Ökologie

Der Kapitalismus gegen den Kohlenstoffkreislauf

Kohlenstoffkreisläufe regulieren die Temperatur auf der Erde und sind für wesentliche Voraussetzungen des Lebens verantwortlich. Die kapitalistische Industrie und Landwirtschaft sprengen diese lebenswichtigen Systeme.

Ian Angus

Entgegen den Behauptungen der Wissenschaftsleugner ist der Treibhauseffekt eine erwiesene Tatsache. Die Rolle von Kohlendioxid bei der Erwärmung der Erde wurde 1859 vom Physiker John Tyndall nachgewiesen, und seine Arbeit wurde mehrfach bestätigt. Wenn es kein CO₂ in der Luft gäbe, wäre die Durchschnittstemperatur der Erde bei minus 18 Grad Celsius (null Grad Fahrenheit), die Ozeane wären gefroren und das Leben, wie wir es kennen, wäre nie entstanden.

Alle, die behaupten, dass die Erhöhung der Kohlendioxidmenge in der Atmosphäre die Temperatur auf der Erde nicht erhöht, müssen also erklären, warum die Gesetze der Physik nicht gelten.

Doch während die Physik des Treibhauseffekts längst bekannt ist, hat die Wissenschaft erst in den letzten Jahrzehnten die natürlichen Prozesse, die den CO₂-Spiegel in der Atmosphäre und damit die globalen Temperaturen seit Millionen von Jahren stabilisieren, vollständig verstanden.

Dieser Artikel beschreibt, wie der globale Kohlenstoffkreislauf funktioniert, wie er gestört wird und warum er den durch den Kapitalismus verursachten metabolischen Riss nicht heilen kann. [1]

Kohlenstoff ist der Grundstoff jeden Lebens. Jedes Lebewesen, von Mikroben bis zu Walen, von Algen bis zu Mammutbäumen, besteht aus Kohlenstoffmolekülen. Das planetarische Klima wird durch Kohlendioxid reguliert, das seit Milliarden von Jahren die globalen Temperaturen in einem Bereich hält, in dem Lebewesen überleben können.

Wie die anderen Elemente, die von der lebenden Materie benötigt werden, wäre die Kohlenstoffversorgung längst erschöpft, wenn sie nicht ständig neu eingespeist würde. Allein die Pflanzen könnten das gesamte Kohlendioxid in der Atmosphäre in lediglich 8 000 Jahren aufbrauchen. Das Leben geht nur weiter, weil Kohlenstoffmoleküle ständig wiederverwertet und in zwei separaten, aber verwandten bio-geo-chemischen Kreisläufen wiederverwendet werden, einem schnellen Zyklus, der durch biologische Prozesse in mikroskopischen Zellen gesteuert wird, und einem langsamen Zyklus, der durch tektonische Kräfte angetrieben wird, die den gesamten Planeten formen.

Der schnelle (oder kurzfristige) Kohlenstoffzyklus dauert von Sekunden bis zu Jahrhunderten, um Kohlenstoff durch lebende Materie, Boden, Ozeane und die Atmosphäre zu schleusen.

Sein Antriebsmotor ist die Photosynthese, jener komplexe Prozess, bei dem sich Pflanzen aus der Kombination von Kohlendioxid, Wasser und Sonnenenergie Zucker (Kohlenhydrate) produzieren, den sie zum Wachsen benötigen, und Sauerstoff als Abfallprodukt freizusetzen. Da alle Tiere entweder Pflanzenmaterial direkt konsumieren oder Tiere essen, die dies tun, ist die Photosynthese die Grundlage aller Nahrungsnetze und damit aller komplexen Lebensformen.

Fast das gesamte CO₂, das die Pflanzen verbrauchen, wird schließlich in die Atmosphäre, ins Wasser oder in den Boden zurückgeführt. Einiges davon wird fast sofort eingeatmet. Einiges kehrt zurück, wenn Pflanzen sterben und durch Mikroben und Pilze zersetzt werden – bei großen Bäumen kann das Jahrzehnte dauern – oder wenn sie verbrennen. Einiges wird von Tieren gefressen und bewegt sich weiter im Kreislauf, wenn sie ausatmen und wenn sie sterben.

Ein Teil des durch Atmung und Zersetzung freigesetzten CO₂ wird von der nahen Pflanzenwelt wiederverwendet, während der Rest in der Atmosphäre diffundiert (svw. gleichmäßig verteilt) oder in Wasser gelöst wird. Wie die Keeling-Kurve [2] zeigt, spiegeln sich saisonale Veränderungen in der CO₂-Produktion schnell in veränderten atmosphärischen Konzentrationen auf der ganzen Welt wider. Ein ähnlicher, wenn auch langsamerer Prozess zirkuliert gelöstes Kohlendioxid in den Ozeanen bei dem an der Meeresoberfläche ein ständiger Austausch von CO₂ zwischen Luft und Wasser stattfindet, der den Gasdruck zwischen den beiden Bereichen ausgleicht.

