Promotionsstipendium: Dr. rer. n Romy Zeiss

Prioritäten für den effektiven Schutz von Bodenbiodiversität und Bodenfunktionalität in Deutschland

Böden sind für das Funktionieren von Ökosystemen von entscheidender Bedeutung, dennoch wird die Biodiversität der Böden im Bereich des Naturschutzes weitgehend übersehen. In der entstandenen, kumulativen Dissertation wurde (1) die Anfälligkeit von Bodenorganismen in einer Fallstudie zu den Auswirkungen des Klimawandels auf Regenwürmer, (2) die Wirksamkeit bestehender Schutzgebietsnetzwerke bei der Erhaltung der Biodiversität und Funktion von Böden, (3) Strategien und Vorteile einer wirksamen Vermittlung der Bedeutung des Bodenlebens an die Öffentlichkeit und (4) Prioritäten für den Naturschutz der Biodiversität von Böden in Europa untersucht. Die vier Kapitel integrieren biologische Daten mit neuartigen Modellierungsansätzen und wurden durch politische Überprüfungen und Kommunikationsforschung ergänzt. Sie zeigen, dass die aktuellen Naturschutzrahmenbedingungen eine Tendenz zu sichtbaren, oberirdischen Arten aufweisen und somit den Großteil des Lebens unter der Erde übersehen. Eine erfolgreiche und ganzheitliche Naturschutzarbeit erfordert die Einbeziehung von Bodenorganismen in die Überwachung der Biodiversität, die Umweltbildung und die Verwaltung von Schutzgebieten. Die Dissertation schließt mit Vorschlägen, wie Forschung, Politik, Verwaltung und öffentliche Beteiligung miteinander verbunden werden können, um sicherzustellen, dass die für die meisten Menschen unsichtbare Bodenbiodiversität die erforderliche Pflege und den notwendigen Schutz erhält.

Alles Leben auf der Erde ist mit der Natur verbunden, die essentielle Ressourcen bereitstellt, das Klima reguliert und das menschliche Wohlbefinden bereichert. Der Begriff Natur selbst ist jedoch nicht leicht zu definieren und lässt großen Raum für Interpretation. Die Definitionen reichen von der Auffassung der Natur als Ansammlung nicht-menschlicher Organismen und Landschaften bis hin zum Verständnis von Natur als Gesamtheit der belebten und unbelebten Welt, von der der Mensch untrennbar ist. Die Vorteile und die Verbindung zum menschlichen Wohlbefinden sollten jedoch nicht überschatten, dass die Natur und ihre Bestandteile einen intrinsischen Wert besitzen, nämlich das einfache Recht, zu existieren, ohne dem Menschen notwendigerweise Nutzen oder Dienstleistungen zu erbringen. Biodiversität, ein lebender Bestandteil der Natur, beschreibt die Vielfalt des Lebens auf Ebene der Gene, Arten und funktionellen Merkmale, umfasst aber auch die Vielfalt der Ökosysteme. Dieses Spektrum natürlicher Vielfalt führt zu unterschiedlichen Ansätzen des Naturschutzes und – ähnlich wie die Vielfalt an Definitionen von Natur – zu einer Vielfalt an Schutzzielen.

Historisch konzentrierten sich Naturschutzbemühungen darauf, die Natur und insbesondere ihre Biodiversität zu bewahren. Definitionen des Naturschutzes spiegeln dabei unterschiedliche Zielsetzungen wider, wie etwa den Erhalt unberührter Wildnis, die Sicherung von Ressourcen für menschliche Nutzung oder den Schutz ökologischer Prozesse. Diese Definitionen haben sich im Laufe der Zeit verändert und gleichzeitig beeinflusst, welchen Strategien nachgegangen wurde – von der Einrichtung von Schutzgebieten bis hin zur Wiederherstellung beeinträchtigter Landschaften. Im Laufe der Zeit hat sich der Naturschutz von der Philosophie „nature for itself“ (engl. Natur für sich selbst) und „nature for people” (engl. Natur für den Menschen) hin zu „people and nature” (engl. Menschen und Natur) entwickelt und damit sowohl den intrinsischen Wert der Biodiversität als auch den instrumentellen Nutzen von Ökosystemen anerkannt. Ökosystemdienstleistungen wie Nahrungsmittelproduktion, Wasserregulierung, Klimastabilisierung und kulturelle Inspiration verdeutlichen die Abhängigkeit des menschlichen Wohlbefindens von funktionierenden Ökosystemen. In einem modernen Konzept werden die Vorteile der Natur als “Nature’s Contributions to People” (engl. Beitrag der Natur zur Menschheit) bezeichnet, was den Zusammenhang zwischen Mensch und Natur klar beibehält, aber auch negative Beiträge der lebenden Natur, die Perspektiven indigener Völker und lokales Wissen sowie die Verknüpfung von Kultur und Mensch einbezieht. Obwohl der heutige Naturschutzgedanke „people and nature“ sowohl den Mensch als auch die Natur im Zusammenspiel berücksichtigt, wurde die vom Menschen verursachte Bedrohung der Natur bereits vor Jahrzehnten im Konzept „nature despite people” (engl. Natur trotz des Menschen) erkannt. Diese Bedrohungen werden häufig unter dem Begriff des Globalen Wandels zusammengefasst.

