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Wissenschaft erleben Das Wandern hören »Die Netze für Wale wahrnehmbarer machen« Hecken als Klimaschützer Wem gehört das Land? Reste rein – Kosten runter Großlysimeter und Twitter-Baum »Möglicherweise ein einziger Fruchtkörper…« 2021 /1
Inhalt
Ausgabe 2021/1
STANDPUNKT Naturschutz im Wald neu und global denken
Von Matthias Dieter und Andreas Bolte
1
INFO-SPLITTER Ź Deep Learning für das Alter Ź Stickige Luft über dem Moor
Ź Molekulares Lego mit Lignin Ź Was treibt Angler an?
Ź Lückenlose Überwachung Ź Was wächst wo?
2–3
65
Island Norwegisches
Becken
EIC
N14
T1
Das Wandern hören Reste rein – Kosten runter
Prozesswasser
FORSCHUNG
64 -200 -250 -3000 F1 MW1 F2
M2
gemahlenes M3
0 0 M1 Rapsschrot T2
-100
P1
IFF
geo. Breite (°N)
0
Rapsschrot Mühle F3 H2SO4
P2
Wanderungen von Organismen durch Mischtank Wie sich biotechnische Produktionsprozesse
M5 M4
63 -50 0 NB P3
FC R2
R1 T4
-1 00
D1
Hydrolyse- Reaktor
Prozesswasser
0
P7
die Tiefenzonen des Ozeans akustisch durch alternative Stickstoffquellen verbilligen
Ca(OH)2
N01 R3
-150 0
Neutralisationstank
62
4 10
-2000
-1500
-50 0
P4 P6
aufzeichnen lassen
M8
00
F5
-10
M6
Färöer-Inseln M9
61 Z1 P5
15 12 9 6 3 P8
M12
geo. Länge (°W) F4 W1
M7 T6
T3 M10
P9
Z2 Rapsschrot-
Wem gehört das Land? Hecken als Klimaschützer
Reste T5 hydrolysat
Rapsschrot
Recycling
CaSO4 F6
Entsorgung
M11 Bioprozess
Verbrennung/
Energiegewinnung
Eigentumsverhältnisse in der Neue Thünen-Studie belegt das große
Landwirtschaft Klimaschutzpotenzial von Hecken-
6 12 anpflanzungen
MENSCHEN & MEINUNGEN 100 km
»Möglicherweise ein einziger ThünenIntern
Fruchtkörper…« Meldungen aus dem Hause
Ein Gespräch über das
8 Eschentriebsterben 17
»Die Netze für Wale
wahrnehmbarer machen«
Ein Gespräch über das Vermeiden
14 von Schweinswal-Beifängen
PORTRAIT Großlysimeter und Twitter-Baum
Die waldökologische Versuchsstation Britz
Drainage
16 Sperrschicht
RÜCKBLICK & AUSBLICK Ź Explosive Altlasten Ź Netzwerken für mehr Klimaschutz
Ź Vierte Bundeswaldinventur beginnt Ź Insektenfreundlicher Forschungscampus
Ź Der Hering – Fisch des Jahres 2021 Ź Politikberatung im Rekordtempo
18 – 20
Wissenschaft erleben 2021/1 STANDPUNKT 1
Naturschutz im Wald
neu und global denken
Von Matthias Dieter und Andreas Bolte
Die EU-Kommission forciert derzeit den Klima- und allem zwei Hebel bedienen, erstens Zertifizierung
Umweltschutz stark. Ein wesentlicher Bestandteil von Importhölzern und zweitens effizienter Natur-
der strategischen Planungen ist die Biodiversitäts- schutz in der EU.
strategie. Wird diese Strategie wie gefordert umge-
setzt, so wird dies absehbar zu einer deutlichen Zertifizierung ist wichtig, weil die Wälder an vielen
Verringerung des Holzeinschlages in der EU führen. Standorten der Welt nicht nachhaltig bewirtschaftet
Wenn zugleich aber Holz auch weiterhin als nach- werden. Wenn nur noch Holz aus gesichert zertifi-
wachsender Rohstoff einen nennenswerten Beitrag zierter Produktion importiert wird, unterstützt das
zur nachhaltigen Entwicklung der europäischen die Nachhaltigkeitsinitiativen in den Exportländern
Volkswirtschaft leisten soll, stellen sich zwangsläu- und schützt deren Wälder vor Degradierung und
fig eine Reihe von Fragen: Woher kommt zukünftig Abholzung. Zertifizierungen sollten daher viel stär-
das Holz? In welche Länder wird dessen Produktion ker gefordert und gefördert werden; ein Appell an
verlagert? Wie gefährdet sind dort die Wälder ein- Regierungen und Verbraucher!
schließlich deren biologischer Vielfalt? Wie steht es
um die nachhaltige Waldbewirtschaftung in diesen In Deutschland und vielen anderen EU-Staaten
Drittländern oder um deren Governance? ist nachhaltige Waldwirtschaft gesetzlich vorge-
schrieben oder freiwilliger Standard. Hier liegt der
In einer aktuellen Untersuchung, veröffentlicht Schlüssel in effizientem Naturschutz. Das heißt,
als Thünen Working Paper 159, kommen wir zu Naturschutz dort durchzuführen, wo er am meisten
dem Ergebnis, dass die durch Unterschutzstellung bewirkt und dann mit solchen Maßnahmen, die am
erzielten positiven Biodiversitätseffekte in der EU wenigsten die anderen Waldfunktionen wie Holz-
durch negative Effekte in Drittstaaten mit weni- produktion oder Erholung beeinträchtigen.
ger nachhaltiger Waldbewirtschaftung konter
kariert würden. Konkrete Risiken bestehen in einer Einseitige Forderungen nach Nutzungsbeschrän-
stärkeren Gefährdung bedrohter Arten, Reduk- kungen oder -verboten greifen da meist zu kurz. Effi-
tion intakter Waldflächen, Zunahme degradierter zienter Naturschutz heißt, neben den Waldflächen
Landflächen und verstärkter Nettoentwaldung. mit Priorität für den Naturschutz auch Waldflächen
Die Bewertung von Biodiversität ist zweifelsohne mit klarer Priorität z. B. für die Holznutzung zuzulas-
komplex. Anhand der von uns ausgewählten Indi- sen. Die verschiedenen Wälder in Deutschland und
katoren zeigt sich aber, dass die Maßnahmen der in der EU sind aufgrund ihrer jeweiligen Lage und
EU-Biodiversitätsstrategie »unterm Strich« negative Struktur unterschiedlich gut geeignet, verschiedene
Effekte auf die Biodiversität haben, wenn wir die Waldfunktionen zu erfüllen. Das spricht dafür, nicht
Auswirkungen weltweit betrachten. überall identische Ziele anzustreben, sondern regi-
onale Schwerpunktsetzungen zuzulassen und zu
Diese Ergebnisse dürfen allerdings nicht als Argu- fördern.
mente gegen eine Strategie zum Schutz der bio-
logischen Vielfalt in der EU aufgefasst werden. Für einen global effektiven und dabei möglichst
Vielmehr werfen sie die Frage auf, wie sich forstliche effizienten Biodiversitätsschutz müsste die EU-
Nutzung und Schutz der biologischen Vielfalt am Biodiversitätsstrategie in diesem Sinne konkretisiert
besten kombinieren lassen. Hierzu kann die EU vor und begleitet werden. 
