"Man muss dem Mais zugutehalten, dass er nach der Kartoffel das nützlichste Geschenk darstellt, das die Neue Welt der Alten bescherte", schrieb der französische Agrarexperte Antoine Paramentier 1784. Damals dürfte er dabei nur an die klassischen Qualitäten des Gewächses als Nahrungsmittel und Viehfutter gedacht haben. Doch inzwischen hat der Mais als Energielieferant eine weitere erfolgreiche Karriere gemacht. Wenn man den gesamten oberirdischen Teil der Pflanze kleinhäckselt und durch Milchsäuregärung haltbar macht, kann man diese so genannte Silage nicht nur als Rinderfutter verwenden. Sie lässt sich auch sehr gut in einer Biogasanlage einsetzen, um brennbares Methan zu gewinnen.

Das grüne Multitalent liefert dabei relativ hohe Erträge. Kein Wunder also, dass die Anbaufläche so stark zugenommen hat. Mit etwa 2,5 Millionen Hektar nehmen Maisfelder zur Produktion von Viehfutter und Energie in Deutschland inzwischen etwa 20 Prozent der gesamten Ackerfläche ein. Meterhohe Halme, wohin man schaut. Doch das Geschenk aus der Neuen Welt hat durchaus seine Tücken. Ökologen befürchten, dass der massive Anbau von Mais, Raps und anderen Energiepflanzen für die Kulturlandschaft und ihre Artenvielfalt zum Problem werden könnte.

Feldlerche
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Besonders für die Feldlerche hat eine Ausweitung des Energiepflanzenanbaus laut aktuellen Studien fatale Folgen. Zwar waren die Gelege in untersuchten Feldern verschiedener Pflanzenarten zunächst etwa gleich groß. In Maiskulturen wurden aber weniger Küken pro Nest flügge. Forscher führen das darauf zurück, dass plündernde Feinde in einem solchen lockeren Bestand einen besseren Zugang zum Nest haben. Ihrer Einschätzung nach sind Maisäcker für Feldlerchen demnach geeignete, aber ziemlich riskante Lebensräume. Eine weitere Zunahme des Anbaus könne die in Europa ohnehin schon stark geschrumpften Bestände dieser Vögel daher weiter in Bedrängnis bringen.

Intensiv, intensiver, Bioenergie

"Die zusätzliche Nutzung der Biomasse als Energiequelle hat zu einer weiteren Intensivierung der Landwirtschaft geführt", sagt Stefan Klotz vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Halle. Der Vormarsch von Mais und Co. verstärkt damit einen Trend, der in Europa schon seit Jahrzehnten zu beobachten ist. So bieten viele Agrarlandschaften inzwischen ein ziemlich monotones Bild: große Parzellen, wenig verschiedene Feldfrüchte, kaum noch Hecken oder blütenreiche Säume dazwischen. Viele Wiesen und Weiden sind zu Äckern umgebrochen worden. Und die Menge an Dünger und Pestiziden, die darauf zum Einsatz kommen, hat stark zugenommen.

Stefan Klotz und seine Kollegen interessieren sich dafür, welche Folgen das alles für die Artenvielfalt hat. Mit Hilfe von Luftbildern und Vegetationsdaten haben sie beispielsweise verfolgt, wie sich eine vier Quadratkilometer große Fläche in der Nähe von Friedeburg in Sachsen-Anhalt zwischen den Jahren 1953 und 2000 entwickelt hat. Klarer Befund: Die Landschaft ist einheitlicher geworden. Und das ging zu Lasten der Ackerwildkräuter vom Klatschmohn bis zur Kornblume. Wuchsen auf den 100 Quadratmeter großen Probeflächen der Forscher im Jahr 1957 im Durchschnitt noch 20 solche Pflanzenarten, waren es 1979 nur noch 14.

Es ist aber nicht nur der fehlende Abwechslungsreichtum, unter dem die Pflanzenvielfalt intensiv genutzter Agrarlandschaften leidet. Auch der verstärkte Einsatz von Mineraldünger spielt dabei eine Rolle. Der führt nämlich dazu, dass speziell angepasste Überlebenskünstler von Allerweltsarten verdrängt werden. So haben Stefan Klotz und seine Kollegen auf etlichen ihrer Untersuchungsflächen festgestellt, dass Stickstoff-Fans wie die Große Brennnessel auf dem Vormarsch sind. "Zu den Verlierern gehören dagegen Arten nährstoffarmer Lebensräume wie das Sommer-Adonisröschen", berichtet der Ökologe.

