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Renaturierung: Zurück in die Eiszeit

Im Pleistozän-Park in Sibirien siedeln Wissenschaftler Bisons, Pferde und andere große Pflanzenfresser an. Die vierbeinigen Landschaftsgestalter sollen die heutige Tundra wieder in die grasreiche »Mammutsteppe« früherer Jahrtausende verwandeln – und so einen Beitrag zum Klimaschutz leisten.
Bisons im Pleistozän-Park

Es fehlen eigentlich nur noch die Mammuts und vielleicht auch noch ein paar Wollnashörner oder Höhlenlöwen. Mit solchen längst ausgestorbenen Arten kann der Pleistozän-Park in der Nähe des Ortes Tscherski im Nordosten Sibiriens natürlich nicht dienen. Doch die Betreiber sind optimistisch: Auch mit heute lebenden Tierarten hoffen sie die Landschaft der letzten Eiszeit wieder zum Leben erwecken zu können. Herden von Bisons und Pferden, Rentieren und anderen großen Pflanzenfressern sollen die heutige Tundra wieder in ein weites Grasland verwandeln, wie es sich vor Jahrtausenden über große Teile der Nordhalbkugel erstreckte.

Das klingt ein bisschen nach Sciencefiction, wie »Jurassic Park« ohne Dinosaurier. Aber die Väter der ungewöhnlichen Idee sind keine fantasiebegabten Drehbuchschreiber, sondern renommierte Arktis-Fachleute der Russischen Akademie der Wissenschaften. Seit Jahrzehnten sind Sergej Zimov und sein Sohn Nikita den ökologischen Geheimnissen des hohen Nordens auf der Spur. Und darum beruht ihre Vision auf handfesten wissenschaftlichen Untersuchungen.

So haben schon zahlreiche Fachleute versucht, aus erhalten gebliebenen Pollen, Fossilien und alter DNA das Bild der verschwundenen Mammutsteppe zu rekonstruieren. Im Zeitalter des Pleistozäns, das vor knapp 2,6 Millionen Jahren begann und vor etwa 11 700 Jahren zu Ende ging, war sie demnach eines der am weitesten verbreiteten Ökosysteme der Erde. Welche Pflanzen dort genau wuchsen, ob es mehr Kräuter oder Gräser waren, ist zwar noch umstritten. Bäume gab es jedenfalls kaum. Und das hatte auch mit den vierbeinigen Bewohnern dieser Landschaft zu tun.

Rentier | Verschiedene Pflanzenfresser sollen die Tundra im Pleistozän-Park in eine Grassteppe zurückverwandeln. Zu den Arten gehören auch Rentiere.

Ein Eldorado für Pflanzenfresser

Auf riesigen Flächen in Europa, Asien und Nordamerika weideten damals unzählige große Pflanzenfresser. Aus Fossilienfunden schließt man, dass auf einen Quadratkilometer Weideland etwa ein Mammut, fünf Bisons, sieben bis acht Pferde und 15 Rentiere kamen. Entsprechend fanden auch Beutegreifer wie Wölfe und Höhlenlöwen einen reich gedeckten Tisch. Es war eine Art Serengeti des Nordens, deren Tierreichtum sich durchaus mit heutigen afrikanischen Savannen messen konnte.

Dann trat vor mehr als 10 000 Jahren der Mensch auf den Plan – ausgerüstet mit gefährlichen Waffen und einem kaum stillbaren Appetit auf Fleisch. Dieser mächtige Gegner dürfte zusammen mit den klimatischen Veränderungen jener Zeit dazu beigetragen haben, dass die großen Tierarten immer seltener wurden und etliche ganz ausstarben. Und damit veränderte sich auch die Vegetation. Ohne grasende Mäuler und trampelnde Hufe machten sich Gehölze, Moose und andere langsam wachsende Pflanzen breit und verdrängten Gras und Kräuter. So entstand die heute typische Tundra mit ihren Flechten, Moosen und struppigen Zwergsträuchern.

Futtern für den Permafrost

Genau diese Entwicklung wollen die Initiatoren des Pleistozän-Parks mit Hilfe ihrer vierbeinigen Mitstreiter rückgängig machen. Dabei geht es ihnen allerdings nicht nur um die Renaissance eines verschwundenen Ökosystems. Gleichzeitig sollen die großen Pflanzenfresser den gefrorenen Boden vor dem Auftauen bewahren und so einen Beitrag zum Klimaschutz leisten.

