Was ist schlimmer für den Boden: Mähdrescher oder Dinosaurier?

Worte, die ich diese Woche in einem wissenschaftlichen Artikel nicht erwartet hatte: „Die Ähnlichkeit in Masse und Kontaktfläche zwischen modernen landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Sauropoden wirft die Frage auf: Welchen mechanischen Einfluss hatten die prähistorischen Daten dieser Tiere auf die Landproduktivität? Der Artikel von Thomas Keller und Dani Or wirft eine möglicherweise erhebliche Besorgnis auf: Landwirtschaftliche Fahrzeuge sind in den letzten Jahrzehnten so weit gewachsen, dass sie den Boden unter der Erde verdichten, wo sich die Wurzeln der Feldfrüchte erstrecken. Dies gefährdet die landwirtschaftliche Produktivität.

Der Artikel vergleicht dann dieses Verdichtungsrisiko mit dem der größten Tiere, die jemals unser Land durchstreift haben: Sauropoden.

Die große Krise

Wir denken, dass Boden stark ist, aber Lücken und Kanäle im Boden sind für das Pflanzenleben unerlässlich, weil sie Luft und Wasser zu den Wurzeln gelangen lassen. Die Bodenverdichtung in ihrer extremen Form entfernt all diese Räume und macht den Boden für Pflanzen viel weniger gastfreundlich. Und die Verdichtung ist schwer rückgängig zu machen; es kann jahrzehntelange Aktivität von Pflanzen und Tieren erfordern, um den verdichteten Boden wieder aufzubrechen und ein gesundes Ökosystem wiederherzustellen.

Es gibt viele landwirtschaftliche Geräte, die darauf ausgerichtet sind, den Boden zu bearbeiten, ihn aufzubrechen und ihn luft- und wasserdurchlässiger zu machen. Aber dieses Material geht nicht so tief. Unter dem gepflügten Boden verbleibt ein „unterirdischer“ Bereich, der Untergrund befindet sich jedoch noch weit innerhalb des Bereichs, der von den Wurzeln landwirtschaftlicher Pflanzen genutzt wird.

Offensichtlich ist es ein einfaches Rezept, etwas Schweres auf den Boden zu rollen, um es zu verdichten. Und landwirtschaftliche Geräte werden immer schwerer, weil größere Geräte effizienter sind. 1958 wog ein typischer Mähdrescher rund 4.000 kg. Heute ist dieses Durchschnittsgewicht auf über 35.000 kg gestiegen. Um zu vermeiden, dass der Boden unter dieser Masse zerquetscht wird, sind die Reifen größer geworden und laufen mit niedrigerem Druck, wodurch sich der Reifen über eine größere Fläche ausbreiten kann, um die Bodenverdichtung an der Oberfläche zu begrenzen.

Die Kräfte von der Oberfläche übertragen sich jedoch weniger abhängig von der Fläche, über die die Druckkraft verteilt wird, auf den Untergrund. Stattdessen sind die Spannungen in bestimmten Tiefen stark von der Masse pro Rad abhängig. Somit erhöht die zunehmende Masse von Mähdreschern (und anderen landwirtschaftlichen Geräten) das Risiko einer Unterbodenverdichtung. Dieser Effekt ist schwer zu erkennen und zu korrigieren, kann aber zu einem Verlust der landwirtschaftlichen Produktivität führen.

Globale Risiken. Und die Dinosaurier!

Die Verdichtungsrisiken sind nicht gleichmäßig verteilt. Trockenere Regionen müssen weniger Grundwasser abführen und sind daher weniger verdichtungsgefährdet. Einige Länder kultivieren auch über kleinere Chargen, die nicht von der Effizienz großer Geräte profitieren. Dennoch sind viele Regionen von Verdichtung bedroht, darunter der Osten der Vereinigten Staaten, Ostaustralien, Argentinien und ein Großteil Europas. Im Allgemeinen stimmen diese Gebiete gut mit denen überein, die laut einer separaten Studie unter einem Rückgang der Produktivität aufgrund von Bodenverdichtung leiden. Insgesamt sind etwa 20 Prozent der wichtigen landwirtschaftlichen Flächen bedroht.

Womit wir wieder bei der Frage der Dinosaurier wären. