Klagenfurt, Austria
June 4, 2013

Quelle: Alpen-Adria-Universität Klagenfurt

Das Wachstum grüner Pflanzen – ein Maß dafür ist die „Nettoprimärproduktion“, kurz NPP – ist die energetische Basis für alles Leben auf der Erde. Der Anteil der NPP, den sich die Menschheit durch Land- und Forstwirtschaft, Bioenergieproduktion und Vegetationsfeuer aneignet (HANPP), hat sich im letzten Jahrhundert verdoppelt. Wissenschafterinnen und Wissenschafter des Instituts für Soziale Ökologie der AAU haben nun festgestellt, dass Land zwar effizienter, aber gleichzeitig auch immer intensiver genutzt wird. Ein verstärkter Ausbau der Bioenergienutzung würde die HANPP massiv nach oben treiben, warnen die ForscherInnen in einer Studie, die diese Woche im renommierten Fachjournal PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) veröffentlicht wird.

Die kontinuierlich wachsende Weltbevölkerung und deren steigender Ressourcenhunger ist in vielerlei Hinsicht beunruhigend, insbesondere für die Nachhaltigkeit gegenwärtiger und zukünftiger Nutzung natürlicher Ressourcen. Ein wichtiger Messwert dafür ist der so genannte HANPP-Indikator. HANPP steht für „Human Appropriation of Net Primary Production“ und gibt Auskunft darüber, wie stark sich menschliches Handeln auf die Biosphäre auswirkt. Die HANPP zeigt an, welcher Prozentsatz der jährlichen pflanzlichen Biomasseproduktion auf der globalen Landfläche durch Landnutzung, etwa Land- und Forstwirtschaft, Bioenergieproduktion, Siedlungstätigkeit, Degradation oder menschlich verursachte Vegetationsfeuer, für Ökosysteme verloren geht.

Eine im renommierten PNAS-Journal veröffentlichte Studie analysiert nun erstnmals die Trends in HANPP von 1910 bis 2005. Die Autorinnen und Autoren, darunter Fridolin Krausmann, Karl-Heinz Erb, Simone Gingrich, Helmut Haberl, Veronika Gaube, Christian Lauk und Christoph Plutzar vom Institut für Soziale Ökologie und Tim Searchinger von der Princeton University, kommen zu einem erstaunlichen Ergebnis: Während die Weltbevölkerung im letzten Jahrhundert um das Vierfache und die ökonomische Leistung um das 17-fache gewachsen ist, hat sich die HANPP „nur“ verdoppelt. „Dies zeigt uns, dass die Landnutzung weltweit zunehmend effizienter wird: Die Produktion von Nahrung und anderen Produkten ist viel stärker gestiegen als die HANPP. Dennoch ist die HANPP im letzten Jahrhundert von 13 auf 25 Prozent gestiegen“, so der Erstautor des Artikels, Fridolin Krausmann.

Obwohl der weltweite Konsum stark gestiegen ist, ging die Menge der pro Kopf und Jahr geernteten und genutzten Biomasse deutlich zurück. Krausmann dazu: „Ein Grund dafür ist, dass global gesehen Bioenergie zunehmend durch Fossilenergie ersetzt wurde. Außerdem ist die Effizienz bei der Umwandlung von Biomasse zu Produkten wie etwa Nahrungsmitteln deutlich gestiegen.“ Einen deutlichen Wermutstropfen gebe es laut den StudienautorInnen aber dennoch: So geht die große Steigerung der Effizienz bei den Ernteerträgen oft auf Kosten der Ökologie. „Wir setzen für die Steigerung der landwirtschaftlichen Erträge verstärkt fossile Energie ein, nützen Böden zu sehr aus, verwenden zunehmend Methoden der industriellen Massentierhaltung und nehmen Verlust an Biodiversität in Kauf“, so Krausmann.