Diese Prozesse stellen sicher, dass das Pflanzenleben überall Zugang zu den Dutzenden von Milliarden Tonnen Kohlenstoff hat, die es jedes Jahr benötigt. Die ganze Luft, die Sie atmen und alle Lebensmittel, die Sie essen, enthalten Kohlenstoffatome, die den schnellen Kohlenstoffkreislauf schon unzählige Male durchlaufen haben.

Der langsame (oder langfristige) Kohlenstoffzyklus erstreckt sich über Hunderttausende bis Millionen von Jahren, um Kohlenstoff zwischen der Erdkruste, der Atmosphäre und den Ozeanen zu bewegen.

Sein Motor ist die Plattentektonik, der langsame, aber unermesslich kraftvolle Prozess, der Kontinente bewegt und Materie von tief in der Erde in die Atmosphäre und zurück zirkuliert.

Im langsamen Zyklus gelangt Kohlendioxid bei Vulkanausbrüchen in die Atmosphäre, die, bevor es die Photosynthese gab, die Hauptquelle für atmosphärisches CO₂ waren. Die jährliche Menge ist im planetarischen Maßstab nicht groß, aber sie wird seit Milliarden von Jahren aus der Tiefe an die Oberfläche geschoben, so dass die Summe immens ist. Wäre dies ein Einwegprozess, wäre die Erde längst den Weg der Venus gegangen, mit ihrer dichten CO₂-Atmosphäre und Oberflächentemperaturen, die heiß genug sind, um Blei zu schmelzen.

Glücklicherweise für das Leben auf der Erde wirkt ein weiterer langfristiger Prozess, die chemische Verwitterung, die CO₂ etwa so schnell in den Untergrund befördert, wie Vulkane es hinaufbefördern. Es wirkt auf die Erdkruste, die wesentlich mehr Kohlenstoff enthält als die Atmosphäre, die Ozeane, die Erdscholle und alle Lebewesen zusammen.

Regen, der leicht sauer ist, weil er gelöstes CO₂ enthält, baut allmählich freiliegendes Gestein ab. Chemische Reaktionen zwischen Gestein, Wasser und Kohlendioxid produzieren Kalziumkarbonat, das von Flüssen in die Ozeane transportiert wird, wo Plankton, Korallen und andere Tiere es zum Bau ihrer Schalen und Skelette verwenden. Mit der Zeit sterben diese Tiere und ihre harten Teile sinken und bilden schließlich eine Schicht aus kohlenstoffhaltigem Gestein, meist Kalkstein, auf dem Meeresboden. Dadurch wird der Kohlenstoff für Millionen von Jahren gebunden. [3]

Der Zyklus wird durch die Plattentektonik abgeschlossen. Die Erdlithosphäre (Kruste und oberer Mantel) besteht aus acht großen und etwa 20 kleineren Platten, die jeweils bis zu 100 Kilometer dick sind. Unterhalb der Lithosphäre sind Hitze und Druck so groß, dass das Gestein tatsächlich fließt und die starren Platten sehr langsam mit sich führt. Die Platte zum Beispiel, die Nordamerika trägt, bewegt sich derzeit nur etwa zweieinhalb Zentimeter pro Jahr, aber in Milliarden von Jahren waren solche Geschwindigkeiten ausreichend, um das Gesicht des Planeten immer wieder neu zu erschaffen.

Kohlenstoffkreislauf (Wikimedia)

Wenn Platten kollidieren und eine unter die andere geschoben wird, werden riesige Mengen an Gestein in den darunter liegenden Mantel abgetragen. Die Reibung und Wärme dieser „Subduktion“ kratzt einen Großteil des Kalksteins ab, der sich auf dem Meeresboden abgelagert hat, und er schmilzt. Dieser bildet zusammen mit anderen umgebenden Gesteinen das Magma und die Gase, die die Vulkane an der Oberfläche ausstoßen.

Kollidierende Platten pressen auch Berge in die Höhe: Der Himalaya zum Beispiel entstand, als die Platte mit Indien vor 50 Millionen Jahren mit der eurasischen Platte kollidierte. Wenn Berge steigen, wird das Altgestein der chemischen Verwitterung ausgesetzt, es bildet sich Kalziumkarbonat und der Kreislauf geht weiter.