2 INFO-SPLITTER
InfoSplitter
Deep Learning für das Alter Molekulares Lego mit Lignin Lückenlose Überwachung
Künstliche Intelligenz (KI) reformiert diverse Mit Klebstoffen und Schäumen werden viele All- Im Herbst und Winter, wenn die Temperaturen
Technologiesektoren. Am Thünen-Institut für tagsgegenstände wie Dämmplatten, Matratzen sinken und die Pegelstände steigen, ziehen Aale
Seefischerei wird jetzt geprüft, wie mit KI auch oder Schuhsohlen hergestellt. Für die konventio- die Flüsse hinunter ins Meer. Vor ihnen liegt eine
das Fischereimanagement zu neuen Ufern auf- nelle Fertigung von Schäumen kommen übli- monatelange Reise in ihr Laichgebiet in der Sar-
brechen kann. Die Vorhersage, wie sich ein Fisch- cherweise petrochemische Rohstoffe wie Isocya- gassosee (Nordwest-Atlantik); eine der längsten
bestand entwickelt, erfordert verlässliche Kenn- nate zum Einsatz, die als gesundheitsgefährdend und rätselhaftesten Wanderungen im Tierreich.
größen zur Alterszusammensetzung der eingestuft sind. Das Thünen-Institut für Holz Um mehr Licht in diese wichtige Lebensphase
Population. Dazu wird das Alter einzelner Fische forschung und der Schaumstoffhersteller puren zu bringen, untersucht das Thünen-Institut für
anhand der Jahresringe in den Gehörsteinchen GmbH haben in einem gemeinsamen Projekt Fischereiökologie, welche biologischen Voraus-
(Otolithen) bestimmt, bislang durch Zählung der Lignin zur Herstellung von Polyurethanen setzungen und Umweltbedingungen den
Ringe unter dem Mikroskop – eine sehr von der eingesetzt. Beginn der Aal-Wanderung bestimmen und wie
menschlichen Erfahrung abhängige Methode. Lignin wurde dabei chemisch modifiziert, um viele Individuen jährlich zur Fortpflanzung
Am Institut werden nun sogenannte »Convo- maßgeschneiderte Zwischenprodukte mit vor- abwandern. Die Erhebung der jährlichen Aal-
lutional Neural Networks« (CNNs) eingesetzt, um teilhaften physikalischen und chemischen Abwanderung ist ein zentraler Baustein des
die Alterslesung zu automatisieren. Das Eigenschaften wie beispielsweise niedrige Visko- europäischen Bestands-Managements. Ziel ist
geschieht in zwei Arbeitsschritten: Im ersten sität und hohe Reaktivität zu erhalten. Das es, die Abwanderung von Laichtieren zu erhö-
wird ein Algorithmus dafür »angelernt«, die Besondere an den aktivierten Ligninen ist, dass hen und dadurch eine Erholung des gefährdeten
unterschiedlichen Bildelemente zu unterschei- sie sich zur Herstellung von neuen, ligninbasier- Bestandes zu ermöglichen.
den, insbesondere den Kern des Otolithen, die ten Produkten eignen. So konnte der Projekt- Gewöhnlich werden für diese Abschätzung
dunklen Sommer- und die hellen Winterringe partner bereits Hartschäume herstellen, bei regionale Bestandsmodelle genutzt. Da diese
(s. Bild). Ein zweiter Algorithmus wählt die denen eine petrochemische Komponente voll- naturgemäß auf Annahmen beruhen, ist es aber
»Zählachsen« aus, auf denen die Wachstums ständig durch Lignin ersetzt wurde. Mit den notwendig, die Modellergebnisse anhand von
zonen am besten erkannt werden können (im Lignin-Zwischenprodukten lassen sich aber Feldstudien zu validieren, um deren Güte bewer-
Bild bunt). auch isocyanatfreie Polyurethane, sogenannte ten und falsche Modellannahmen erkennen zu
Die gerade abgeschlossene Vorstudie NIPUs (nicht isocyanatbasierte Polyurethane) können.
erbrachte vielversprechende Ergebnisse für ver- erzeugen, die als Klebstoff eingesetzt werden Durch die Installation eines umfangreichen
schiedene Fischarten, deren Otolithen ganz können. Der Vorteil dabei ist, dass NIPUs mit bio- Empfänger-Netzwerks in der Ems, mit dem die
unterschiedliche Wachstumsformationen zei- basierten Rohstoffen nachhaltig und zudem Bewegungen besenderter Aale verfolgt werden
gen. In Zukunft soll die Methodik so ausgebaut ohne gesundheitlich bedenkliche Ausgangs- können, und einer Fang-Wiederfang-Studie wer-
werden, dass zusätzliche Informationen erkenn- stoffe produziert werden können. den Aal-Verhalten und Abwanderung erhoben.
bar werden, etwa klimabedingte Unterschiede in Die bisherigen Projektergebnisse zeigen, dass Alle 126 im vergangenen Jahr mit akustischen
den jährlichen Wachstumsraten. Langfristiges sich die maßgeschneiderten Ligninprodukte Sendern versehenen Aale wurden bereits von
Ziel ist, nach vollständigem Anlernen der CNNs aufgrund ihrer vielseitigen Chemie auch für wei- den Empfängern detektiert. Die Ergebnisse sol-
der Maschine das Lesen der meisten Otolithen tere Anwendungen, z. B. thermoplastische Be- len die Modellierung verbessern und so zu einer
zu überlassen, sodass sich der Mensch den kniff- schichtungsstoffe für biobasierte Verpackungs- besseren Überwachung des Aalbestandes bei-
ligen Fällen widmen kann. AS materialien, eignen. MO tragen. EE
KONTAKT: arjay.cayetano@thuenen.de KONTAKT: ralph.lehnen@thuenen.de KONTAKT: lasse.marohn@thuenen.de
Wissenschaft erleben 2021/1 INFO-SPLITTER 3
Stickige Luft über dem Moor Was treibt Angler an? Was wächst wo?
Herkömmliche Grünlandnutzung auf entwässer- Angler und Fischer nutzen oft die gleiche Res- Für viele Fragestellungen der Agrar- und
ten organischen Böden verursacht erhebliche source, z. B. Dorsch in der Ostsee. Die Angel Umweltpolitik wäre es gut zu wissen, welche
CO₂-Emissionen. Darüber hinaus spielen Lach- fischerei entnimmt jedoch nicht nur Fisch aus Fruchtarten in welchem Jahr auf welchen land-
gas (N₂O) und Methan (CH₄) für die gesamte Beständen, sondern ist auch ökonomisch von wirtschaftlichen Flächen angebaut werden. Eine
Treibhausgasbilanz der Standorte eine wichtige herausragender Bedeutung. Schon aus diesem flächendeckende, räumlich explizite Daten-
Rolle. Wissenschaftler vom Thünen-Institut für Grund sollte die Angelfischerei gleichberechtigt grundlage würde beispielsweise für das Monito-
Agrarklimaschutz untersuchen im Gnarren mit der kommerziellen Fischerei betrachtet ring der biologischen Vielfalt benötigt, um Hypo-
burger Moor (Niedersachsen) mit neuester Mess- werden. thesen zu den Ursachen des Insektenschwunds
technik die Effekte des Grünlandmanagements Die Bewirtschaftungsziele der Europäischen in Agrarlandschaften überprüfen und Verbesse-
auf die Treibhausgasbilanz und auf den Austrag Fischereipolitik richten sich bislang jedoch aus- rungsstrategien entwickeln zu können.
von Stickstoff, Phosphor und organischem Koh- schließlich nach der kommerziellen Fischerei. Fernerkundungsdaten können für solche
lenstoff ins Oberflächenwasser. Dabei wird die Das MSY-Konzept des maximalen nachhaltigen Analysen genutzt werden, sofern es gelingt, die
gewöhnliche Bewirtschaftung des Moorgrün- Dauerertrags (MSY = maximum sustainable Rohdaten in geeigneter Weise zu »übersetzen«.