Der fortschreitende Globale Wandel beschreibt die sich beschleunigenden Veränderungen, die der Mensch weltweit auf Ökosysteme und Arten ausübt. Während Menschen die Natur schon immer beeinflusst haben, sind Ausmaß und Geschwindigkeit dieser Veränderungen heute beispiellos. Ihre Auswirkungen reichen von der frühen Jagd und Fischerei bis zur modernen Industrialisierung und Globalisierung. Der Globale Wandel besteht dabei nicht aus einem einzelnen Faktor, sondern aus einer Vielzahl sich gegenseitig verstärkender Treiber (engl. “drivers”). Klimawandel, Landnutzungsänderung, Verschmutzung, invasive Arten und Übernutzung wirken gleichzeitig und verursachen gravierende, kumulative Effekte. Die Folgen für die Biodiversität sind umfangreich. Der Verlust biologischer Vielfalt, vereinheitlichte Lebensgemeinschaften und eine abnehmende funktionelle Diversität schwächen Ökosystemdienstleistungen und die Ökosystemstabilität. Es handelt sich dabei nicht um zukünftige Risiken, sondern um gegenwärtige Realitäten, die sich in degradierten Böden, rückläufigen Bestäuberpopulationen, kollabierenden Fischbeständen und sinkender Ökosystemstabilität zeigen. Die Auswirkungen des Globalen Wandels schaffen daher den Rahmen für den heutigen Naturschutz.

Naturschutzpraktiken umfassen die konkreten Maßnahmen um Biodiversität und Ökosysteme zu bewahren. Traditionell umfassen sie Habitatrenaturierung, Artenmanagement, nachhaltige Nutzung und die Ausweisung von Schutzgebieten. Jede Schutzmaßnahme spiegelt bestimmte Naturschutzphilosophien wider – von bewahrenden Idealen bis hin zu integrativen Modellen, die die enge Verbindung zwischen Mensch und Natur anerkennen. In der Praxis reichen Managementstrategien von strengem Schutz, bei dem menschlicher Zugang und Nutzung minimiert werden, bis zu Ansätzen, die neben Naturschutzzielen auch nachhaltige Ressourcennutzung oder kulturelle Aktivitäten zulassen. Unter diesen Strategien haben sich Schutzgebiete als Eckpfeiler des modernen Naturschutzes etabliert. Nationalparks, Reservate und Schutznetzwerke dienen als räumliche Ankerpunkte für den Biodiversitätsschutz und bieten rechtliche und institutionelle Rahmenbedingungen, um Ausbeutung und Zerstörung zu begrenzen. Weltweit hat sich die Fläche geschützter Gebiete im letzten Jahrhundert stark vergrößert, wobei internationale Zielvereinbarungen darauf abzielen, mindestens 30 % der Land- und Meeresflächen unter Schutz zu stellen. Diese Gebiete sollen Arten, Lebensräume und ökologische Prozesse schützen und als Rückzugsorte vor Landnutzungswandel, Verschmutzung und Übernutzung dienen. Studien zeigen jedoch, dass Schutzgebiete nicht immer so wirksam sind wie angenommen. Häufig sind sie auf sichtbare oder charismatische Arten, ikonische Landschaften oder politisch realisierbare Regionen ausgerichtet und basieren weniger auf tatsächlicher ökologischer Notwendigkeit. Viele Gebiete sind klein, isoliert oder unzureichend gemanagt, was ihre Fähigkeit mindert, langfristig lebensfähige Populationen oder ökologische Prozesse zu erhalten. In manchen Fällen existiert Schutz nur auf dem Papier, während Überwachung und Durchsetzung unzureichend erfolgen. Diese Diskrepanz zwischen Erwartungen und Wirklichkeit verdeutlicht die Notwendigkeit differenzierterer Ansätze. Schutzgebiete bleiben als symbolisches und praktisches Mittel zum Naturschutz unverzichtbar, können aber nicht die alleinige Lösung darstellen. Ihre Wirksamkeit hängt von sorgfältiger Standortwahl, Vernetzung, ausreichender Größe, adaptivem Management und der Berücksichtigung des gesamten Spektrums der Biodiversität, einschließlich des verborgenen Lebens im Boden, ab. Naturschutzpraktiken müssen daher über Reservatsgrenzen hinausgehen: nachhaltige Landnutzung, Wiederherstellung (engl. Restoration) und die Bedeutung von Bodenfunktionen sollten in größere Landschaftszusammenhänge integriert werden. Nur so kann der Naturschutz sowohl die sichtbaren als auch die unsichtbaren Komponenten von Ökosystemen erfassen und gewährleisten, dass Schutzgebiete ihrem Anspruch als sichere Zufluchtsorte für alle Formen von Biodiversität gerecht werden.