Denn Tscherski liegt in den ausgedehnten Permafrostregionen der Erde, die etwa ein Viertel aller Landflächen auf der Nordhalbkugel umfassen. Hier taut der Untergrund im Sommer nur an der Oberfläche auf, der Rest bleibt das ganze Jahr hindurch gefroren. So war es jedenfalls jahrtausendelang. Inzwischen lässt der Klimawandel den Permafrost zunehmend tauen. Dadurch wird der Boden zum einen instabil, so dass Schäden an Gebäuden und Straßen, Bahnschienen und Pipelines drohen. Zum anderen tauen damit auch die zahllosen Überreste von toten Pflanzen und Tieren auf, die in diesem riesigen Eisschrank eingefroren sind. Und dann stürzt sich ein Heer von Mikroben auf dieses Festbankett, baut die organische Substanz ab und setzt dabei nicht nur Kohlendioxid, sondern auch das noch stärkere Treibhausgas Methan frei.

Moschusochsen | Zum Besatz gehören auch die massigen Moschusochsen.

Noch kann niemand genau sagen, wo diese Verbindungen wie schnell und in welchen Mengen in die Atmosphäre gelangen werden. Klimaforscher befürchten aber, dass in den Tiefkühltruhen des hohen Nordens ein ernst zu nehmendes Problem schlummert. So gehen aktuelle Schätzungen davon aus, dass im Permafrost rund 1600 bis 1700 Milliarden Tonnen Kohlenstoff stecken. Das ist doppelt so viel, wie aktuell in der Atmosphäre schwebt. Wenn auch nur ein Teil davon den Boden verlässt, könnte das den Klimawandel deutlich ankurbeln.

Artenschutz trifft Klimaschutz

Doch was sollten die großen Pflanzenfresser dagegen ausrichten können? »Möglicherweise können sie das Auftauen gleich auf mehreren Wegen bremsen«, sagt Torben Windirsch, Permafrost-Experte am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Potsdam. »Das macht die Theorie der Zimovs so spannend.«

Sollte die Mammutsteppe tatsächlich zurückkehren, wäre sie zum Beispiel heller als die bräunliche Tundra. Dadurch würde ein größerer Teil der Sonneneinstrahlung reflektiert und der Boden weniger erwärmt. Zudem würden die trampelnden Tiere die Schneedecke im Winter mit ihren Hufen verdichten. »Das würde dazu führen, dass der Boden schlechter isoliert ist und die Kälte besser eindringen kann«, so Torben Windirsch.

Die Rückkehr der Vegetarier

Funktioniert das alles auch in der Praxis? Lässt sich mit den heute noch lebenden Tierarten überhaupt eine Mammutsteppe entwickeln? Und wenn ja: Hat das tatsächlich die erhofften Auswirkungen auf den Permafrost? Um solche Fragen zu beantworten, hat Sergej Zimov schon vor 25 Jahren den Pleistozän-Park gegründet. 144 Quadratkilometer Tundra voller Zwergsträucher, Weidenbüsche und Krüppelwald hat die russische Regierung dafür zur Verfügung gestellt. Das entspricht etwa der Fläche von Städten wie Augsburg oder Bonn. Ein Teil des Geländes wurde eingezäunt – mitsamt einiger der von Natur aus dort lebenden Elche. Schon bald zogen dann die ersten jakutischen Pferde ein, die ebenfalls an das harsche Klima der Region angepasst sind. Und seither sind immer wieder Vertreter neuer Arten dazugekommen: Rentiere und Moschusochsen, dazu Yaks, Schafe und kältetolerante Kalmücken-Rinder.

Seit 2011 lebt auch ein Wisent im Park. Das massige Wildrind hat sich allerdings nicht unbedingt als verträglich hervorgetan; mitunter verhält es sich ziemlich aggressiv gegenüber anderen Tieren. Mehr Hoffnung setzen die Parkmitarbeiter daher auf die eng verwandten Amerikanischen Bisons. Zwölf davon sind 2019 von der Ditlevsdal Bison Farm in Dänemark nach Sibirien umgezogen und haben sich rasch an die ungewohnte Kälte in ihrer neuen Heimat gewöhnt. Damit haben die Projektmitarbeiter wichtige neue Verbündete gewonnen. Denn Bisons sind dafür bekannt, dass sie gern an Gehölzen fressen und dadurch Bäume und Sträucher zurückdrängen. Pferde dagegen halten vorhandenes Grasland zwar offen; selbst eins zu schaffen, gelingt ihnen ohne Unterstützung durch andere Arten allerdings nicht.