lands mit bis zu fünf Schnitten im Jahr sowie yield) geht davon aus, dass die Nutzer – also Wissenschaftler des Thünen-Instituts, der Hum-
mineralischer und organischer Düngung mit Fischer wie Angler – ihre Fänge versuchen zu boldt-Universität zu Berlin und des Leibniz-
einem Standort verglichen, an dem der Wasser- maximieren. Anders als Fischer versuchen Ang- Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF)
stand bei vergleichbarer Nutzung durch Unter- ler jedoch, ihr Angelerlebnis zu maximieren (MTS haben nun erstmals hochaufgelöste, deutsch-
flurbewässerung angehoben wird. = maximum total satisfaction). Untersuchungen landweite Karten zur landwirtschaftlichen Flä-
Die ersten zwei Messjahre haben Indizien des Thünen-Instituts für Ostseefischerei zeigen, chennutzung für die Jahre 2017, 2018 und 2019
dafür geliefert, dass hohe Wasserstände CO₂- dass Angler ein tolles Angelerlebnis sehr unter- erstellt (www.thuenen.de/croptypemaps). Hier-
Emissionen verringern könnten. Allerdings er- schiedlich definieren. Das kann der Fang vieler für nutzten sie Verfahren des maschinellen Ler-
höhte eine Grünlanderneuerung, die notwendig Fische sein, der Fang eines besonders großen nens, verfügbare Informationen zur bisherigen
werden kann, um die Graszusammensetzung zu Exemplars oder auch die Einsamkeit bzw. das Flächennutzung sowie Daten der US- und EU-
optimieren, massiv die Verfügbarkeit von Nähr- Naturerlebnis. Die Nicht-Fang-Motive werden Satellitenmissionen Landsat 8 und Copernicus.
stoffen (N, P) und damit die Emission von Lachgas. dabei am höchsten bewertet. Außerdem wurden Wetterdaten des Deutschen
Im Programm werden auch bedeutende Luft- Das bedeutet: Viele Angler werden auch bei Wetterdienstes und das Höhenmodell sowie das
schadstoffe wie Ammoniak (NH₃) und Stickoxide schrumpfenden Beständen weiter angeln Digitale Landschaftsmodell des Bundesamtes
(NO+NO₂) mit Hilfe eines am Institut entwickel- gehen, da sie ihre Bedürfnisse aus den nicht- für Kartographie und Geodäsie einbezogen.
ten Verfahrens gemessen. Das ermöglicht neue fangbezogenen Motivationen befriedigen. Es ist Die Karten weisen aktuell eine Genauigkeit
Erkenntnisse über die zeitliche Dynamik der daher unwahrscheinlich, dass Angler eine bereit- zwischen 75 und 80 % auf. Besonders schwierig
Stickstoffemissionen. gestellte Quote an Fisch ausschöpfen. Wenn es zu unterscheiden sind Fruchtarten, deren Ent-
Aus dem Messprogramm lassen sich Hand- um das Management einer gemischten Berufs- wicklung in der Wachstumsphase einen sehr
lungsempfehlungen für eine klimaschonende und Freizeitfischerei geht, wird man daher über ähnlichen Verlauf nimmt. Die Forschung hat also
Nutzung von Moorgrünland ableiten. Die Regu- eindimensionale Paradigmen wie MSY hinaus- einen wichtigen Meilenstein erreicht, ist aber
lierung des Wasserstands spielt hierbei eine zen- gehen müssen. EE noch nicht ganz am Ziel. FI
trale Rolle. MW
KONTAKT: harry.strehlow@thuenen.de KONTAKT: stefan.erasmi@thuenen.de
KONTAKT: christian.bruemmer@thuenen.de
4 FORSCHUNG
Das Wandern hören
Regelmäßige Wanderungen von Organismen durch die Tiefenzonen
des Ozeans lassen sich mit einer akustischen Methodik aufzeichnen
Viele Planktonarten und Fische des Mesopelagials – der Zone zwischen 200 und
1.000 m Wassertiefe – bleiben nicht permanent in dieser Dämmerzone, sondern
kommen nachts an die Oberfläche. Will man ihre Populationsgrößen abschätzen
und dafür repräsentative Fänge tätigen, muss man ihr Verhalten berücksichtigen.
Viele Meeresorganismen unternehmen täglich weit- Die Island-Färöer-Front (IFF) stellt eine Grenze zwi-
ADCP reichende Vertikalwanderungen zwischen tiefen, schen unterschiedlichen Wassermassen dar, die
lichtlosen Zonen und den oberen Wasserschich- durch starke horizontale Temperatur- und Salz
ten. Sie schützen sich damit tagsüber vor ihren gehaltsunterschiede charakterisiert wird. Die
visuell jagenden Räubern in der durchlichteten dadurch verursachte Durchmischung macht Nähr-
Auftriebskörper Oberflächenzone und suchen ihre eigene Beute stoffe verfügbar. Dadurch ist die norwegische See
dort in der Nacht. Diese ökologischen Vorgänge hier sehr produktiv und hält Beute bereit für große
zu verstehen, ist eine Grundvoraussetzung für pelagische Fischbestände wie Hering, Makrele und
die Erfassung der Bestandsgrößen der jeweiligen Blauen Wittling, die sich vorwiegend von Zooplank-
Populationen. Allerdings ist ein Fang der Tiere in ton und insbesondere von Ruderfußkrebsen (Cope-
unterschiedlichen Tiefenzonen und über alle Tages- poden) ernähren.
zeiten hinweg sehr aufwändig.
Ein verankertes Beobachtungsinstrumentarium
Temperatur-
Fischbestände im Untersuchungsgebiet Während schiffsgebundene Beobachtungen nur
sensor + Ein Forschungsteam des Thünen-Instituts und des eine zeitlich begrenzte Überwachung ausgewähl-
Transmitter Faroe Marine Research Institute (FAMRI) hat für ter Meeresgebiete erlauben, liefert die Verankerung
eine Studie im Nordatlantik Audio-Techniken so von Instrumenten mit intern registrierenden Geräten
kombiniert, dass sie solche Vertikalwanderungen ortsfeste Langzeitserien von verschiedenen Parame-
aufzeichnen konnten. Dabei kamen Echolote und tern. Hierzu wird die Installation (»Messkette«, siehe
sogenannte Akustische Doppler Strömungsmesser Schema am Seitenrand) mit einem Grundgewicht am
(ADCP) zum Einsatz, die stationär in der südlichen Meeresboden verankert und mit Hilfe von Auftriebs-
Norwegensee verankert waren. Sie machen sich das körpern senkrecht im Wasser gehalten. Da das Gerät
charakteristische Rückstreuecho zunutze, das im in dieser Studie aufwärts in Richtung Oberfläche
Wasser schwimmende Organismen erzeugen. »hören« sollte, wurde der Top-Auftriebskörper 700 m
Auftriebskörper unter der Wasseroberfläche angebracht. So verblieb
das Instrumentarium vor Ort; es wurde lediglich nach
Abbildung 1: Untersuchungsgebiet nördlich der Färöer-Inseln.
dem ersten Jahr des zweijährigen Untersuchungszeit-
65
Island Norwegisches raumes geborgen, mit neuen Batterien bestückt und
Becken
wieder ausgesetzt. Seine Bergung erfolgte nach einer
EIC
N14
64 -2 -3000
bewährten Methode, mit der die Verbindung zu dem
0 0 50 0
-20
Grundgewicht gelöst wird und die eigentliche Mess-
-100
IFF
geo. Breite (°N)
0
Akustischer
kette aufschwimmt. Die »Magnus Heinason«, das For-
63 -500 NB
Auslöser FC schungsschiff der Färöer, sendete dazu in Reichweite
-1 0
00
N01 der Verankerung ein kodiertes akustisches Signal aus,
-150 0
62 wodurch sich der Anker fixierte Haken des Auslöse-
-20 00
-150 0
-500
gerätes öffnete. Die aufgetriebene Messkette ließ sich
00
-10
Färöer-Inseln
61
15 12 9 6 3
dann – erkennbar an ihrem auffälligen Schwimmkör-
Anker geo. Länge (°W) per – vom Schiff aus sichten und bergen.
Wissenschaft erleben 2021/1 FORSCHUNG 5
0 −50
100
200
2013−2014
−60
Tiefe [m]
300
400
500
−70
600
700
Abbildung 2:
MVBS [dB]
J J A S O N D J F M A M −80
Jährliche Zeitreihen von
0
wöchentlich gemittelten
100
−90 Tag-Nacht-Zyklen der mittleren
200
Volumenrückstreustärke
2014−2015
Tiefe [m]
300
(MVBS) von Juni 2013 bis Mai
400
−100 2015. Die Einzelwerte wurden
500
alle 20 Minuten erfasst.
