können, ob der menschengemachte Klimawandel für eine intensivere Ausprägung gesorgt hat. Fuchs: „Unser Ziel ist, das Attributionsanalysen von Wetterextremen so selbstverständlich sind, wie deren Vorhersage. Unsere Analysen sind dabei ein Bindeglied zwischen dem heute erlebten Wetter und der ablaufenden Klimaveränderung. Sie machen den Klimawandel für uns Menschen greifbar – und zwar mit wissenschaftlichen Fakten.“
DWD verwendet zwei Klimareferenzperioden
Klimareferenzperioden ermöglichen, die aktuelle Witterung mit dem gegenwärtigen Klimazustand und der langfristigen Klimaveränderung zu vergleichen. Seit Beginn des Jahres 2021 ist der Zeitraum 1991-2020 die neue WMO-Referenzperiode. Bisher war der weltweite Standard die Periode 1961-1990. Der DWD wird, wenn der längerfristige Klimawandel sichtbar gemacht werden soll, entsprechend der Empfehlung der WMO weiterhin den Zeitraum 1961-1990 verwenden – also zum Beispiel bei der Frage, ob ein Monat oder eine Jahreszeit zu warm oder zu kalt war. Bei der zeitnahen Klimaüberwachung und zum Beispiel Analysen für den Einsatz erneuerbarer Energien kommt immer die aktuellste verfügbare Periode zum Einsatz.
2020 war in Deutschland das zweitwärmste Jahr seit 1881
In Deutschland war 2020 mit einer Mitteltemperatur von 10,4 Grad Celsius (°C) das zweitwärmste Jahr seit Beginn der inzwischen 140-jährigen Temperaturzeitreihe des DWD, berichtet Dr. Thomas Deutschländer, Klimaexperte des DWD. Damit fielen neun der zehn wärmsten Jahre in Deutschland ins 21. Jahrhundert. Wie schon 2019 waren elf der zwölf Monate zu warm – verglichen mit der Referenzperiode 1961-1990. Zwar wurden im Sommer 2020 Spitzenwerte von über 40 °C wie 2019 nicht erreicht. Die hochsommerlichen Temperaturen hatten aber wieder negative Auswirkungen. In der Landwirtschaft litten in Verbindung mit zu geringen Niederschlägen vor allem Obstgehölze und Wein, regional auch Mais, Zuckerrüben und Grünland unter der Trockenheit. Für die Wälder hielt die Trockenstresssituation in manchen Regionen selbst im November an. Dadurch war auch die Waldbrandgefahr wieder deutlich erhöht. Das vergangene Jahr war mit einer Niederschlagsmenge von 705 l/m2 im Flächenmittel für Deutschland 10,6 Prozent zu trocken. Besonders niederschlagsarm war das Frühjahr mit einem Defizit von 43 Prozent. So lag die nutzbare Feldkapazität – oft auch Bodenwasservorrat genannt – im April mit rund 68 Prozent markant unter dem vieljährigen Mittel von etwa 87 Prozent. Sie war damit so niedrig wie noch nie im Zeitraum 1991-2019. Dank des leicht wechselhaften Wetters mit etwas überdurchschnittlichen Niederschlagsmengen im Mai und August spitzte sich die Situation im vergangenen Sommer aber nicht wieder so zu wie in den beiden Vorjahren.
Unter dem Strich dominierte auch 2020 in der für das Pflanzenwachstum besonders wichtigen Zeit von April bis September die Trockenheit das Witterungsgeschehen. Deutschländer: „Insgesamt betrachtet verstärken die vergangenen drei Jahre die Befürchtungen der Klimaforschung, dass wir künftig immer öfter mit Wetter- und Klimaextremen rechnen müssen.“ In der warmen Jahreszeit würden sich dabei Hitze und Trockenheit regelmäßig mit Starkniederschlagsepisoden abwechseln – zu Lasten gemäßigter und wechselhafter Witterung.
Text und Abbildungen: Virtuelle‘ Klima-Pressekonferenz 2021 des Deutschen Wetterdienstes
Chemie ist nicht so schlimm, wie immer behauptet. Manchmal muss man*frau auch über neue Hürden springen. Willkommen in der Chemiestunde!
Unterschiedliche Elemente sind unterschiedlich schwer. Wenn von Gewichten die Rede ist, dann spricht man*frau korrekt von Masse. Es ist also nicht das Körpergewicht, sondern die Körpermasse. Unterschiedliche Elemente haben auch unterschiedliche Massen. Ob ein Schmuckstück aus Eisen oder Gold ist, ist alleine durch die Massenfeststellung (Waage) zu erkennen, denn Gold ist etwa doppelt so schwer als Eisen.
Wie wird denn die Masse eines Elementes bestimmt? Um eine gemessene Masse zu beurteilen, muss das Messergebnis vergleichbar gemacht werden. Das könnt Ihr Euch wie bei der Wiegung der Körpermasse des Menschen vorstellen. 60 kg Körpermasse kann viel oder auch wenig sein, dass hängt natürlich von der Körpergröße ab. 60 kg für ein Schulkind sind sehr viel, 60 kg für einen Erwachsenen eher wenig.
