Vielerorts in Afrika herrscht dasselbe Problem: Die intensive Nutzung großer Gebiete als Weideflächen für die kommerzielle Tierhaltung schadet dem Land. Es degradiert, wie Biologinnen und Biologen sagen. Gräser und Bäume, die sich bislang die Savanne teilten, werden verdrängt von dornigen Büschen und Sträuchern. Dadurch ist das Land nicht nur für die Viehhaltung verloren, es verarmt auch ökologisch.
Schon seit 2014 suchten Potsdamer Forschende nach den Ursachen dieser Entwicklung – und nach Wegen, wie sie sich aufhalten und bestenfalls umkehren lässt. „Die flächendeckende Landdegradierung in Namibia hat Landwirte und Wissenschaftler an einen Tisch gebracht“, erklärt der Ökologe Dr. Niels Blaum. Denn wenn das Grasland verbuscht, verlieren die Bäuerinnen und Bauern und viele andere Menschen ihre Lebensgrundlage: Ihre Tiere finden nicht mehr ausreichend Nahrung. Doch das Schwinden der Gräser hat weitere Folgen: Dort, wo die Grasnarbe den Boden nicht mehr schützt, erodiert dieser leichter, der Regen fließt oberflächig ab und sickert schlechter ins Erdreich. Grundwasserhaushalt, Nährstoffkreisläufe und die Artenzusammensetzung verändern sich. Das gesamte Ökosystem ist betroffen.
Ökologisches Gleichgewicht als Ziel
Helfen könnten ausgerechnet jene, die im Laufe der vergangenen Jahrzehnte vielerorts mehr oder weniger aus ihrer Heimat vertrieben wurden: die Wildtiere. „Sie sind viel besser an das Klima und sogar dessen Veränderungen angepasst als ‚importierte‘ Nutztiere – und können zum Erhalt der Biodiversität beitragen“, sagt Niels Blaum. Dafür braucht es ein Umdenken, das in Namibia schon seit Längerem stattfindet. „Das Land hat den Wert von indigenen Wildtieren erkannt.“ Auf politischer Ebene besitzt das Thema Priorität, vor Kurzem wurde der zweite nationale Strategie- und Aktionsplan für biologische Vielfalt veröffentlicht. Außerdem werden bereits jetzt rund 35 Prozent der Fläche Namibias – als sogenannte Conservancies – für bzw. mit Wildtieren genutzt. „Doch Wildtiermanagement ist herausfordernd“, sagt Niels Blaum. „Bei einer Dürre kann man die Tiere nicht einfach auf einen Laster laden und in Sicherheit bringen. Man muss das Problem vor Ort lösen, sich entsprechend vorbereiten.“
Welche Auswirkungen es auf das Ökosystem der Savanne hat, dass wieder mehr Wild- statt Nutztiere gehalten werden, war bislang noch unklar, so Niels Blaum. Um zu untersuchen, ob sich Wildtiermanagement für eine nachhaltige Nutzung von Savannen eignet, haben die Potsdamer Forschenden gemeinsam mit ihren deutschen und namibischen Partnern das Projekt ORYCS auf den Weg gebracht, das von Niels Blaum geleitet wird. „Bisher gibt es noch keine Untersuchungen dazu, ob es besser ist als die vorher dominante Nutztierhaltung“, sagt er. „Deshalb haben wir die verschiedenen Nutzungsarten analysiert und geschaut, wie sie sich optimieren lassen.“ Wie wirkt sich die Besiedlung mit – auch unterschiedlichen – Wildtieren auf die Pflanzenwelt der aus? Wie entwickeln sich Vegetation und Wasserhaushalt in Gebieten mit großen Springbock-, Kudu- oder Elandpopulationen? Wie verändert der Klimawandel das Zusammenspiel all dieser Faktoren? Und können die Menschen vor Ort ganz konkret für ein stabiles ökologisches Gleichgewicht sorgen? Die Fragen, denen die Forschenden nachgegangen sind, um das komplexe System zu verstehen, waren vielfältig. Deshalb gehörten zum Team Fachleute aus der Wildtier- und der Vegetationsökologie, der Hydrogeologie, der geologischen Fernerkundung und der Sozialen Ökologie.
Neue Möglichkeiten dank GPS-Sendern
Die Potsdamer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben das Vorhaben koordiniert und in vier von sechs Teilprojekten geforscht. In den Feldphasen waren sie gemeinsam mit den namibischen Partnern unterwegs, um Daten zu erheben. Sie haben Tiere und Pflanzen mit Sendern und Sensoren versehen, auf abgesteckten Arealen Wasserhaushalt und Biomasse gemessen, Experimente an unterschiedlichen Vegetationssystemen durchgeführt und die Untersuchungsgebiete mit modernsten technologischen Instrumenten der Fernerkundung erfasst.