600
700
Überlagert sind die
−110
J J A S O N D J F M A M gewichteten mittleren Tiefen
Zeit [Monate] der MVBS (schwarze Linie).
Dauerbeobachtung der Vertikalwanderung die Motivation für die nächtliche Aufwärtswande-
So konnte das Forschungsteam im Färöerstrom über rung verschiedener Arten zu erhöhen. Tagsüber
die gesamten Jahresverläufe hinweg eine tägliche wandern sie in dunkle Tiefen, um sich dort vor ihren
Vertikalwanderung mesopelagischer Arten doku- eigenen Räubern zu schützen.
mentieren, deren Rhythmus eng an den Tag-Nacht-
Lichtzyklus gekoppelt ist. Dabei zeigte sich eine Potenzial der Messmethodik
starke Saisonalität. Die Rückstreu-Muster (Abbil- Verankerte ADCPs können die konventionelle
dung 2) belegen, dass die Tiere im Sommer/Herbst Beprobung mit Fischereinetzen für Studien dieser
stärker vertikal über die verschiedenen Wassertiefen Art sehr gut ergänzen, weil sie über einen Zeitraum
hinweg wandern als während des Spätwinters. von ein bis zwei Jahren ortsfeste sowie zeitlich und
Zwar lässt sich die Identität der erfassten Arten über die Wassersäule hinweg hoch aufgelöste Mes-
mit den akustischen Signalen allein nicht nachwei- sungen der akustischen Rückstreustärke und des
sen. Doch durch den Vergleich mit schiffsgestützen Strömungsfeldes liefern. Somit lassen sich der Zeit-
Hydroakustiksurveys konnten die Wissenschaftler punkt, die Geschwindigkeit und das Ausmaß der
darlegen, dass die erfassten Muster durch die im vertikalen Wanderung von mesopelagischen Orga-
Freiwasser lebenden Heringe und Blauen Wittlinge nismen gut abschätzen.
verursacht werden können, die saisonal von Mai bis Andererseits haben die Geräte jedoch den Nach-
Dezember an die produktiven Fronten nördlich der teil, dass ihre Fähigkeit zur Identifizierung von Arten
Färöer-Inseln ziehen. und zur quantitativen Messung der Anzahl der Indi-
Neben diesen größeren Arten waren offenbar viduen sowie der Biomasse stark limitiert ist. Das
auch kleinere Organismen an dem akustischen Bild liegt an der Verwendung von nur einer akustischen
der Vertikalwanderung beteiligt. Aus der Art des Frequenz. Um diesen Nachteil in der vorliegenden
Echos konnten die Forscher rückschließen, dass Studie zu kompensieren, wurden schiffsbasierte
es sich dabei vorrangig um kleine mesopelagische Echolotaufzeichnungen sowie tiefenzonenspe-
Fische wie den Lachshering (Maurolicus muelleri) zifische Planktonnetzfänge in die Analyse mit
oder den Eislaternenfisch (Benthosema glaciale) einbezogen.
und um Krill handelte, nicht dagegen um die sehr Inzwischen treiben die Thünen-Wissenschaftler
zahlreichen kleineren Zooplankter, die deren Beute die Entwicklung kombinierter optisch-akustischer
darstellen. Diese waren zwar zugegen, hielten sich Verfahren voran, die Echoaufzeichnungen mit Video-
aber zeitversetzt in anderen Wassertiefen auf, wie aufnahmen und nachgeschalteten Bildanalysever-
die Forscher mit stichprobenartigen Planktonnetz- fahren kombinieren. Damit soll es zukünftig möglich
fängen über definierte Tiefenzonen nachweisen werden, die Organismen, die für die entsprechenden
konnten. Streuschichten in den Echogrammen verantwortlich
Wie in anderen Meeresregionen scheint auch sind, automatisch zu identifizieren. AS
hier das Nahrungsangebot an Copepoden in der
oberflächennahen Schicht während des Frühlings KONTAKT: boris.cisewski@thuenen.de6 FORSCHUNG
Wem gehört das Land?
Eigentumsverhältnisse in der Landwirtschaft
»Über Eigentum spricht man nicht.« Diese Auffassung ist gerade in Deutsch-
land weit verbreitet, und über die Eigentumsverhältnisse an Grund und Boden
ist auch nur wenig bekannt. Das Thünen-Institut hat in einem Pilotprojekt die
Grundbücher von 59 Gemeinden ausgewertet.
Boden ist eine knappe, nicht vermehrbare Ressource. Heirat oder Scheidung ändert oder jemand umzieht,
In Deutschland stehen nach Angaben der Agrar so wird dies nicht automatisch im Grundbuch nach-
statistik rund 40 % der landwirtschaftlich genutzten vollzogen. Im Jahr 2018 hat der Deutsche Bundestag
*Aus Gründen der einfachen Fläche im Eigentum jener Landwirte*, die die Flächen über die Schaffung einer Bodeneigentumsstatistik für
Lesbarkeit wird in diesem bewirtschaften. Der Rest gehört anderen Personen land- und forstwirtschaftliche Flächen beraten, aller-
Beitrag nur die männliche Form
und wird von den Landwirten gepachtet. Die Kauf- dings ohne Ergebnis. Eine flächendeckende Aufberei-
verwendet, obwohl es natürlich
auch viele Landwirtinnen und
preise für landwirtschaftliche Flächen sind in den tung der Grundbuchdaten würde einen erheblichen
Grundeigentümerinnen gibt. letzten Jahren stark gestiegen. Insbesondere aus Ost- Verwaltungsaufwand verursachen.
deutschland wird berichtet, dass überregional aktive
Investoren Flächen in größerem Umfang erwerben. Projektdesign
Das sorgt für politische Diskussionen. Viele befürch- Das Thünen-Institut hat nun im Auftrag des Bundes
ten eine zunehmende Eigentumskonzentration und ministeriums für Ernährung und Landwirtschaft im
fordern politische Maßnahmen. Projekt EigLanD (»Untersuchung der Eigentums-
Um beurteilen zu können, ob Politikmaßnah- strukturen von Agrarflächen in Deutschland«) erste
men erforderlich sind, sollte zunächst einmal ein Erfahrungen mit der Auswertung von Eigentümer-
statistischer Befund über die Entwicklung der Eigen- daten gewinnen können. Ziel dieses explorativen
tumsverhältnisse vorliegen. Das ist bisher nicht der Projekts war es, anhand einer bundesweiten Stich-
Fall. Das Grundstücksverkehrsgesetz sieht zwar vor, probe Kennzahlen zur Verteilung des Eigentums
dass die Veräußerung land- und forstwirtschaftli- an Landwirtschaftsfläche zu erarbeiten. Die unter-
cher Grundstücke einer staatlichen Genehmigung suchte Stichprobe umfasste insgesamt 59 Gemein-
bedarf. Diese kann versagt werden, wenn die Ver- den aus 13 Bundesländern.
äußerung zu einer »ungesunden Verteilung« von Datengrundlage sind die aktuellen Eigentü-
Grund und Boden führen würde. Die Art und Weise, merdaten (Stand 2020) aus dem Amtlichen Liegen
wie das Flächeneigentum im Grundbuch erfasst schaftskataster (ALKIS). In einem ersten Schritt
Untersuchung der Eigentumsstrukturen
wird, erschwert allerdings eine statistische Auswer- wurden Algorithmen entwickelt, die aus den Eigen-
von Landwirtschaftsfläche in Deutschland
tung der Eigentumsverteilung erheblich. tümerinformationen identische Eigentümer identifi-
Eigentum wird im Grundbuch flurstückbezogen zieren und das Landeigentum auf diese aggregieren.
dokumentiert. Wird ein Grundstück verkauft oder In einem weiteren Schritt wurde das Landeigentum
Andreas Tietz, Richard Neumann, Steffen Volkenand vererbt, so wird der neue Eigentümer mit Namen solcher Eigentümer zusammengefasst, die gemein-
und Anschrift auf dem vorhandenen Grundbuchblatt samen Haushalten oder wirtschaftlich zusammen-
Thünen Report 85 eingetragen. Ein eindeutiger persönlicher Identifi- gehörigen Unternehmen angehören. Zusätzlich
kator (wie z. B. die Steuernummer) wird dabei nicht wurden landwirtschaftliche Haushalte und Unter-
Andreas Tietz, Richard vergeben. Dies führt dazu, dass einem Eigentümer nehmen anhand von Förderdaten identifiziert.
