Page - 124 - in Umwelt- und Bioressourcenmanagement für eine nachhaltige Zukunftsgestaltung

124 4 Ökosysteme, Landnutzung & Biodiversität verfügbarer P im Wesentlichen auf die Gesteinsverwitterung beschränkt, ist N in seiner unreaktiven Form N2 der Hauptbestandteil unserer Luft. Leguminosen, also Pflanzen, die in Symbiose mit Mikroorganismen leben, ausgewählte Mikroorganismen (biologische Fixierung) und Blitze verwandeln atmosphärischen N2 in pflanzenver- fügbare Formen. In natürlichen Ökosystemen werden P und N durch Bodenerosion ausgetragen und in aquatischen Ökosystemen angereichert. N wird zusätzlich im Boden und oberflächlich ausgeschwemmt oder in tiefere Schichten bis ins Grundwasser ver- lagert. Durch den Prozess der Denitrifikation wird reaktiver N zu N2 (mitunter auch N2O) umgewandelt. Mit der Landnutzung verändern Menschen die globalen Nährstoffkreisläufe. Sie führen lokal Nährstoffe zu und entziehen diese durch die Abfuhr von Ernteprodukten und die Bodenbearbeitung wieder. Frühe Düngemaßnahmen waren die Nutzung organi- scher Düngemittel aus Lagerstätten, die gezielte Ausbringung tierischer und mensch- licher Exkremente sowie der Anbau von Leguminosen. Letztere binden heute in etwa so viel N wie die verbleibende biologische Fixierung (Ciais et al. 2013). Die Verbren- nung fossiler Energieträger setzt reaktiven N frei, den Niederschläge (d.h. Deposition) in die Biosphäre einbringen. Die massivsten Auswirkungen auf den N-Kreislauf hat jedoch das im frühen 20. Jahrhundert entwickelte Haber-Bosch-Verfahren. Hierbei wird N2 im industriellen Maßstab gebunden und als mineralischer N-Dünger pflanzen- verfügbar gemacht. Die dadurch gebundenen Mengen entsprechen in etwa der Summe der biologischen Fixierung der Land- und Forstwirtschaft und jener natürlicher Öko- systeme. Heute ernährt sich rund die Hälfte der Menschen von Nahrungsmitteln, die mit N aus dem Haber-Bosch-Verfahren erzeugt werden (Erisman et al. 2008). Der reichlich verfügbare reaktive N und punktuell auch die hohen P-Gehalte der Böden durch Düngung verändern terrestrische und aquatische Ökosysteme. N2O ist ein potentes Treibhausgas. N-Emissionen, allen voran NOx aus der Verbrennung fossiler Energieträger und Ammoniak aus der Landwirtschaft beeinträchtigen die menschliche Gesundheit. Die jährlichen gesellschaftlichen Kosten in der EU durch N aus verschiedenen Quellen werden auf 70 bis 320 Mrd. € geschätzt (Sutton et al. 2011). Global betrachtet ist die landwirtschaftliche Landnutzung mit rund zwei Drittel des Gesamtverbrauchs der größte Wasserverbraucher (OECD 2012) und greift damit in den natürlichen Wasserkreislauf ein. Der überwiegende Anteil entfällt auf die Bewässerung von Ackerkulturen durch die Nutzung erneuerbarer ober- und unterirdischer Quellen, aber auch nichterneuerbarer fossiler Grundwässer. Damit kann die natürliche Funk- tionsfähigkeit aquatischer Ökosysteme eingeschränkt werden. Es entsteht eine Kon- kurrenz zu alternativen Nutzungen, etwa zur Energieerzeugung und zum industriellen und privaten Verbrauch.