Niels Blaum hat ORYCS nicht nur geleitet, sondern in einem der Teilprojekte selbst analysiert, wo genau sich die Wildtiere aufhalten und wie sie sich bewegen. Untersuchungsgebiet war Etosha Heights, eines der größten privaten Reservate in Namibia. Springbock, Kudu, Eland und Giraffe – Insgesamt 60 Tiere hat das Team um den Ökologen dort mit GPS-Sendern ausgestattet. Diese messen alle fünf Minuten deren genaue Position und Beschleunigung. Damit lässt sich nachverfolgen, wohin sich die Tiere bewegen, aber auch Rückschlüsse zu ihrem Energieverbrauch und Verhalten sind möglich. Wann fressen sie? Wann ruhen oder fliehen sie und wann legen sie größere Strecken zurück? „Wir wollten wissen, was wann ihre Bewegungen bestimmt“, erklärt Niels Blaum. „Wie wirken sich Nahrungs- und Wassersuche, klimatische Bedingungen, aber auch menschengemachte Veränderungen - wie Zäune - aus?“ Seit 2019 sind mehr als zwei Millionen GPS-Lokalisationen und vier Millionen Aktivitätsaufzeichnungen zusammengekommen. Die Tiere haben an 13.500 erfassten Tagen insgesamt 130.000 Kilometer zurückgelegt. Jedes der besenderten Individuen, das an einer anderen Stelle im Untersuchungsgebiet gefangen wurde, repräsentiert eine ganze Gruppe. Dadurch geben die Daten letztlich Auskunft über weit mehr als nur 60 Tiere.
Dank des langen Zeitraums der Messungen, der auch mehrere Trocken- und Regenzeiten umfasste, konnten die Forschenden nachweisen, wie sehr sich die Tiere an die klimatischen Bedingungen anpassen: Während der Trockenzeit bewegen sie sich weniger, bleiben in relativer Nähe zu den gut erreichbaren Wasserstellen. Doch mit Beginn der Regenzeit, wenn die Vegetation sprießt und reichlich Nahrung zu finden ist, kommen sie in Bewegung und legen weite Strecken zurück. Um zu bestimmen, wohin, haben die Forschenden auch Satellitenbilder ausgewertet. Sie analysierten die Spektren der Aufnahmen – also die charakteristische Zusammensetzung des Lichts aus Spektralfarben. Dabei konnten sie zeigen, dass die Tiere keineswegs ziellos umherstreifen, sondern bei ihren sogenannten Migrationsbewegungen die grünsten und damit besten Futterstellen suchen und finden.
Der Klimawandel setzt auch Wildtieren zu
Gleichwohl hat auch die Anpassungsfähigkeit der Wildtiere Grenzen: „Wenn die Temperaturen ins Extreme steigen, sinkt die Aktivität bei allen Arten“, sagt Niels Blaum. Sie bewegten sich weniger, suchten bei großer Hitze den Schatten von Bäumen. „Das kann dazu führen, dass sie ihre grundlegenden Bedürfnisse nicht mehr abdecken können.“ Um dieser Frage nachzugehen, verglichen die Forschenden die Bewegungsprofile der Tiere an den zehn heißesten und zehn kühlsten Tagen in den wärmsten Monaten des Jahres miteinander. „Springböcke etwa schaffen es nicht, die fehlende Aktivität auszugleichen“, so der Biologe. Sprich, sie leiden unter der Hitze, haben zu wenig Zeit, um ausreichend Nahrung aufzunehmen. „Elandantilopen wiederum holen das nachts nach.“ Das wiederum könnte ihnen in der Artenkonkurrenz bei weiter steigenden Temperaturen einen entscheidenden Vorteil verschaffen und beim Wildtiermanagement berücksichtigt werden.
Ein weiterer Fokus ergab sich erst im Laufe des Projekts: der Einfluss, den Menschen sogar in geschützten Zonen noch auf die Tiere haben. Etosha Heights ist durchzogen von einem Veterinärzaun, der verhindern soll, dass die Maul- und Klauenseuche in den Süden eingeschleppt wird. Dieser ist zwar zweieinhalb Meter hoch und wildtiersicher, doch da er durchbrechenden Elefanten nicht standhält, gibt es immer wieder Löcher. Diese suchen und finden auch andere Arten, wie sich an den Bewegungsprofilen der besenderten Tiere zeigte. Der Blick auf die Daten ergab indes einen durchaus beunruhigenden Fund: Der Zaun stresst die Tiere. Während der sogenannten „crossing events“ – wenn sie am Zaun nach Lücken suchen, diese nutzen und hindurchschlüpfen, aber auch noch danach – verbrauchen die Tiere je nach Art zwölf bis 15 Prozent mehr Energie als normalerweise. „Diese Erkenntnis schlägt politisch durchaus Wellen“, sagt Niels Blaum. Zumal der Zaun, wenn er beschädigt ist, seinen Zweck ohnehin nur lückenhaft erfüllt. Aktuell werde diskutiert, ob es möglich sei, Tore mit mobiler Überwachung zu installieren, sodass etwa Elefanten automatisch erkannt und durchgelassen werden könnten.