Neumann, Steffen Volkenand verschiedene Grundstücke in derselben Gemeinde Hierbei zeigte sich, dass das ALKIS viele veraltete
(2021): Untersuchung der
oder anderswo gehören können, die Eigentümer und unvollständige Eigentümerdaten enthält. Nur
Eigentumsstrukturen
von Landwirtschaftsfläche in
informationen sich jedoch z. B. aufgrund abweichen- eine Flurbereinigung bewirkt eine flächendeckende
Deutschland. der Schreibweisen oder unterschiedlicher Anschriften Erneuerung des Grundbuchs und ordnet jedem
Thünen Report 85 unterscheiden. Und wenn sich ein Name aufgrund von Eigentümer im Verfahrensgebiet ein Grundbuch-Wissenschaft erleben 2021/1 FORSCHUNG 7
Flächenanteil an der
Landwirtschaftsfläche nach
Eigentümerkategorie in den
Stichprobengemeinden
Gebiets- und andere
Körperschaften
Nichtlandwirtschaftliche
natürliche Person
Landwirtschaftlicher
Haushalt/Betrieb
Nichtlandwirtschaftliches
Unternehmen
Unbekannt
4.000 ha
2.000 ha
blatt zu. Ohne Flurbereinigung steigt die Zahl unter-
schiedlicher Eigentümereinträge mit der Zeit immer
mehr an. Die in EigLanD untersuchten Gemeinden
weisen – trotz ähnlicher Flächengröße (2.000 bis
4.000 ha Landwirtschaftsfläche) – zwischen 92 und
10.966 unterschiedliche Eigentümereinträge auf.
Mit Hilfe der Algorithmen kann die Zahl reduziert
werden, sofern die Eigentümerinformationen voll-
ständig sind. In neun Stichprobengemeinden fehlen 100 km
Anschriften jedoch (fast) vollständig, sodass auch
keine Aggregation der wirtschaftlichen Zusam-
mengehörigkeit erfolgen konnte. Der aufbereitete Nichtlandwirtschaftliche Unternehmen spielen mit
Datensatz mit 50 Gemeinden enthielt immer noch durchschnittlich 1,4 % Eigentumsanteil hingegen
zwischen 71 und 3.255 wirtschaftlich zusammen nur eine geringe Rolle.
gehörige Eigentümer pro Gemeinde. Ungefähr zwei Drittel der Landwirtschaftsfläche
gehören Grundeigentümern, die ihren Wohn- bzw.
Ergebnisse Firmensitz innerhalb der ausgewerteten Gemeinde
Die Auswertung zeigt, dass die Eigentumsver- haben; weitere 11 % wohnen in angrenzenden
hältnisse zwischen den Gemeinden teilweise sehr Nachbargemeinden. Nur etwa 0,1 % an der Land-
große Unterschiede aufweisen. Im Durchschnitt wirtschaftsfläche steht im Eigentum ausländischer
aller untersuchten Gemeinden entfallen ca. 80 % Eigentümer.
der Landwirtschafts fläche auf natürliche Perso- Im Durchschnitt aller untersuchten Gemeinden
nen. Je nach Gemeinde liegt der Eigentumsanteil liegt der Eigentumsanteil des jeweils größten Flä-
in einer breiten Spanne zwischen 30 % und 98 %. cheneigentümers bei knapp 10 % der gesamten
Durchschnittlich 10 % (zwischen 2 % und 30 % Landwirtschaftsfläche der Gemeinde. Der Maximal-
pro Gemeinde) lassen sich Gebiets- und sonstigen wert über alle untersuchten Gemeinden hinweg lag
Körperschaften (Bund, Land, Kommunen, Kirchen, bei 35 %.
Zweckverbänden usw.) zuordnen, weitere 10 % den Diese Zahlen stellen eine Momentaufnahme dar
Unternehmen des privaten Rechts. und sind nicht repräsentativ. Mit der im Projekt entwi-
Fast die Hälfte der Flächen, die im Eigentum von ckelten Methodik können ALKIS-Daten weitgehend
Privatpersonen und -unternehmen stehen, gehört automatisiert aufbereitet werden. In Anbetracht der
nichtlandwirtschaftlichen natürlichen Personen. Es großen Variationsbreite innerhalb der Gemeinden
ist anzunehmen, dass ein großer Teil davon Perso- müsste aber eine wesentlich größere Stichprobe
nen sind, die früher die Flächen selbst bewirtschaf- gezogen werden, um räumlich differenzierte Aussa-
tet und den Betrieb inzwischen aufgegeben haben, gen zur Entwicklung der Landeigentumsstrukturen
oder deren Nachkommen. Auch hier gibt es große statistisch absichern zu können. FI
Unterschiede zwischen den untersuchten Gemein-
den, die Spannweite reicht von 13 % bis 71 %. KONTAKT: andreas.tietz@thuenen.de8 MENSCHEN & MEINUNGEN
»Möglicherweise ein einziger
Fruchtkörper…«
Ein Gespräch über das Eschentriebsterben
Noch ist die Gemeine Esche eine der häufigsten Laubbaumarten in Deutschland
und liefert hochwertiges Holz. Doch ein Pilz ist zur existenziellen Bedrohung für
diese Baumart in ganz Europa geworden. Ben Bubner vom Thünen-Institut für
Forstgenetik geht der Frage nach, wie die Esche gerettet werden kann.
Seit 20 Jahren ungefähr wird in Deutschland Warum ist dieser Pilz bei uns so aggressiv, wo
das Eschentriebsterben beobachtet. Was ist da er doch in seinem asiatischen Herkunftsgebiet
passiert? offenbar harmlos ist?
Da ist ein Pilz aus dem Fernen Osten nach Europa Der Unterschied ist, dass der Pilz auf der Mandschu-
eingeschleppt worden. Das Falsche Weiße Stängel- rischen Esche nur die Blätter befällt. Bei der heimi-
becherchen wächst dort, ohne Schaden anzurichten, schen Gemeinen Esche hingegen dringt der Pilz von
auf der Mandschurischen Esche. Bei uns ist er auf die den Blättern über den Blattstiel in den Trieb ein. Und
einheimische Esche übergegangen und führt zum dort führt der Pilz zum Absterben des Kambiums,
Absterben der Bäume. In Deutschland hat er sich dem lebenden Gewebe unter der Rinde. Als Folge
von 2002 bis 2008 aus Mecklenburg-Vorpommern vertrocknen die Triebe.
bis nach Süddeutschland sehr schnell verbreitet.
Welche Gegenmaßnahmen sind besonders
Auf welchem Wege wurde der Erreger aussichtsreich?
eingeschleppt? Ein aussichtsreicher Weg basiert auf der Beobach-
Das ist nicht genau bekannt. Irgendwie ist mal kran- tung, dass in stark befallenen Beständen immer
kes Pflanzenmaterial aus Asien zu uns gekommen wieder Bäume auftreten, die gesund bleiben. Und
– sei es über Handel, über eine Baumschule oder wir vermuten, dass diese Resistenz erblich bedingt
über einen botanischen Garten. Genetische Unter- ist. Deshalb haben wir resistente Eschen selektiert,
suchungen haben gezeigt, dass es nur zwei Haplo- durch Pfropfung vermehrt und in Samenplantagen
typen waren, die ursprünglich eingeführt worden gepflanzt. Und die Hoffnung ist, dass diese Bäume
sind. Das bedeutet, dass möglicherweise ein einzi- dann Saatgut mit erhöhter Resistenz gegenüber
ger Fruchtkörper das Eschentriebsterben in Europa dem Eschentriebsterben produzieren.
ausgelöst hat.