Der Geophysiker Roy Livermore fasst die klimatischen Auswirkungen des langsamen Kohlenstoffkreislaufs knapp zusammen: „Kurz gesagt, führt eine Erhöhung des CO₂-Anteils durch den Vulkanismus zu einem Anstieg der Oberflächentemperatur durch den Treibhauseffekt, was zu einer schnelleren Verwitterung führt, was zu einer schnelleren Ableitung von CO₂ aus der Atmosphäre führt, gefolgt vom Transport von Karbonaten in Flüssen und dann Ablagerungen in den Ozeanen, was eine Verringerung des atmosphärischen CO₂ zur Folge hat, dem eine Abnahme der Oberflächentemperatur folgt“. [4]

Atmosphärisches Kohlendioxid wurde als Drehknopf des Klimathermostaten der Erde bezeichnet. Wenn mehr CO₂ in der Luft ist, steigen die globalen Temperaturen. Wenn es weniger gibt, sinken die Temperaturen. In den letzten 800 000 Jahren, und wahrscheinlich noch viel länger, schwankte der CO₂-Gehalt zwischen 180 ppm in eiszeitlichen (kalten) Perioden und 280 ppm in zwischeneiszeitlichen (warmen) Perioden. Die Tatsache, dass dieser trotz der außergewöhnlichen Prozesse so wenig variierte, zeigt, dass der globale Kohlenstoffkreislauf gut ausbalanciert ist, dass die CO₂-Zugabe im Laufe der Zeit eng mit dessen Abbau verbunden war.

Das ist umso bemerkenswerter, als die langsamen und schnellen Zyklen tatsächlich entgegengesetzt funktionieren. Wie der Geophysiker David Archer schreibt:

„In einigen Fällen und auf einigen Zeitskalen wirkt der Kohlenstoffkreislauf als stabilisierender Faktor auf das Klima, als negatives Feedback. … In anderen Fällen kann der Kohlenstoffkreislauf auf verschiedenen Zeitskalen und mit unterschiedlichen Webdiagrammen von Ursache und Wirkung ein Verstärker der Klimaschwankungen sein, wie er zum Beispiel ein Komplize in den eiszeitlichen Klimazyklen war, die das Gesicht der Erde in den letzten 2 Millionen Jahren verändert haben …“ [5]

Im langsamen Kohlenstoffkreislauf ist die chemische Verwitterung ein Lehrbuchbeispiel für negative Rückkopplungen, ein Prozess, der Veränderungen begrenzt. Wenn die Temperaturen steigen, gibt es mehr Regen und mehr Verwitterung, sodass mehr CO₂ entfernt wird und die Temperaturen sinken. Wenn die Temperaturen fallen, gibt es weniger Regen und weniger Verwitterung, so dass der CO₂-Gehalt und die Temperaturen steigen. Dieser Zyklus stabilisiert das Klima der Erde – aber nur im Durchschnitt, über Millionen von Jahren. Auf kürzeren Zeitskalen können die Temperaturen stark variieren.

Der schnelle Kohlenstoffkreislauf hingegen neigt dazu, Temperaturänderungen durch solche positiven Rückkopplungen zu verstärken:

• Kaltes Wasser kann mehr CO₂ als warmes lösen, wie Holli Riebeek von der NASA schreibt: „Mit zunehmenden Temperaturen tritt Kohlendioxid aus dem Meer aus, wie ein Glas Stangenbier, das über einen warmen Tag hinweg schal wird.“ [6]
• Wenn sich die Luft erwärmt, nimmt sie mehr Wasserdampf auf, was ein starkes Treibhausgas ist.
• Eis reflektiert viel Sonnenenergie zurück in den Weltraum. Während Gletscher und Meereis schmelzen, nimmt die Rückstrahlfähigkeit der Erde ab – die dunkleren Oberflächen von Land und Meer speichern mehr Energie und verursachen Erwärmung.
• Ein wärmeres Klima führt zu mehr Waldbränden, die CO₂ ausstoßen und die Abdeckung entfernen, die es dem Boden ermöglicht, vergrabenen Kohlenstoff zurückzuhalten.

Es gibt gegenläufige Tendenzen: Mehr Wasserdampf in der Luft bedeutet zum Beispiel auch, dass es mehr Wolken gibt, die verhindern, dass Sonnenenergie an die Oberfläche gelangt. Insgesamt hat der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen jedoch mit großer Überzeugung festgestellt, dass „die Rückkopplung zwischen Klimawandel und Kohlenstoffkreislauf die globale Erwärmung verstärken wird“. [7]

Kurz gesagt, Erwärmung verursacht mehr Erwärmung. Natürlich ist auch das Gegenteil der Fall – Abkühlung bewirkt mehr Abkühlung –, aber es gibt nichts innerhalb des schnellen Zyklus, das eine Gegenbewegung auslösen könnte, abgesehen von einem externen Auslöser wie etwa die „Wobbelungen“ in der Erdumlaufbahn, die den Wechsel von Eiszeiten zu Zwischeneiszeiten und zurück einleiten [8].