Obwohl Naturschutzpraktiken im Laufe der Zeit nachgerüstet wurden, bleiben die Organismen, welche globale Kreisläufe von Kohlenstoff, Nährstoffen und Wasser aufrechterhalten und viele der “Nature’s Contributions to People” erbringen, weitgehend vernachlässigt – insbesondere jene, die im Boden leben. Die Naturschutzforschung konzentrierte sich traditionell auf oberirdische Ökosysteme, behandelte Bodenfunktionen als nachrangig oder ging davon aus, dass sich diese aufgrund regenerierter Vegetation erholen würden. Dies hat zu einer anhaltenden Lücke in Forschung und Naturschutz geführt: Bodenbiodiversität (d.h. die biologische Vielfalt im Boden basierend auf den Bodenlebewesen-Gemeinschaften) wird selten in Schutz- oder Politikziele einbezogen, und selbst ambitionierte Schutzgebietsnetzwerke priorisieren sichtbare Lebensräume und Arten, während sie darauf vertrauen, dass unterirdische Gemeinschaften ohne expliziten Schutz fortbestehen. Dabei ist die Bodendiversität ein kritischer und verletzlicher Bestandteil der Natur, insbesondere im Kontext des Globalen Wandels. Landnutzungsänderungen, Klimaverschiebungen und Verschmutzung beeinflussen Bodenorganismen und deren Funktionen direkt, doch diese Auswirkungen bleiben im Mainstream-Naturschutz weitgehend unsichtbar. Böden beherbergen eine enorme Vielfalt an Lebewesen, die organisches Material zersetzen, Nährstoffe recyceln, zur Entwicklung einer stabilen Bodenstruktur beitragen und Wasserflüsse regulieren – Funktionen, die Produktivität, Stabilität und Resilienz von Ökosystemen weltweit stützen. Da der Globale Wandel alle Ökosysteme einschließlich der Böden betrifft, müssen wir den Naturschutz neu denken, seinen Geltungsbereich erweitern und sicherstellen, dass sowohl sichtbare als auch unsichtbare Formen der Biodiversität den dringend benötigten Schutz erhalten.

Diese Dissertation befasst sich mit dem Ungleichgewicht zwischen der wichtigen Rolle der Bodenbiodiversität und ihrer vergleichsweise geringen Beachtung. Die Arbeit beleuchtet, wie Bodenbiodiversität im Naturschutz berücksichtigt wird, und zeigt dadurch die Schwächen aktueller Schutzpraktiken auf. Basierend auf vier Projekten wird

  • die naturschutzrelevante Bedeutung von Bodenorganismen am Beispiel des Klimawandels und seiner Auswirkungen auf die Verbreitung von Regenwürmern untersucht,

  • die Rolle der Wissenschaftskommunikation bei der Sensibilisierung für das Bodenleben beleuchtet,

  • die Wirksamkeit bestehender Schutzgebiete für die Erhaltung der Bodenbiodiversität und -funktionen evaluiert, und

  • Prioritäten für den Naturschutz von Bodenbiodiversität in Europa identifiziert.

Die Arbeit betont die dringende Notwendigkeit, Bodenorganismen in Wissenschaft, Politik und Management zu integrieren, und argumentiert weiterhin, dass das Fortbestehen von Ökosystemen und menschlichem Wohlbefinden von ihrem Überleben abhängt.