Dabei erfasst der Schwund keineswegs nur die Pflanzenwelt. In einem großen europäischen Projekt haben Stefan Klotz und seine Kollegen den Artenreichtum von 25 Agrarlandschaften zwischen Frankreich und Estland unter die Lupe genommen. Außer Pflanzen haben sie dabei auch Insekten, Spinnen und Vögel miteinbezogen. Und bei allen zeigte sich ein klarer Trend: Je weniger Hecken, kleine Waldinseln und andere nicht landwirtschaftlich genutzte Lebensräume eine Landschaft zu bieten hatte, umso geringer war ihre Artenvielfalt. Vögel reagierten zudem genau wie Pflanzen empfindlich auf eine starke Düngung. "Wir haben in unseren Studien nicht untersucht, wie groß speziell der Anteil der Bioenergie am Verlust der Artenvielfalt ist", betont der Forscher. Ganz sicher aber habe sie den Druck auf die Flächen und die darauf lebenden Tiere und Pflanzen weiter erhöht.

Stille über den Feldern

Zumal gerade Maisfelder für viele Tiere keineswegs ein idealer Lebensraum sind. Kiebitze zum Beispiel könnten darin eigentlich recht gute Nistplätze finden. Denn die Küken können zwischen den weit auseinanderstehenden Stängeln ungehindert herumlaufen und sind auf dem braunen Boden auch noch bestens getarnt. Zudem durchnässen sie nicht so schnell wie auf einer Wiese und sterben daher seltener an Unterkühlung. Das alles hilft allerdings wenig, wenn das Feld intensiv mit Unkrautbekämpfungsmitteln gespritzt wird. Denn mit den Wildkräutern verschwinden auch viele der Insekten und Spinnen, von denen sich die Jungvögel ernähren.

Mit dem gleichen Problem hat auch der Nachwuchs der Feldlerchen zu kämpfen. Diese Vögel haben zwar eigentlich ein Faible für Vegetation, die nicht höher als einen halben Meter ist. Trotzdem sehen sie Maisäcker keineswegs als No-Go-Areas, wie Karel Weidinger von der Palacký-Universität im tschechischen Olomouc und seine Kollegen bei einer Lerchenzählung auf polnischen, tschechischen und deutschen Feldern festgestellt haben. Sie wollten wissen, ob es einen Zusammenhang zwischen der Häufigkeit der Vögel, der Art der angebauten Feldfrucht und der Bestandsgröße gibt. Tatsächlich zeigten die Lerchen in allen drei Ländern die gleichen Vorlieben. Im Mai brüteten die meisten Paare in Getreidefeldern, vor allem wenn diese erst im Frühjahr eingesät worden waren. Möglicherweise ähneln die dortigen Bedingungen am ehesten denen in den Steppen, aus denen die Art ursprünglich stammt. Mit Rapsfeldern dagegen können die Tiere wenig anfangen. Dort ist die Vegetation während der Brutsaison extrem dicht und hoch – und damit aus Lerchen-Sicht so gut wie undurchdringlich. Da bietet ein Maisfeld mit seinen weiter auseinanderstehenden Stängeln immerhin etwas günstigere Bedingungen.

Maiswüste in Deutschland
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Was idyllisch aussieht, gleicht einer ökologischen Wüste: Maisfelder bieten nur wenigen Arten eine Heimat; zudem droht hier verstärkte Bodenerosion, wenn die Pflanzen noch klein sind.

Doch wie steht es um den Bruterfolg zwischen den hohen Halmen? Um das herauszufinden, haben Karel Weidinger und sein Kollege Libor Praus per Video Nester auf tschechischen Maisfeldern und auf anderen Äckern mit Zuckerrüben, Schlafmohn oder Getreide überwacht. Sie wurden Zeugen, wie die Vögel schon kurz nach der Saat Anfang Mai auf dem kahlen Boden von Maisfeldern zu brüten begannen und wie sie bis zum Schluss der Saison Ende Juli an dieser Kinderstube festhielten – auch wenn die Pflanzen dann mehr als zwei Meter über ihre Köpfe ragten. Doch diese Hartnäckigkeit hatte ihren Preis. Zwar waren die Gelege in allen untersuchten Feldern zunächst etwa gleich groß. In Maiskulturen wurden aber weniger Küken pro Nest flügge. Die Forscher führen das darauf zurück, dass plündernde Feinde in einem solchen lockeren Bestand einen besseren Zugang zum Nest haben. Ihrer Einschätzung nach sind Maisäcker für Feldlerchen demnach geeignete, aber ziemlich riskante Lebensräume. Eine weitere Zunahme des Anbaus könne die in Europa ohnehin schon stark geschrumpften Bestände dieser Vögel daher weiter in Bedrängnis bringen.