Die Autorinnen und Autoren gehen davon aus, dass bei einer Fortsetzung der bisherigen Trends die HANPP bis 2050 weltweit nur geringfügig, auf Werte bis 29 Prozent, zunehmen würde. Wenn allerdings die Bioenergie so stark ausgebaut werden sollte, wie dies etwa in manchen Szenarien des IPCC für möglich gehalten wird, könnte der Wert auf bis zu 44 Prozent ansteigen und damit deutlich stärker steigen als in den letzten Jahrzehnten. Die Forscherinnen und Forscher warnen: „Bei Bioenergie ist Vorsicht geboten. Die Nutzung riesiger Flächen für Bioenergieproduktion kann sich negativ auf Ernährungssicherheit, Waldbestände, Böden und Biodiversität auswirken. Überzogene Erwartungen an Bioenergie können letztlich dazu führen, das Ziel einer Reduktion der Treibhausgase zu verfehlen. Vor allem gilt es auf nachhaltige Intensivierung der Landnutzung zu setzen und die möglichen negativen Folgen von ökologisch kontraproduktiven Formen der Landnutzungsintensivierung zu vermeiden.“

Fridolin Krausmann, Karl-Heinz Erb, Simone Gingrich, Helmut Haberl, Alberte Bondeau, Veronika Gaube, Christian Lauk, Christoph Plutzar & Timothy D. Searchinger (2013).
Global human appropriation of net primary production doubled in the 20th century.
PNAS Early Edition (EE), week of June 3, 2013.

Foto: Pilo Pichler

The intensity of land use doubled in the 20th century

The growth of green plants – which can be measured in terms of “net primary production”, or NPP for short – provides the energetic foundation for all life on earth. The share of NPP appropriated by humans (HANPP) through agriculture and forestry, bioenergy production, and vegetation fires doubled over the course of the past century. Researchers at the Institute of Social Ecology at the AAU have shown that while land is used more efficiently, simultaneously, the intensity of land use has increased continuously. In a study published in PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), researchers warn that an increased expansion of bioenergy use would drastically raise HANPP to over 40%.

The growing global population and its increasing hunger for resources gives cause for concern for various reasons, in particular with regard to the sustainability of the current and future use of natural resources. The so-called HANPP indicator is a measurement for the intensity with which humans use land and biomass. HANPP stands for “Human Appropriation of Net Primary Production” and provides information about the impact of human activity upon the biosphere. HANPP reveals the percentage of the annual plant-based biomass production that is co-opted by humans through land use activities such as agriculture and forestry, bioenergy production, construction of buildings and infrastructures, soil degradation, or human induced vegetation fires – and thus not available to other ecosystem processes.

A study recently published in PNAS quantifies for the first time long term trends in HANPP during global industrialization covering the period from 1910 to 2005. The authors, including Fridolin Krausmann, Karl-Heinz Erb, Simone Gingrich, Helmut Haberl, Veronika Gaube, Christian Lauk and Christoph Plutzar from the Institute of Social Ecology, and Tim Searchinger from Princeton University arrived at a surprising result: While global population increased fourfold over the past century, and economic output increased 17-fold, HANPP “only” doubled. “This shows us that land use became more and more efficient across the globe: The production of food and other products has increased at a much faster rate than HANPP. Nevertheless, HANPP has climbed from 13 to 25 per cent during the past century”, Fridolin Krausmann, lead author of the article, explains.

While global consumption has increased dramatically, the amount of biomass harvested and used per capita has dropped significantly. Krausmann elaborates: “One of the reasons for this is that – seen from a global perspective – bioenergy has increasingly been replaced by fossil energy. Furthermore, efficiency of conversion processes from biomass to products such as food or fibre has grown.” However, as the authors of the study point out, there are major drawbacks: The impressive increase in efficiency gains in crop and livestock yields have been achieved at considerable ecological costs. “In order to increase yields and output, we use large amounts of fossil fuels and water, we turned to large-scale industrial animal production systems and put high environmental pressure on land, soils and biodiversity”, Krausmann points out.

The authors assume that, given a continuation of the past trends, global average HANPP is likely to increase moderately to values up to 29 per cent by 2050. However, if bioenergy is to be expanded by as much as some IPCC scenarios suggest, the value could climb as high as 44 per cent, clearly exceeding the growth rate observed over the past decades and putting high pressure on ecosystems. The researchers thus call for caution: “Caveats are warranted concerning bioenergy strategies. The utilization of vast land areas for the production of bioenergy can have a strong negative impact on food safety, forest resources, and biodiversity. Unrealistic expectations regarding bioenergy can result in failing to achieve the target of reducing greenhouse gases. Above all, we have to focus on sustainable intensification and we have to be careful to prevent any potential negative consequences of forms land use intensification that further increase the pressure on ecosystems.”