Gibt es neben der genetischen Resistenz noch
Wie wird es mit der Esche weitergehen, wenn andere Ansätze zur Bekämpfung der Krankheit?
keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden? Ja, wir beobachten zum Beispiel, dass das Zusam-
Ein Großteil der erwachsenen Eschen wird wohl menleben eines großen Organismus mit seinen Mik-
absterben und es ist zu befürchten, dass die Esche als roorganismen – wir nennen es das Mikrobiom – zu
Forstbaumart ausfällt. Aber sie wird nicht ganz aus- einer gewissen Widerstandsfähigkeit gegenüber
sterben, weil z. B. bei einzeln stehenden Parkbäumen Stress führt. In einem Forschungsprojekt haben wir
der Infektionsdruck nicht so hoch ist wie im Wald. auf toleranten Bäumen andere MikroorganismenWissenschaft erleben 2021/1 MENSCHEN & MEINUNGEN 9
Ben Bubner mit einer
jungen Esche im
Institutsgewächshaus.
gefunden als auf anfälligen. Und dann haben wir Warum holt man nicht einfach die Mand-
nachgewiesen, dass bestimmte Mikroorganismen schurische Esche nach Deutschland?
von den toleranten Bäumen das Wachstum des In allererster Linie wollen wir ja unsere heimische
Schaderregers hemmen. Eine mögliche Anwendung Esche Fraxinus excelsior retten und eben nicht
wäre eine Tinktur mit diesen Mikroorganismen, durch eine andere Baumart ersetzen. Denkbar
in die die Sämlinge in der Baumschule eingetunkt wären auch Kreuzungen zwischen der Mand-
werden. schurischen und der heimischen Esche. Das wird
aber aus Naturschutzgründen im Moment nicht
Könnte man die Abwehrkraft der Bäume auch gemacht. Das wäre eine Alternativstrategie, wenn
durch eine Impfung stärken? die Gemeine Esche anders nicht erhalten werden
Eine klassische Impfung ist bei Bäumen nicht mög- kann.
lich, denn sie haben ja kein Immunsystem. Aber
wir forschen an einem Prozess, der als Priming, Gibt es einen Zusammenhang mit dem
Prägung, bezeichnet wird. Dabei wird ein junger Klimawandel?
Baum Reizen ausgesetzt, die zu chemischen oder Einen direkten Zusammenhang mit dem Klimawan-
epigenetischen Änderungen führen, die es dem del sehe ich nicht. Es besteht eher ein Zusammen-
Baum ermöglichen, bei einem späteren Befall seine hang mit der Globalisierung.
Verteidigungsmechanismen schneller zu aktivieren.
Im Gegensatz zu einer Immunisierung ist dieser Reiz Wann könnten resistente Eschen in bedarfs-
nicht der Schaderreger selber, sondern ein anderer gerechten Mengen zur Verfügung stehen?
Mikroorganismus oder ein chemischer Stoff. So ist Die erste Samenplantage mit Herkünften aus Meck-
die Entwicklung einer Art Beize denkbar, die in der lenburg-Vorpommern ist fast vollständig gepflanzt.
Baumschule angewendet wird. In den nächsten drei Jahren werden weitere Samen-
plantagen mit resistenten Genotypen aus ganz
Warum setzt man keine herkömmlichen Deutschland angelegt. Diese Bäume könnten nach
Fungizide gegen diesen Pilz ein? 20 Jahren in größeren Mengen fruktifizieren, sodass
Es hat sich in der Vergangenheit gezeigt, dass man mit dem Saatgut dann widerstandsfähigere
durch Pilze verursachte Baumkrankheiten im Wald Bestände anlegen kann.
praktisch nicht durch Fungizide bekämpft werden
können. Und deswegen stand diese Methode nie- Herr Bubner, vielen Dank für dieses Gespräch. HP
mals zur Debatte.10 FORSCHUNG
Reste rein – Kosten runter
Wie sich biotechnische Produktionsprozesse durch alternative
Stickstoffquellen verbilligen lassen
Ein Baustein zum Erreichen einer klimaneutralen Wirtschaft ist die verstärkte
Nutzung nachwachsender anstelle fossiler Rohstoffe. Hierfür spielen biotechno-
logische Prozesse eine maßgebliche Rolle – nur sind sie relativ teuer. Ein we-
sentlicher Kostenfaktor ist in vielen Fällen die stickstoffhaltige Nährstoffquelle
Hefeextrakt, die Mikroorganismen zum Leben und Wachsen benötigen. Doch es
gibt preiswertere Alternativen.
Nachwachsende Rohstoffe sind in zahlreichen nischen Prozess die gewünschte Verbindung herge-
Strategien zum Umbau unserer Wirtschaftssys- stellt wird, meist nur zu rund 5 - 20 % dieser Menge
teme hin zu einer klimaneutralen Bioökonomie ein eingesetzt, jedoch sind die Kosten aufgrund des
Schlüsselfaktor. Dies gilt insbesondere im Bereich hohen Hefeextraktpreises mitunter ähnlich hoch
der Herstellung von Grundstoffen und Materialien wie die der Kohlenstoffquelle. Das hat auch entspre-
der chemischen Industrie, wie Ausgangsstoffe für chend große Auswirkungen auf die Gesamtkosten
Kunststoffe, Wasch- und Reinigungsmittel, Farben der Prozesse.
und Lacke und vieles mehr.
Viele dieser Stoffe lassen sich mit Hilfe von Proteinreiche Nebenprodukte als Alternative
lebenden Mikroorganismen – Bakterien und Pilzen – Bei zahlreichen technischen Verfahren fallen kosten-
in biotechnischen Prozessen herstellen. Zum Leben günstig proteinreiche Reste als Nebenprodukte an,
und Wachsen benötigen die Mikroorganismen die ebenfalls als komplexe Stickstoffquelle genutzt
aber, wie auch wir Menschen, zahlreiche Nährstoffe. werden könnten. Zwei davon wurden nach umfang-
Dazu zählen Kohlenhydrate, Vitamine und Spu- reichen Analysen als besonders geeignet identifiziert:
renelemente sowie insbesondere auch komplexe Rapsextraktionsschrot aus der Rapsöl-/Biodieselher-
Stickstoffquellen, die Aminosäuren und Nukleotide stellung und Trockenschlempe (DDGS, Dried Des-
enthalten. Sie sind essenziell und können in biotech- tillers Grains with Solutes) aus der Herstellung von
nologischen Produktionsprozessen nicht einfach Bioethanol. Ohne Weiteres können diese jedoch
weggelassen werden. nicht als Ersatz für Hefeextrakt verwendet werden, da
die Mikroorganismen Schwierigkeiten haben, an die
Hefeextrakt als komplexe Stickstoffquelle wertvollen Nährstoffe, vor allem die Aminosäuren,
Hauptsächlich wird Hefeextrakt als diese kom- zu kommen. Im Prozess führt das zu schlechter Aus-
plexe Stickstoffquelle aus eigens dafür gezüchteten beute, Produktkonzentration und Produktivität.
Hefen verwendet. Neben Peptiden und freien Ami- Mit etwas Hilfestellung in Form einer vorgela-
nosäuren enthält Hefeextrakt auch viele wichtige gerten chemischen Hydrolyse lässt sich jedoch die
Vitamine und Spurenelemente. Mit Hefeextrakt Zugänglichkeit der wertvollen Nährstoffe deutlich
als Stickstoffquelle lassen sich in biotechnischen erhöhen. Obwohl dieser Vorbehandlungsschritt
Produktionsprozessen maximale Ausbeuten, End- zusätzliche Kosten verursacht, liegt der Preis der
konzentrationen und Produktivitäten erreichen. alternativen Stickstoffquellen – bei gleichem Stick-
Hefeextrakt ist aber auch teuer, er kostet je nach stoffgehalt und hochgerechnet auf eine technische
Güte etwa 6 - 10 €/kg. Zwar wird Hefeextrakt im Anlage – trotzdem nur bei rund 10 - 20 % des Hefe-
Vergleich zur Kohlenstoffquelle, aus der im biotech- extrakts. Sie sind also 80 - 90 % günstiger!Wissenschaft erleben 2021/1 FORSCHUNG 11
T1
Prozesswasser
M2
F1 MW1 F2 gemahlenes M3
M1 Rapsschrot T2
P1
Rapsschrot Mühle F3 H2SO4
P2
Mischtank
M5 M4
P3
R2 T4
R1
D1
Hydrolyse- Reaktor
Prozesswasser
P7
Ca(OH)2
R3
Neutralisationstank
P4 P6 M8 Verfahrensfließbild einer
M6 F5
Anlage zur Gewinnung von
M9 Rapsschrothydrolysat. Der
Z1 P5 Prozessabschnitt zur
M12 Erwärmung des Hydrolyse
P8 reaktors R2 ist in rot dargestellt.