Von kleinen zu großen Modellen
Um zu ermitteln, wie sich Wildtiere und Vegetation in der Savanne gegenseitig beeinflussen, nahmen die Forschenden in weiteren Teilprojekten die Pflanzen selbst in den Blick. „Die Wildtiere fressen an Büschen und Bäumen, sogar die neuen Keimlinge. Das machen Rinder gar nicht“, sagt Niels Blaum. „Denn viele Büsche sind mit Dornen ‚bewaffnet‘ oder lagern schlecht verdauliche Substanzen in ihren Blättern ein.“ Wildtiere würden also eher dazu beitragen, die Verbuschung in Grenzen zu halten oder gar zurückzudrängen.
Einige Auswirkungen der Wildtierbewirtschaftung ließen sich weitgehend direkt bestimmen. So zeigte sich beim Vergleich der Wasserqualität von 68 Wasserstellen in unterschiedlichen Gebieten, dass diese in Nationalparks mit langjährigem Wildtiermanagement deutlich besser ist als dort, wo Nutztiere gehalten werden. „Wildtiere kommen zur Wasserstelle, trinken und entfernen sich wieder“, erklärt Niels Blaum. „Rinder bleiben beim Wasser und verunreinigen es dadurch.“
Und auch der Boden „profitiert“ von der Anwesenheit der Wildtiere. Die Forschenden analysierten das Erdreich in Gegenden, in denen Springbock, Kudu und Eland in großen Herden aktiv waren und stellten fest, dass es mehr Stickstoff und Kohlenstoff enthielt als anderswo. Streu und Exkremente düngen gewissermaßen den Boden und die Tiere lockern ihn mit ihren Hufen auf. „Sie schaffen gute Bedingungen für das Pflanzenwachstum“, so Niels Blaum.
Da die Wildtiere in den Conservancies von Menschen angesiedelt und gehalten werden, sollte ORYCS möglichst genau klären, wer sich mit wem „gut verträgt“. „Der Beweidungsdruck der Wildtiere beeinflusst beispielsweise die Architektur der Bäume und damit auch den gesamten Wasserhaushalt der Gebiete“, erklärt Dr. Katja Geißler. Die Ökologin beschäftigt sich mit den Wasserflüssen in der Savanne. Um dieses komplexe System zu rekonstruieren, kombinierten die Forschenden verschiedene Untersuchungsmethoden. So erfassten sie in ausgewählten typischen Arealen exemplarisch die Vegetation. Dabei erhielten sie auch Hilfe aus anderen Disziplinen, wie von dem Potsdamer Geowissenschaftler Prof. Dr. Bodo Bookhagen, der seine Expertise für die „öko-hydrogeomorphe Fernerkundung“ einbrachte. Mit der Analyse von Satellitenbildern und Drohnenaufnahmen der Region skalierten die Forschenden die ermittelte Biomasse auf das gesamte Untersuchungsgebiet. Sie erfassten die Bodenfeuchte und versahen ausgewählte Bäume mit Sensoren, die anzeigen, wo mehr oder weniger Wasser fließt. Um die Beweidung durch Wildtiere bestimmen zu können, wurden einige der untersuchten Bäume teilweise entlaubt. „Im Vergleich unterschiedlich stark beweideter Bäume können wir sehen, welchen Einfluss der Beweidungsdruck auf den Wasserhaushalt der Bäume und die Wasserflüsse hat“, so die Ökologin. Alle Messungen wurden letztlich zusammengeführt, um die „skalenübergreifenden Wasserflüsse“ abbilden und schließlich mit den Untersuchungen zur pflanzlichen Artenvielfalt kombinieren zu können. Für diese sogenannte „ökohydrologische Modellierung der Pflanzendiversität“ kooperierten die Potsdamer mit Kollegen von der Freien Universität Berlin um Prof. Dr. Britta Tietjen.