Das erste Kapitel untersucht die Auswirkungen des Klimawandels auf Regenwürmer, einer Gruppe von Bodenorganismen, die für Nährstoffkreisläufe und Bodenfruchtbarkeit entscheidend sind. Die vorgestellte Studie prognostiziert, dass die Verbreitung von Regenwürmern sehr empfindlich auf Klimaveränderungen reagiert. Steigende Temperaturen und ein veränderter Niederschlag verschieben ihre Verbreitungsgebiete und beeinflussen damit auch die räumliche Verteilung der Regenwurm-Artenvielfalt. Manche Regionen verlieren geeignete Lebensräume, während andere neue Artenzusammensetzungen aufweisen – mit ungewissen Folgen für die Ökosystemfunktionen. Regenwürmer verdeutlichen, warum Bodenbiodiversität im Naturschutz Beachtung finden muss: Ihr Verlust aufgrund von klimabedingten Lebensraumverschiebungen könnte leicht zu Einbußen jener Ökosystemfunktionen führen, die Landwirtschaft, Kohlenstoffspeicherung und Pflanzenproduktivität unterstützen.

Das zweite Kapitel befasst sich mit der Frage, wie Menschen für Bodenbiodiversität sensibilisiert werden können und warum Wissenschaftskommunikation dafür notwendig und zugleich gewinnbringend ist. Öffentliches Bewusstsein ist eine Voraussetzung für wirksamen Naturschutz, doch Böden bleiben für Bürger:innen und Entscheidungsträger:innen weitgehend unsichtbar. Kommunikation kann diese Lücke schließen, indem sie Bodenleben durch Geschichten, Visualisierungen und Outreach-Initiativen greifbar macht. Aus unseren eigenen Erfahrungen im Projekt „Translating Soil Biodiversity“ haben Kolleginnen und ich gelernt, dass der Wissensaustausch durch klare Kommunikation allen Beteiligten zugutekommt. Die Übersetzung von Forschungsergebnissen in einfache Sprache verbessert Schreibfähigkeiten und das Erfassen des „Big-Pictures“ von Redakteur:innen, Gutachter:innen und Autor:innen, während zugängliche Abbildungen und Texte ein breiteres Publikum erreichen. Übersetzungen in verschiedene Sprachen fördern Inklusion, da Freiwillige ebenso wie Forschende selbst Wissen erwerben und neue Kooperationen anstoßen. Vereinfachte Materialien machen Forschungsprozesse verständlich und dienen als Ressource für Schulen, Universitäten und Citizen-Science-Projekte. Gut verständliche Inhalte werden von Allen geschätzt, da sie Wissenschaft zugleich zugänglicher und ansprechender machen. Ohne Bewusstsein für Böden, wie es unter anderem durch Kommunikationsinitiativen geschaffen werden kann, werden Bodenorganismen weiterhin in Naturschutzprogrammen fehlen und so der Zyklus der Vernachlässigung fortgesetzt.

Das dritte Kapitel untersucht, ob aktuelle Naturschutzstrategien die Bodenbiodiversität tatsächlich schützen. Schutzgebiete gelten weithin als Eckpfeiler des Naturschutzes, doch ihre Wirksamkeit für Bodenorganismen scheint begrenzt. Naturschutzmanagement konzentriert sich auf Vegetation und charismatische Arten, während unterirdische Prozesse vernachlässigt werden. Es überrascht daher nicht, dass Schutzgebiete im Vergleich zu ungeschützten Flächen nur geringe messbare Effekte auf Bodenbiodiversität oder -funktionen zeigen. Selbst gut etablierte Gebiete können das Fortbestehen unterirdischer Gemeinschaften nicht garantieren, und Hotspots für Pflanzen oder Wirbeltiere stimmen nicht notwendigerweise mit Prioritäten für die Bodenbiodiversität überein. Die neuen Ergebnisse und Literaturbefunde zeigen deutlich, dass oberirdischer Schutz keinen Schutz des Bodenlebens garantiert, und unterstreichen die Bedeutung, Bodenbiodiversität explizit zu priorisieren.