F4 W1 D = Dampfdruckerzeuger
M7 T6
T3 F = Förderer
M10
P9 M = Massenstrom
Z2 Rapsschrot-
Reste T5 hydrolysat MW = Mahlwerk
Rapsschrot P = Pumpe
Recycling R = Reaktor
CaSO4 F6
Entsorgung T = Tank
M11 Bioprozess
Verbrennung/ W = Wärmetauscher
Energiegewinnung
Z = Zentrifuge
Einfach nur hydrolysieren reicht aus? Was ist mit den Kosten?
Leider ist es nicht so einfach. Durch die chemi- Anhand der Laborergebnisse wurde eine überschlä-
sche Hydrolyse mit konzentrierter Schwefelsäure gige Rechnung durchgeführt. Dazu wurden die
werden einige wichtige Inhaltsstoffe zerstört, so Kosten der Hydrolysate für eine technische Anlage
die Aminosäure Tryptophan und Vitamine. Wird hochgerechnet und mit der Verwendung von
nun Hefeextrakt im biotechnischen Prozess durch Hefeextrakt in literaturbekannten Wirtschaftlich-
die hydrolysierten Nebenprodukte ersetzt, müssen keitsbetrachtungen zur D- und L-Milchsäure sowie
diese Stoffe dann in dem Maße zugegeben werden, 1,3-Propandiol verglichen. Je nach Literaturquelle
wie es die Mikroorganismen benötigen. Dies ist für und Produktreinheit ergeben sich für die Milchsäu-
den jeweiligen Prozess zu überprüfen. reherstellung mit Hydrolysaten Kostenreduktionen
Dies wurde für verschiedene technisch relevante von rund 15 - 30 % (in Ausnahmefällen 50 %) im
biotechnische Prozesse getan. Für die Herstellung Vergleich zur Verwendung von Hefeextrakt. Für die
von L- und D-Milchsäure, Ausgangsstoffe für den 1,3-Propandiolproduktion können die Kosten um
derzeit wichtigsten biobasierten Kunststoff Poly- etwa 10 - 15 % gesenkt werden.
milchsäure, konnte für beide Prozesse Hefeextrakt
vollständig durch hydrolysiertes Rapsschrot und Günstigere Bioprozesse sind möglich
die Zugabe geringer Mengen an Tryptophan und Die Untersuchungen zeigen, dass die Verwendung
B-Vitaminen ersetzt werden, ohne dass Einbußen kostengünstiger komplexer Stickstoffquellen ohne
in der Ausbeute, der Produktkonzentration oder Einbußen in der Prozesseffizienz möglich ist. Dies
der Produktivität auftraten. Bei der Herstellung von stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Kosten-
1,3-Propandiol, eine Komponente für biobasierte senkung in biotechnischen Prozessen dar, um auf
Textil- und Teppichfasern, konnte bislang immerhin Basis von nachwachsenden Rohstoffen günstiger
80 % des Hefeextraktes ersetzt werden. Hydroly- wichtige chemische Ausgangsstoffe herzustellen.
sierte Trockenschlempe liefert übrigens praktisch Sicher können noch viele andere Bioprozesse auf
dieselben Ergebnisse. Der Ersatz von Hefeextrakt diese Weise rentabler gestaltet werden. Es gibt also
für die Prozesse zur Herstellung von Erythrit sowie noch viel zu tun. UP
3-Hydroxypropionaldehyd ist bislang noch nicht
zufriedenstellend gelungen. KONTAKT: anja.kuenz@thuenen.de12 FORSCHUNG
Hecken als Klimaschützer
Neue Thünen-Studie belegt das große Klimaschutzpotenzial
von Heckenanpflanzungen
Sie sind wichtige Strukturelemente in der Agrarlandschaft, verbinden Biotope,
beugen Erosion vor und erhöhen die Artenvielfalt. Doch Hecken können noch
mehr: Neu angepflanzt haben sie ein großes Potenzial für den Klimaschutz.
Eine auf Ackerland neu angepflanzte Hecke von aller Hecken in Deutschland beseitigt, meist durch
720 m Länge und 4 m Breite kann im Laufe von Flurbereinigungsmaßnahmen.
mehreren Jahrzehnten die gesamten Treibhausgas- In der Landwirtschaft und aus landwirtschaftlich
emissionen kompensieren, die eine in Deutschland genutzten Böden entstehen in Deutschland etwa
lebende Person innerhalb von 10 Jahren emittiert. 12 % der gesamten deutschen Treibhausgasemissi-
Das zeigen Berechnungen, die am Thünen-Institut onen. Wie notwendig es ist, den Ausstoß von Treib
für Agrarklimaschutz im Rahmen einer Metastudie hausgasen konsequent zu reduzieren, haben uns die
durchgeführt wurden. Durch die Einlagerung von Extremwetterereignisse dieses Sommers wieder ein-
Kohlenstoff in die Biomasse der Hecke und als Humus drücklich vor Augen geführt. Die meisten landwirt-
im Boden können neue Hecken Kohlendioxid (CO₂) schaftlichen Emissionen kommen als Methan aus dem
aus der Atmosphäre aufnehmen, binden und damit Verdauungstrakt von Rindern und als Lachgas durch
klimaunschädlich machen. die Düngung von Äckern und Grünland. Viele dieser
Für die Forschenden ergab sich ein überra- Emissionen sind schwer oder gar nicht vermeidbar,
schendendes Bild: Pro Hektar wird in einer Hecke weil sie aus biologischen Prozessen stammen. Zusätz-
im langjährigen Mittel fast genauso viel Kohlenstoff lich werden große Mengen Kohlendioxid durch die
gebunden wie in Wäldern. Dies kann mit der hohen landwirtschaftliche Nutzung von Moorböden emit-
Dichte an Ästen und Zweigen in Hecken und den tiert. Der Landwirtschaftssektor kann seinen Beitrag
guten Wuchsbedingungen in der Agrarlandschaft zum Klimaschutz also nur erreichen, wenn an anderer
Untersuchung einer
erklärt werden. Besonders viel Kohlenstoff wird Stelle Emissionen wieder kompensiert werden. Dazu
Haselhecke bei Nienburg/ auch in den Wurzelstöcken der Hecken gebunden. können Hecken dienen. Eine Kommune mit 5.000
Saale, Sachsen-Anhalt. In den letzten 60 Jahren wurde aber fast die Hälfte Einwohnern kann zum Beispiel die mit dem Milch-
konsum verbundene Treibhausgasemission von zehn
Jahren durch das Pflanzen von sechs Hektar Hecken
und Feldgehölzen kompensieren.