Chemische Verwitterung wirkt natürlich gegen Erwärmung oder Abkühlung, aber sie ist zu langsam, um für die menschliche Gesellschaft relevant zu sein.

Im schnellen Zyklus wird etwas organische Substanz vergraben, bevor sie sich zersetzen kann. Unter geeigneten Bedingungen und über Millionen von Jahren wird ein Teil durch Hitze und Druck in Torf, Kohle, Erdgas oder Erdöl umgewandelt. Sofern sie nicht gestört wird, bleibt sie unter der Oberfläche, obwohl etwas davon von tektonischen Platten hinaufgestoßen wird und durch den langsamen Zyklus in die Atmosphäre zurückkehren kann.

Stattdessen haben der Abbau und die Verbrennung fossiler Brennstoffe jährlich Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus dem langsamen Kreislauf in den schnellen Kreislauf übertragen und beide gestört. Die wesentliche Energiequelle für das Wachstum und die Macht des Kapitalismus bewirkt die Zerstörung der wesentlichen Lebenserhaltungssysteme der Erde.

Das Anthropozän wurde als die Epoche beschrieben, in der die menschliche Aktivität „die großen Kräfte der Natur überwältigt“. [9] Es steht außer Frage, dass die kapitalistische Industrie und die Landwirtschaft beide Komponenten des globalen Kohlenstoffkreislaufs überwältigen.

• Im langsamen Zyklus fördern Vulkane jedes Jahr etwa 200 Millionen Tonnen CO₂ in die Atmosphäre. Gleichzeitig werden durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Landnutzung über 30 Milliarden Tonnen freigesetzt – 150 mal mehr als bei Vulkanen. [10]
• In den vergangenen 800 000 Jahren des schnellen Zyklus erreichte die Konzentration des atmosphärischen CO₂ einmal kurzzeitig 300 ppm, ansonsten aber nie mehr als 280 ppm. Im Mai 2019 erreichte sie 414,7 ppm – 39 Prozent höher als der vorindustrielle Höchstwert und 48 Prozent höher als das langfristige Maximum [11].

Diese als Kohlenstoffriss bezeichnete massive Störung des Stoffwechsels der Erde hat das Erdsystem in einen Zustand versetzt, der bisher ohne Vergleich ist. Die Treibhausgaswerte sind noch nie zuvor so schnell und so stark gestiegen.

Die nächste Parallele in der langen Geschichte der Erde ist das Paläozän-Eozän-Temperaturmaximum (PETM) vor 56 Millionen Jahren, als die globalen Temperaturen plötzlich um 5 bis 8ºC anstiegen und bis zur Hälfte des gesamten Meereslebens starb. Das PETM wurde durch eine massive Freisetzung von Treibhausgasen verursacht, möglicherweise durch Supervulkanausbrüche im Nordatlantik. Über zwei Billionen Tonnen lange vergrabenes Kohlendioxid sind in 2000 Jahren in die Atmosphäre gelangt, ein Wimpernschlag in geologischen Zeiträumen.

Für diese Diskussion ist der wichtige Punkt: Nachdem die Emissionen gestoppt waren, dauerte es über 100 000 Jahre, bis die Temperaturen erneut auf das Niveau vor dem PETM zurückkehrten.

Heute werden der Atmosphäre zehnmal so schnell Treibhausgase zugeführt wie beim Höhepunkt des PETM. Seit 1750 beliefen sich die Emissionen auf fast 1,5 Billionen Tonnen, mehr als die Hälfte davon seit 1988. Wenn wie gewohnt weitergewirtschaftet wird, werden die Gesamtemissionen in diesem Jahrhundert das PETM-Niveau erreichen. Schnelle Maßnahmen zur Emissionssenkung könnten das verhindern, aber selbst dann werden viele kommende Generationen mit einem viel wärmeren globalen Klimaregime konfrontiert sein, als es die Menschheit je erlebt hat.

Vor fast zwei Jahrzehnten, nach einem Jahrzehnt intensiver Forschung, kam die Carbon Working Group des International Geosphere-Biosphere Project zu dem Schluss, dass „während natürliche Senken die Zunahme des atmosphärischen CO₂ potenziell verlangsamen können, es jedoch keinen natürlichen Retter gibt, der darauf wartet, das gesamte anthropogene CO₂ im kommenden Jahrhundert aufzunehmen. … es wird die biogeochemischen Zyklen der Erde für die nächsten Jahrhunderte beeinflussen.“ [12] Das Ausmaß und die Dauer dieser Auswirkungen hängen davon ab, welche Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen ergriffen und wie schnell diese reduziert werden.

Übersetzung Willi Eberle

Dieser Artikel erschien in die internationale Nr. 6/2019 (November/Dezember 2019). | Startseite | Impressum | Datenschutz