Deshalb muss bei den Elementen eine Grundeinheit, die Stoffmenge her. Es ist 1 Mol, abgekürzt mol. Packt man*frau 602 Trilliarden Teilchen eines Elementes, das sind dessen Atome, Elektronen, Moleküle, usw., auf eine Waage, dann bestimmt Ihr die molare Masse in Gramm eines Elementes (mol/g oder mol x g-1). Nur für die Profis unter Euch: 1 Mol enthält ganz genau 6,02214076 x 1023 Kleinstteile eines Elementes bzw. Moleküls. Aber keine Angst, Ihr braucht die Trilliarden Teilchen nicht zusammenklauben und zählen, die molare Masse findet Ihr in Tabellen, so auch im Periodensystem der Elemente (PSE). Wenn Ihr ein etwas älteres Periodensystem findet, dann steht da vielleicht noch Atomgewicht oder Atommasse, die Angabe in g ist aber die selbe.
Die molaren Massen der für das Grünlandmanagement notwändigen Elemente:
Elementabkürzung
Elementname
molare Masse (1 Mol wiegt …)
C
Kohlenstoff
12,0 g
H
Wasserstoff
1,0 g
O
Sauerstoff
16,0 g
Cl
Chlor
35,5 g
N
Stickstoff
14,0 g
P
Phosphor
31,0 g
K
Kalium
39,1 g
Mg
Magnesium
24,3 g
Ca
Calcium (Kalzium)
40,1 g
S
Schwefel
32,1 g
Na
Natrium
23,0 g
Fe
Eisen
55,8 g
Grundelemente, Mengenelemente; die komplette Liste der Elemente findet Ihr in einem Periodensystem
Oben in der Liste und auch im Periodensystem findet Ihr die Massen der Elemente. Die sind nicht mehr in andere Stoffe zerlegbar. Allerdings können Elemente sich mit anderen Elementen verbinden und sich zu neuen Stoffen verbinden. Dabei verbinden sich die Atome der Elemente zu Molekülen.
Beispiele macht es Euch deutlicher:
Atom des Elements
+ Atom des Elements
=> Molekül- Verbindung
1 Atom Natrium (Na)
+ 1 Atom Cl (Chlor)
=> 1 Molekül Salz (NaCl)
2 Atome Wasserstoff (H)
+ 1 Atom Sauerstoff (O)
=> 1 Molekül Wasser (H2O)
1 Atom Magnesium (Mg)
+ 1 Atom Sauerstoff (O)
=> 1 Molekül Magnesiumoxid (MgO)
1 Atom Eisen (Fe)
+ 1 Atom Sauerstoff (O)
=> 1 Molekül Eisenoxid, Ihr kennt es besser als Rost
…
Zurück zum Salz: Die beiden Atome zweier Elemente verbinden sich zu einem neuen Stoff. Das Metall Natrium und das Gas Chlor verbinden sich zu Salz. Aber Achtung, wenn ein Pferd Salz frist, dann nimmt es nicht Natrium und Chlor in der selben Menge auf. Wer also denkt, wenn er*sie 100 g Salz dem Pferd füttert, dem Tier 50g Natrium und 50g Chlor zuzufügen, irrt!
Wie geht es richtig?
Nicht umsonst habe ich oben mit der Tabelle der polaren Masse begonnen, denn die molare Masse bestimmt die Zusammensetzung einer Verbindung:
Element
molare Masse
+ Element
molare Masse
=>Verbindung
molare Masse
Natrium (Na)
23,0 g
+Chlor (Cl)
35,5 g
=> Salz (NaCl)
58,5 g
…
Ergebnis: In 58,5 g Salz befinden sich 23 g Na und 35,5 g Cl
Jetzt solltet Ihr noch das Verhältnis so darstellen, dass es für jede Menge Salz einfach zu rechnen ist. Dazu bietet sich die Prozentrechnung an:
entspricht
Formel
Ergebnisse
58,5 g Salz
=>
100 %
1 g Salz
=>
100 % ./. 58,5 g
1,70940171 %/1g
23,0 g Na
=>
100 % ./. 58,5 g x 23 g Na
39,3162393 % Na
35,5 g Cl
=>
100 % ./. 58,5 g x 35,5 g Cl
60,6837607 % Cl
Probe
Na + Cl =>
100%
./. bedeutet geteilt
Ergebnis: Wenn ein Pferd Salz frisst, dann nimmt es 40% Natrium und 60% Chlor auf.
Jetzt ein Beispiel aus der Düngung: Ein Dünger, z.B. 60iger Kornkali enthält laut Deklarationsanhänger 60% K2O. Wieviel K enthält der jetzt? Ganz einfach:
2 x K (78,2 g/mol) + 1 x O (16,0 g/mol) = K2O (94,2 g/mol)
entspricht
Formel
Ergebnisse
94,2 g K2O
=>
100 %
1 g K2O
=>
100 % ./. 94,2 g
1,20460358 %/1g
78,2 g K
=>
100 % ./. 94,2 g x 78,2 g K
83,014862 % K
16,0 g O
=>
100 % ./. 94,2 g x 16,0 g O
16,985138 % O
Probe
K + O =>
100%
./. bedeutet geteilt; K2 bedeutet zwei K Atome, also 2 x K
Ergebnis: K2O enthält 83 % K und 17% Sauerstoff. Im 60iger Kornkali sind 60% K2O, also enthalten z.B. nach der Deklaration des Herstellers 100 kg Kornkali 60 kg K2O. Um auf den reinen K- Gehalt zu gelangen, muss 83% des K2O- Gehaltes des Düngers als K- Gehalt gerechnet werden: 60 kg K2O enthält 49,8 kg K. 100 kg Kornkali enthalten 49,8 kg K.