Im Ergebnis haben die Forschenden drei verschiedene Modelle entwickelt, in welche die gesammelten Daten eingespeist und mit deren Hilfe unterschiedliche Prozesse simuliert werden sollten. Die beiden Modelle größeren Maßstabs entstanden in Potsdam unter der Leitung von Prof. Dr. Florian Jeltsch und Niels Blaum. Das kleinste Modell wurde an der FU Berlin entwickelt und simuliert eine Fläche von nur 25 Hektar, hat dafür aber eine zeitliche Auflösung von einer Stunde bis zu einem Tag. „Es dient beispielsweise dazu, Wasserflüsse zu simulieren, die sich durch die Beweidung der Tiere ändern.“ Das mittlere Modell hat die Größe einer typischen Landnutzungseinheit, etwa einer Farm von 5.000 Hektar und berücksichtigt größere Zeitintervalle. Mit seiner Hilfe haben die Forschenden beispielsweise untersucht, wie sich die Biomasseproduktion mit zunehmender Wildtierbeweidung verändert. „So kann man ziemlich gut bestimmen, welche Herdenzusammensetzung besonders günstig ist, um Verbuschung zu vermeiden“, sagt Dr. Dirk Lohmann, der mit Niels Blaum an dem Modell gearbeitet hat. Ohne „Browser“, also Wildtiere, die sich von Blättern ernähren, komme es zum Verbuschen. „Wenn wir den Anteil erhöhen, lässt sich diese Dynamik eindämmen. Doch wenn sie mehr als 40 Prozent ausmachen, schaden sie dem Gleichgewicht des Systems.“ Dieselbe Simulation ist auch für Herden, die sich überwiegend von Gräsern ernähren (sogenannte „Grazer“) – und „Mixed Feeder“ – solche, die Blätter und Gräser gleichermaßen fressen – möglich. „So lassen sich für verschiedene Vegetationstypen ideale Zusammensetzungen der Wildtierpopulationen bestimmen“, erklärt der Ökologe.
Im größten der drei Modelle, das eine ganze Region mit bis zu 100.000 Hektar abdeckt, simulieren die ORYCS-Macher das komplexe funktionale Gefüge des Ökosystems über längere Zeiträume. „Es verschafft uns einen Überblick“, so Blaum. „Wir integrieren die GPS-Daten unserer besenderten Tiere und schauen, wie sich Degradation in großem Maßstab zurückdrängen oder verhindern lässt.“ Dabei experimentieren die Forschenden virtuell mit bestimmten Herdenzusammensetzungen und gezielt platzierten Wasserstellen. „Erste Simulationen zeigen, dass auf diese Weise verbuschte Flächen lokal restauriert werden können und die Buschbedeckung in 50 Jahren deutlich zurückgeht.“
Erkenntnisse in die Savanne bringen
Mit den Ergebnissen von vier Jahren Arbeit im Gepäck haben sich Niels Blaum und seine Kolleginnen und Kollegen schon im Oktober 2022 aufgemacht zu jenen, denen sie helfen sollen: den Verantwortlichen für die namibischen Nationalparks, den Farmern, Politikern, Naturschützern und Ministerialbeamten. „Wir haben unserer Erkenntnisse auf einer ersten Roadshow vorgestellt“, so der Forscher. „Die Farmer waren unglaublich interessiert und im Nationalpark wollten sie unsere Präsentationsposter behalten.“ Um die Erkenntnisse für die unterschiedlichen Akteure kurz, aber passgenau aufzubereiten, entwickeln die Forschenden aktuell Informationsmaterialien. Hier bringt vor allem das Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE) um Dr. Stefan Liehr seine Expertise ein.
Für Niels Blaum ist die Arbeit in Namibia damit aber nicht beendet. Denn die 2019 besenderten Tiere liefern noch immer Daten – und die werfen ständig neue Fragen auf: „Wir denken immer, wir haben alles verstanden und dann kommt etwas Neues“, freut sich der Ökologe. Dank der guten Kooperation mit den namibischen Partnern erhalten die Potsdamer weiterhin die Bewegungsprofile und können sie auch künftig auswerten. Für Niels Blaum geht die Reise durch die Savanne jedenfalls weiter.
Das Projekt
ORYCS – Option for sustainable land use adaptations in savanna systems: Chances and risks of emerging wildlife-based management strategies under regional and global change
Beteiligt: Universität Potsdam (Koordination), Namibia University of Science and Technology, Freie Universität Berlin, University of Namibia, Institut für sozial-ökologische Forschung, Ministry of Environment and Tourism
Laufzeit: 2019–2021
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Die Forschenden
PD Dr. Niels Blaum studierte Biologie in Nizza und Frankfurt am Main. Seit 2004 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur für Vegetationsökologie und Naturschutz der Universität Potsdam.
E-Mail: niels.blaumuuni-potsdampde
Dr. Katja Geißler studierte Biologie in Berlin und Aberystwyth. Seit 2009 ist sie wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Professur für Vegetationsökologie und Naturschutz der Universität Potsdam.
E-Mail: katja.geissler.iiiuuni-potsdampde
Dr. Dirk Lohmann studierte Biologie in Ulm und Potsdam. Seit 2012 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur für Vegetationsökologie und Naturschutz.
E-Mail: dirk.lohmannuuni-potsdampde
Dieser Text erschien im Universitätsmagazin Portal Wissen - Eins 2023 „Lernen“ (PDF).