Für eine Renaissance der Mammutsteppe gilt es also ein möglichst effektives Team von Pflanzenfressern zusammenzustellen: Tiere, die das harsche Klima vertragen, möglichst unabhängig vom Menschen sind und die Vegetation mit vereinten Kräften verändern können. Dazu testen die Initiatoren des Projekts immer wieder neue Kandidaten – ein aufwändiges und teures Unterfangen. Aber die ungewöhnliche Idee findet auch international immer mehr Unterstützer.

Permafrostwand | In Sibirien reicht der Permafrost tief in den Boden. Doch der Klimawandel sorgt dafür, dass er stärker auftaut und weitere klimarelevante Gase freisetzt.

Internationale Unterstützung

In Deutschland etwa hat Anfang 2021 die gemeinnützige Pleistocene & Permafrost Stiftung ihre Arbeit aufgenommen. »Mich hat die Idee des Parks sofort fasziniert, und ich habe darüber nachgedacht, wie man das Projekt fördern könnte«, sagt Stiftungsvorstand Michael Kurzeja. Nun suchen er und seine Mitstreiter Unterstützer, die sich für den Park engagieren, als Botschafter für die Idee werben oder sich an der Umsetzung beteiligen wollen. Auch weitere Forschung soll gefördert werden. Zudem bemüht sich das Team um Spenden von Unternehmen. In der Wirtschaft stößt das durchaus auf Interesse: Für Unternehmen bringen Maßnahmen für mehr Nachhaltigkeit und Klimaschutz einen immer wichtigeren Image-Vorteil. Warum also nicht in ein ungewöhnliches Projekt investieren? Das Geld wird unter anderem in Personal und Ausrüstung für den Park sowie in den Kauf und Transport neuer Tiere fließen.

Denn die Artenvielfalt soll weiter wachsen. Die neuesten Zugänge des Jahres 2021 sind Baktrische Kamele und eine spezielle Ziegenrasse. Beide dürften in der ursprünglichen Mammut-Steppe zwar keine große Rolle gespielt haben, doch auch die Landschaft selbst ist ja nicht mehr das, was sie während der Eiszeit war. »Heute sind die Standorte nasser und sumpfiger als im Pleistozän«, sagt Torben Windirsch. Selbst wenn man die echten Tiere der Eiszeit zur Verfügung hätte, wäre also nicht gesagt, dass sie im heutigen Sibirien gut zurechtkämen.

Mammutsteppe ohne Mammuts?

»Trotzdem hätten die Zimovs die Mammuts schon gern zurück«, sagt der AWI-Forscher mit einem Augenzwinkern. Schließlich haben diese massigen Rüsseltiere zu ihren Lebzeiten nicht nur fleißig gefressen, sondern auch noch den Boden verdichtet und ganze Bäume umgeworfen. Das schafft heutzutage selbst der kräftigste Bison nicht. Torben Windirsch sieht jedoch selbst ohne Mammuts durchaus Chancen, eine Art Mammutsteppe in die Region zurückzuholen – wenn auch mit anderen Tieren und Pflanzen, als sie vor Jahrtausenden typisch waren.

Ähnlich optimistisch sind Nikita Zimov und ein Team von Ökologen um Marc Macias-Fauria von der University of Oxford. Zwar seien die Mammuts vor allem weiter im Süden wohl sehr wichtig gewesen, um die Ausbreitung von Bäumen zu verhindern, resümieren die Forscher in einer Machbarkeitsstudie. In der Arktis sei es aber wohl auch für Huftiere allein möglich, das erwünschte Grasland zu schaffen und aufrechtzuerhalten. Die wichtigsten Rollen im Team der tierischen Landschaftsgestalter spielen ihrer Einschätzung nach Bisons und Pferde.

Pferde | Die Tiere wie diese Pferde sollen nicht nur Sträucher zurückdrängen, sondern mit ihrem Getrampel auch den Schnee verdichten, so dass Kälte stärker und tiefer in den Boden eindringen kann. Das würde den Permafrost stabilisieren.