Mehr Mais, weniger Vögel

Ähnlich schlechte Nachrichten für die Vogelwelt haben auch einige Computersimulationen geliefert. Ein Team um Jeroen Everaars vom UFZ in Halle hat zum Beispiel die Auswirkungen der Bioenergie-Nutzung auf vier verschiedene Ackervögel durchgespielt. Zunächst schätzten die Forscher ab, wie gut sich 15 verschiedene Feldfrüchte als Restaurant und Kinderstube für die jeweilige Art eignen. Mit einem ökologischen Modell simulierten sie dann, wie sich die Präsenz dieser Pflanzen in der Landschaft unter verschiedenen Bedingungen verändert und wie viele Lebensräume den Tieren dann bleiben. Besonders für die Feldlerche hat eine Ausweitung des Energiepflanzenanbaus demnach fatale Folgen. Doch auch die virtuellen Bestände von Schafstelze und Grauammer schrumpften. Nur der Kiebitz konnte sich behaupten. Legten die Forscher im Computer zehn Prozent der Flächen still und verwandelten sie in gute Lebensräume mit vielen Wildkräutern, ließ sich der Rückgang zwar stoppen. Allerdings nur, solange der Anbau der Energiepflanzen nicht zu intensiv war und sich nicht zu viele Maisfelder in einer Region ballten.

Ähnliche Zusammenhänge haben auch Katharina Helming und ihre Kollegen vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung in Müncheberg gefunden. In einem ihrer Zukunftsszenarien für das Land Brandenburg haben sie die Trends der bisherigen Landnutzung ins Jahr 2025 fortgeschrieben. Das führte dazu, dass auf 29 Prozent ihrer virtuellen Felder Mais wuchs. In einem zweiten Szenario gehen die Forscher von einer stärkeren Subventionierung der Bioenergie aus. Prompt stieg der Maisanteil auf 49 Prozent – mit verheerenden Konsequenzen für einige Vogelarten. Die Feldlerche verlor dadurch mehr als 21 Prozent ihres Lebensraums, bei der Grauammer waren es sogar mehr als 28 Prozent.

Pestizide und Dünger verunreinigen das Wasser

Das war aber noch nicht alles. Neben der Artenvielfalt litt durch den Mais-Boom auch die Attraktivität der virtuellen Landschaft. Gleichzeitig stieg die Gefahr der Bodenerosion, da diese Felder erst relativ spät im Jahr eine schützende Vegetationsdecke entwickeln. Und weil mit dem Boden auch reichlich Dünger und Pflanzenschutzmittel in die Gewässer geschwemmt werden, dürfte eine Ausweitung des Maisanbaus nach Einschätzung der Forscher auch höhere Investitionen in die Wasserreinhaltung erfordern. Allerdings können andere Feldfrüchte in dieser Hinsicht durchaus ebenfalls zum Problem werden. Mit einem weiteren Computermodell haben Katja Bunzel vom Department Bioenergie des UFZ in Leipzig und ihre Kollegen abgeschätzt, welche Pestizidbelastung 253 kleine Bäche in Mitteldeutschland beim intensiven Anbau von Mais, Kartoffeln, Zuckerrüben, Raps, Wintergerste oder Winterweizen abbekommen. Daraus ließ sich dann das jeweilige Risiko für Wassertiere ableiten. Kartoffeln, Zuckerrüben und Raps schnitten noch schlechter ab als Mais. Aus Sicht der Pestizidbelastung könnte es nach Ansicht der Forscher daher günstiger sein, Mais zur Gewinnung von Biogas anzubauen statt Raps für Biodiesel.

Auch in Sachen Nährstoffbelastung stellen Wissenschaftler um Jikke van Wijnen von der Open University Heerten in den Niederlanden dem Treibstoff vom Acker kein gutes Zeugnis aus. Sie haben verschiedene Szenarien durchgespielt, in denen die Biodieselproduktion auf 10 bis 30 Prozent des derzeitigen Verbrauchs ansteigt und die dafür nötigen Pflanzen mal auf heutigem Agrarland und mal auf derzeit zu anderen Zwecken genutzten Flächen angebaut werden. Zum Vergleich haben sie ein Szenario ohne einen solchen Anstieg herangezogen.