Nur Neuanpflanzungen zählen
Die größte Wirkung für den Klimaschutz entfal-
ten Hecken, wenn sie auf Ackerböden angepflanzt
werden. Denn hier wird Kohlenstoff nicht nur in
der Biomasse, sondern auch im Boden als Humus
gebunden. Es sind allerdings nur neu angepflanzte
Hecken, die klimawirksam sind, denn mit ihrer
zunehmenden Biomasse erhöhen sie die Kohlen-
stoffspeicherung in der Landschaft. Dieser Kohlen-
stoffspeichereffekt kann deshalb auch nur einmalWissenschaft erleben 2021/1 FORSCHUNG 13
Auf den Stock setzen
Zusätzlicher Kohlenstoffvorrat
Seitlicher Rückschnitt
Langjähriger mittlerer Kohlenstoffspeicher
Oberirdische Biomasse
Wurzeln Abbildung 1
Schematische Übersicht zur
Bindungsleistung von
Humus
Kohlenstoff in Hecken in
0 10 20 30 40 50 Abhängigkeit von der Zeit
Jahre seit der Heckenpflanzung nach Heckenpflanzung.
angerechnet werden, auch wenn es etwa 20 Jahre duktion erreichen wollen. Doch warum bleiben das
dauert, bis eine Hecke aufgewachsen ist. Im Boden meist nur Pläne? Häufig ist gerade die Langlebig-
kann es sogar noch länger dauern, bis die erhöhten keit dieser Strukturelemente ein Pferdefuß. Hecken
Humusvorräte ein neues Gleichgewicht erreicht stehen unter besonderem Schutz; einmal gepflanzt,
haben und nicht weiter steigen (Abbildung 1). lassen sie sich nicht so schnell wieder entfernen.
Neben dem Klimaeffekt schützen Hecken den Zwar bleiben dadurch die Kohlenstoffbindung und
Boden vor Erosion und haben eine kühlende Wir- der Klimaschutzeffekt bestehen. Die Flächenbesit-
kung. Ein Dürresommer richtet in einer heckenrei- zer verlieren aber an Flexibilität – und werden bisher
chen Agrarlandschaft weniger Schaden an. Von auch im Unklaren gelassen, ob neue Hecken weiter-
Hecken profitieren auch viele Tiere und Pflanzen, für hin als landwirtschaftliche Nutzflächen gelten und
die Hecken Lebensraum und Verbindungsglied zwi- damit förderfähig bleiben.
schen Biotopen sind. Darüber hinaus fehlt es an Absatzmärken für den
Trotz dieser vielfältigen Leistungen sind in den entstehenden Strauchschnitt. Hecken müssen alle 8
letzten Jahrzehnten kaum neue Hecken gepflanzt bis 12 Jahre abschnittsweise auf den Stock gesetzt,
worden. Dafür gibt es verschiedene Gründe. Ein also radikal zurückgeschnitten werden, um ihre Funk-
Grund ist der Förderdschungel, der viele Bewirt- tionen zu erhalten. Durch die Nutzung des anfallen-
schafterinnen und Bewirtschafter von land- den Strauchschnitts als erneuerbare Energiequelle,
wirtschaftlichen Flächen überfordert. In jedem z. B. als Holzhackschnitzel, könnte der Klimaschutz-
Bundesland gibt es andere Programme mit anderen effekt von Hecken sogar noch vergrößert werden. Im
Anforderungen und Angeboten. Es reicht auch nicht, Moment fehlen dazu aber entsprechende regionale
wenn nur die Anlage von Hecken gefördert wird. Ihre Nutzungskonzepte.
Pflege muss genauso in die Förderung einbezogen
werden. Helfen können Landschaftspflegeverbände, Viel Effekt auf wenig Fläche
von denen einige schon »schlüsselfertige« Hecken Die Thünen-Studie zeigt: Um die in den letzten
anbieten. Daneben setzen sich auch Jagdverbände 60 Jahren gerodeten Hecken wieder neu anzupflan-
seit langem für eine reicher strukturierte Agrarland- zen, würden nur 0,3 % der landwirtschaftlichen
schaft ein. Fläche benötigt. Damit ließen sich die ausgeräumten
Agrarlandschaften wieder einräumen und gleich-
Langlebigkeit hat Vor- und Nachteile zeitig 10 Millionen Tonnen CO₂ klimaunschädlich
Die neue Thünen-Studie könnte solchen Initiativen binden. Im Agrarbereich gibt es kaum eine Klima-
Rückenwind geben. Denn nun wird es erstmals mög- schutzmaßnahme, mit der auf so wenig Fläche so
lich, die Klimaschutzleistung von neuen Hecken zu viel Effekt erzielt werden kann. MW
quantifizieren. Es gibt schon erste Firmen, die mit
Heckenanpflanzungen CO₂-Neutralität ihrer Pro- KONTAKT: axel.don@thuenen.de14 MENSCHEN & MEINUNGEN
»Die Netze für Wale
wahrnehmbarer machen«
Ein Gespräch über intelligente Möglichkeiten, Beifänge von
Schweinswalen zu vermeiden, und die Rolle der Fischer dabei
Schweinswale sind die einzige in deutschen Gewässern heimische Walart und
in ihrem Bestand stark gefährdet. Stellnetze der Küstenfischerei stellen eine
große Gefahr für sie dar, denn als luftatmende Säugetiere können sie sich darin
verfangen und ertrinken. Zu dieser Problematik arbeiten am Thünen-Institut für
Ostseefischerei Isabella Kratzer, die Netze modifiziert hat, und Fanny Barz, die
soziologische Aspekte untersucht hat.
Frau Kratzer, warum sind Stellnetze eine Gefahr schen Eigenschaften von Stellnetzen betrachtet
für die Schweinswale? und festgestellt, dass es völlig egal ist, ob Nylon
IK: Schweinswale senden ein akustisches Signal aus, faden oder etwa Stahlfaden – sie werfen quasi kein
das reflektiert wird. Anhand dieses Echos orientie- Echo zurück. Als Nächstes haben wir die Echos von
ren sie sich. Stellnetze bestehen aus dünnen Nylon- Kugeln mit unterschiedlichen Materialeigenschaf-
fäden, die ein sehr schwaches Echo zurücksenden. ten analysiert und festgestellt, dass Acrylglas-
Schweinswale können die Netze zwar wahrnehmen, Kugeln ein großes Echo im Verhältnis zu ihrem
aber sie verstehen nicht, dass diese ein undurch- Umfang zurückwerfen. Wir haben also kleine,
dringliches Hindernis sind. transparente Acrylglas-Kügelchen, etwa so groß
wie eine Kichererbse, in regelmäßigen Abständen
Frau Barz, wie erleben denn die Fischer diesen in die Netze eingeklebt.
ungewollten Beifang?
FB: Für sie ist es das, was wir eine »kritische Situa- Das klingt sehr aufwändig. Gibt es Möglichkeiten,
tion« nennen. Da wird eine Routine durchbrochen, das zu automatisieren?
die verarbeitet oder reflektiert werden muss – auch IK: Bisher haben wir ausschließlich Prototypen
emotional. Erschwerend ist es, wenn Schweinswal für einen ersten Fischereiversuch hergestellt. Das
kälber involviert sind. waren zwei Kilometer lange Netze, womit fünf
Menschen zwei Wochen lang beschäftigt waren.
Wie ist das mit Seevögeln oder anderen Das geht natürlich nicht, wenn man das im großen
Beifängen? Stil machen will. Wir sind schon in Kontakt mit ver-
FB: Unsere Untersuchungen deuten darauf hin, schiedenen Netzherstellern und Textilforschungs-
dass Seevogelbeifang, wenn er vorkommt, von den instituten und versuchen einen Weg zu finden,
Fischern* eher als Teil der Routine gesehen und in das Perlennetz halb- oder vollautomatisch herzu-
den Arbeitsalltag integriert wird. Das ist für die meis- stellen. Für neue Fertigungsideen sind wir da sehr
ten nicht so schwerwiegend wie der Beifang von offen.
Schweinswalen.
Wie waren die Versuchsergebnisse mit dem
Frau Kratzer, sie haben eingangs gesagt, die modifizieren Netz?
Netze sind schwer erkennbar für die Wale. Was IK: Wir haben einen ersten Pilot-Versuch in der Stein-
*In der zugrundeliegenen
Untersuchung wurden
ist denn der Clou an ihrem neuen Netz? butt-Fischerei im Schwarzen Meer durchgeführt,
nur Fischer und keine IK: Man muss die Netze für die Wale wahrnehm da dort die Schweinswal-Beifangrate zwar niedrig
Fischerinnen befragt. barer machen. Zunächst haben wir die akusti- ist, aber immer noch höher als in der Ostsee. DabeiSie können auch lesen