Die vierte Studie identifiziert räumliche Prioritäten für den Schutz der Bodenbiodiversität in Europa. Durch die Kartierung von Mustern der Bodenbiodiversität und deren Abdeckung von bestehenden Schutzgebieten sowie degradierten Flächen wurden Regionen hoher Bodenbiodiversität herausgestellt, die derzeit ungeschützt und weniger bedroht sind. Diese Ergebnisse können als Grundlage dienen, neue Schutzgebiete auszuweisen oder bestehendes Management gezielt anzupassen. Während frühere Studien Hotspots der Bodenbiodiversität in größerem Umfang betrachteten, zielte der präsentierte Ansatz auf kleinere, praktisch-relevante Einheiten ab, da Management üblicherweise lokal stattfindet. Solche räumlichen Priorisierungen zeigen, dass Bodenbiodiversität gezielte Strategien erfordert und nicht nur einen zufälligen Schutz als Nebenprodukt oberirdischer Maßnahmen.

Insgesamt offenbaren die vier Kapitel ein konsistentes Muster: Bodenbiodiversität ist bedroht, vernachlässigt und unzureichend geschützt. Klimawandel, Landnutzungsintensivierung und Verschmutzung stellen direkte Risiken dar, während die Unsichtbarkeit des Bodenlebens dazu führt, dass Bodenbiodiversität in der Schutzpriorisierung übergangen wird. Manche Herausforderungen des Naturschutzes, zum Beispiel großräumige Klima- und Landnutzungsänderungen, lassen sich nicht vollständig verhindern, wohl aber abmildern, wenn Böden in die Planung einbezogen werden. Indikatoren könnten helfen, Bodengesundheit und -biodiversität zu messen und als Frühwarnsignale für Zerstörung zu dienen, doch ihre Entwicklung und Anwendung sind bislang unvollständig. Ohne öffentliches Bewusstsein werden Böden weiterhin in Schutzbemühungen ignoriert, und ihr stiller Rückgang bleibt weitgehend unbemerkt. 

Die Synthese dieser Ergebnisse führt zu mehreren Implikationen für Forschung, Kommunikation, Politik und Praxis. Die Naturschutzbiologie (engl. conservation biology) muss ihren Fokus erweitern und Bodenorganismen in Monitoring, Management und Prioritätensetzung integrieren. Entscheidungsträger:innen müssen erkennen, dass der Schutz sichtbarer Biodiversität nicht automatisch auch Bodenbiodiversität und -funktionen schützt, und dass Schutzziele so gestaltet werden müssen, dass sie auch die unterirdische Vielfalt erfassen. Wissenschaftskommunikation muss weiterhin eine Rolle spielen, damit Böden in der öffentlichen Wahrnehmung sichtbarer werden. Gleichzeitig muss die Forschung herausstellen, wie Bodenbiodiversität auf Schutzmaßnahmen reagiert, welche Indikatoren zu ihrer Überwachung geeignet sind und welche Managementpraktiken sie fördern. Nur durch die Verbind

 

Zugehörige Publikation:

Zeiss, R., Briones, M., Mathieu, J., Lomba, A., Dahlke, J., Heptner, L., Eisenhauer, N., Salako, G. & Guerra, C. A. (2023). Effects of climate on the distribution and conservation of commonly observed European earthworms. Conservation Biology. https://doi.org/10.1111/cobi.14187

Zeiss, R. (2024). Ist Bodenschutz gleichzeitig Naturschutz? Welche Rolle können Schutzgebiete spielen?. Natur & Landschaft. Das Bodenleben (Schwerpunktausgabe). https://www.doi.org/10.19217/NuL2024-09-09

Beugnon, R. & Zeiss, R., Bönisch, E., Phillips, H. R. P. & Jochum, M. (2024). Communicating soil biodiversity research to kids around the world. Soil Organisms. https://doi.org/10.25674/413

Zeiss, R., Delgado-Baquerizo, M., Singavarapu, B., Eisenhauer, N., Cano-Díaz, C., Calderón-Sanou, I., Carvalho, R. P., Costa, S. R., Duarte, A. C., Fernandes, P., Jones, A., Küsel, K., Mendes, S., Orgiazzi, A., Singh, B. K., & Guerra, C. A. (2025). Uncertain role of conservation areas to protect soil biodiversity and functioning. Preprint: https://ssrn.com/abstract=5327960

Zeiss, R., Kullberg, P., Mikkonen, N., Calderon-Sanou, I., Cano-Díaz, C., Costa, S. R., Eisenhauer, N., Fernandes, P., Kalmanova, I., Mathieu, J., Mendes, S., Potapov, A., & Guerra, C. A. (in Bearbeitung). European nature conservation priorities for soil biodiversity.

AZ: 20021/752

Zeitraum

01.12.2021 - 30.11.2024

Institut

Universität Leipzig Institut für Biologie German Centre f. Integrative Biodiversity Research iDiv

Betreuer

Prof. Nico Eisenhauer