Letzteres erwies sich für Europas Meere als echte Entlastung. Denn in diesem Fall griffen umwelt- und agrarpolitische Maßnahmen, die ihre Überdüngung verhindern sollen. Die von den Flüssen mitgebrachten Stickstoff- und Phosphormengen gingen dadurch bis zum Jahr 2050 deutlich zurück. Eine steigende Biodieselproduktion aber machte diese Einsparungen zunichte, die Nährstoffbelastung nahm sogar zu. Einen besonders starken Anstieg des Düngereintrags haben die Forscher für das Mittelmeer und das Schwarze Meer berechnet.

Experten streiten über Maßnahmen für die Zukunft

Was aber folgt aus all dem? Darüber gehen die Meinungen der Experten auseinander. So sieht die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) in der Nutzung der Bioenergie weiterhin einen viel versprechenden Ansatz. Ihren Kalkulationen zufolge könnte Deutschland seinen Primärenergiebedarf im Jahr 2050 zu gut einem Viertel aus einheimischer Biomasse decken. Den Löwenanteil soll dabei die Landwirtschaft liefern – mit Energie aus Gülle, Mist und Stroh, vor allem aber aus Energiepflanzen. Auch wenn man naturschutzfachliche Einschränkungen berücksichtige, könne deren Anbaufläche von 2,2 Millionen Hektar im Jahr 2015 auf bis zu vier Millionen Hektar im Jahr 2050 ausgedehnt werden.

"Der Anbau von speziellen Pflanzen, um aus der entstehenden Biomasse Energie zu gewinnen, ist ineffektiv. Dafür sind die Nebenwirkungen des Anbaus umso größer"
Stefan Klotz

Dabei denken die FNR-Experten allerdings nicht nur an klassische Arten wie Mais und Raps. Einige Hoffnung setzen sie zum Beispiel auf die Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum). Der Anbau dieses aus Nordamerika stammenden Korbblütlers ist derzeit noch relativ teuer und beschränkt sich in Deutschland daher auf wenige hundert Hektar. Dafür liefert das Gewächs aber unter guten Bedingungen Erträge und Methanausbeuten, die durchaus mit denen von Mais mithalten können – und das bei geringerer Erosionsgefahr und weniger Dünger und Pflanzenschutzmitteln. Zudem punktet das Gewächs mit gelben Blüten, das Bienen und andere Insekten in der relativ nahrungsarmen Zeit zwischen Juli und September mit Pollen und Nektar versorgt. Auch angesäte Wildpflanzen können nach Einschätzung der FNR ein interessantes Substrat für Biogasanlagen sein und so für mehr Vielfalt auf dem Acker sorgen. Unter Federführung der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau in Veitshöchheim entwickeln und testen Forscher derzeit verschiedene Mischungen von schnellwüchsigen Pflanzenarten, die dafür in Frage kommen (PDF).

Für Stefan Klotz vom UFZ löst das alles aber noch nicht das Grundproblem. Der Ökologe hält die Nutzung von Bioenergie nur dann für sinnvoll, wenn man sie aus ohnehin vorhandenen Abfallstoffen wie Gülle oder Mist erzeugt. Den Anbau von speziellen Energiepflanzen sieht er dagegen grundsätzlich skeptisch – schon weil diese mit Hilfe der Fotosynthese nur einen sehr geringen Teil der Sonnenenergie in ihrer Biomasse fixieren können. "Entsprechend ineffektiv ist es, aus der so entstehenden Biomasse Energie zu gewinnen", sagt der Ökologe. "Dafür sind die Nebenwirkungen des Anbaus umso größer".

Er denkt dabei nicht nur an die direkten Auswirkungen auf die Tiere und Pflanzen der betroffenen Äcker und an die zusätzliche Düngerlast für die Landschaft. "Der Anbau von Mais für Biogasanlagen kann auch dazu führen, dass Futtermittel aus anderen Teilen der Welt importiert werden müssen", erklärt der Forscher. Wenn dann beispielsweise für die Sojaproduktion der südamerikanische Regenwald weiter schrumpfe, verschlechtere sich die Umweltbilanz für die Bioenergie zunehmend. Zu einer ähnlich kritischen Einschätzung kommen auch Ernst-Detlef Schulze vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und Christian Körner vom Botanischen Institut der Universität Basel. "Die direkte Nutzung von Biomasse als Rohstoff für industrielle, energetische Nutzung verbietet sich wegen der geringen Effizienz und der vielfältigen Nebenwirkungen", schreiben die Forscher in einer Stellungnahme zum Thema Bioenergie, die die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina 2013 veröffentlicht hat. Vielleicht ist Mais ja doch nicht das nützlichste Geschenk aller Zeiten.