Auch andere Wissenschaftler beobachten mit Spannung, wie die Rückkehr der Mammutsteppe vorankommt. »Ich finde es sehr beeindruckend, was die Zimovs da mit einem Riesenaufwand auf die Beine stellen«, sagt Mathias Göckede vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. »Dieses Experiment ist spannend und einzigartig in der Arktis.« Er selbst untersucht den Einfluss des Klimawandels auf den Kohlenstoffkreislauf von Permafrostgebieten und kennt das Projekt aus eigener Anschauung. Denn das Eldorado der Bisons und Pferde liegt ganz in der Nähe jener Tundraflächen, auf denen er und seine Kollegen schon seit Jahren die Veränderungen in den Kohlendioxid- und Methanflüssen untersuchen. Die Forscher nutzen dabei die von den Zimovs gegründete Forschungsstation North East Science Station und besuchen bei jeder Messkampagne auch den Pleistozän-Park.

Eine andere Welt

»Das ist dort eine andere Welt«, sagt Mathias Göckede. Wo die großen Pflanzenfresser weiden und den Boden mit ihrem Kot düngen, hat sich das Gesicht der Landschaft bereits verändert. Statt der üblichen Tundra erstreckt sich dort ein Grasland, das eher an eine Feuchtwiese in gemäßigten Breiten erinnert. »Man sieht den Unterschied schon mit bloßem Auge«, sagt der Forscher.

Hat die Veränderung denn auch zu einem Unterschied in den Kohlenstoffflüssen geführt? Um das herauszufinden, hat Göckede im Sommer 2019 Messungen im Park durchgeführt: Wie viel Kohlendioxid und Methan werden dort zwischen dem Untergrund und der Atmosphäre ausgetauscht? Und unterscheiden sich diese Mengen von denen der Tundra außerhalb des Parks?

Viel versprechende Indizien

Im Kohlendioxidhaushalt scheinen die Herbivoren bisher wenig verändert zu haben. Zwar wachsen auf den Weiden der Tiere jetzt andere Pflanzen, die mehr Kohlendioxid aufnehmen. Gleichzeitig treten durch die Aktivitäten der Mikroorganismen im Untergrund jedoch größere Mengen des Treibhausgases in die Atmosphäre aus. Insgesamt bleibt die Bilanz also etwa gleich. Ganz anders sieht es bei den Methanemissionen aus. Denn die Hufe haben den Boden verdichtet, so dass er trockener geworden ist. Er setzt demnach weniger Methan frei. »Stellenweise sind diese Emissionen um die Hälfte zurückgegangen«, berichtet Mathias Göckede. »Was wir dort gemessen haben, entspricht exakt den Theorien der Zimovs.« Allerdings habe man die Analysen bisher nur über einen kurzen Zeitraum und in einem kleinen Gebiet durchgeführt. Ob die Ergebnisse repräsentativ sind, müsse sich daher erst noch zeigen.

Torben Windirsch vom AWI hat im Juli 2019 ebenfalls eigene Messungen im Park durchgeführt. Dabei hat er festgestellt, dass Bisons und Co tatsächlich das Tauen des Permafrostes beeinflussen. Wo keine großen Pflanzenfresser herumtrampelten, war der Untergrund im Sommer 80 bis 85 Zentimeter tief aufgetaut, an stark beweideten Stellen waren es dagegen nur 38 Zentimeter. Wo mehr Vierbeiner unterwegs waren, steckte zudem deutlich mehr Kohlenstoff im Boden: Der so genannte TOC-Gehalt, der für den gesamten organischen Kohlenstoff in einer Probe steht, lag auf stark beweideten Flächen bei rund 20 Prozent. Wo weniger Tiere der Vegetation zu Leibe rückten, waren es nur zehn Prozent und in unbeweideter Tundra sogar nur ein bis zwei Prozent.

Haben die Tiere also tatsächlich den alten Kohlenstoff der Permafrostgebiete vor der Freisetzung bewahrt? Oder haben sie den Kohlenstoffgehalt nur durch ihren Kot und in den Matsch getretene Pflanzen erhöht? Solche Fragen müssen noch genauer untersucht werden. Doch diese Messergebnisse passen sehr gut zur Grundidee des Pleistozän-Parks.

»Das alles ist bisher allerdings nur eine Momentaufnahme«, sagt Mathias Göckede. Er hat zwar durchaus die Hoffnung, dass die beweideten Flächen tatsächlich weniger Kohlenstoff freisetzen. Um die Idee vom Klimaschutz durch Pflanzenfresser richtig zu testen, brauche man allerdings viel umfangreichere Messungen in verschiedenen Regionen der Arktis. Torben Windirsch sieht das genauso. »Das ist ein sehr spannendes wissenschaftliches Experiment«, sagt der AWI-Mitarbeiter. »Wir können aber nicht sagen, wir lassen jetzt in ganz Sibirien Tiere weiden und retten so das Klima.«

Das würde schon allein daran scheitern, dass es in absehbarer Zeit gar nicht genügend Tiere für ein solches Unterfangen gäbe. Für sinnvoller hält es Windirsch, als nächsten Schritt erst einmal ähnliche Parks in Gebieten einzurichten, in denen der Untergrund heute schon besonders stark taut. Dann ließe sich ausprobieren, ob und unter welchen Voraussetzungen man ihn mit Hilfe großer Pflanzenfresser wieder stabilisieren könnte.

Für weitere Experimente in anderen Regionen plädieren auch Nikita Zimov und das Team der University of Oxford. Angesichts der Erfahrungen im Pleistozän-Park schätzen sie, dass die Etablierung von drei großen Versuchsherden mit jeweils rund 1000 Tieren für einen Zeitraum von zehn Jahren etwa 114 Millionen US-Dollar kosten würde. Auf der anderen Seite ließen sich mit einem solchen Projekt auch rund 360 000 Dollar pro Jahr durch den Handel mit Kohlenstoffzertifikaten erwirtschaften, und weitere Einnahmequellen könnten der Tourismus oder der Handel mit klimaneutralem Wildfleisch bieten. Finanziell sei ein solches Projekt durchaus zu stemmen, schließen die Forscher in ihrer Studie. Und trotz aller Herausforderungen sind sie der Ansicht, dass sich so ein Versuch lohnen würde.

Blick in die Zukunft

Dafür sprechen ebenso die Ergebnisse von Computersimulationen, mit denen Christian Beer von der Universität Hamburg und sein Team einen Blick 100 Jahre in die Zukunft geworfen haben. Sie hatten in verschiedenen Regionen mit und ohne grasende Tiere Daten über Schneehöhen und Bodentemperaturen erhoben. Im Pleistozän-Park mit seinen hohen Tierdichten von 114 Pflanzenfressern pro Quadratkilometer reduzieren die Hufe die Schneehöhe demnach um etwa die Hälfte. Dadurch liegen die Bodentemperaturen dort im Winter und Frühjahr deutlich niedriger als außerhalb des Parks, im Jahresschnitt beträgt der Unterschied 1,9 Grad Celsius.

Diese Erfahrungen haben die Forscher für ein Gedankenspiel genutzt: Was würde passieren, wenn man die ganze Arktis beweiden ließe? Könnten die Tiere das Auftauen des Permafrostes stoppen, auch wenn der Klimawandel weiter fortschreitet? Getestet haben sie das mit einem speziellen Computermodell, mit dem man die Vorgänge an den Landoberflächen kalter Regionen besonders gut durchspielen kann.

Bei ungebremsten Emissionen sieht es nicht gut aus für den Permafrost der Arktis: Den Simulationen zufolge würde bis zum Jahr 2100 die Hälfte der heute gefrorenen Flächen auftauen, und der Rest würde sich im Schnitt um 3,8 Grad Celsius erwärmen. Ließe man in der ganzen Arktis dagegen große Pflanzenfresser in einer ähnlichen Dichte weiden wie im Pleistozän-Park, hätte das allein schon durch das Zusammentrampeln der isolierenden Schneedecke einen deutlichen Effekt: Der Boden würde sich nur um 2,1 Grad Celsius erwärmen. Das genügt theoretisch, um 80 Prozent des heute vorhandenen Permafrostes zu erhalten.

Verringerte man die Treibhausgasemissionen, wäre der Effekt sogar noch größer. Und selbst mit deutlich geringeren Tierdichten als im Pleistozän-Park ließe sich schon eine kühlende Wirkung erzielen. »Diese Art von natürlicher Manipulation in Ökosystemen, die für das Klima eine wichtige Rolle spielen, ist bisher noch viel zu wenig erforscht«, sagt Christian Beer. »Sie birgt aber ein enormes Potenzial.« Den Tieren des Pleistozän-Parks dürfte das egal sein. Sie fressen und trampeln einfach weiter. Wahrscheinlich zum Wohl des Klimas.

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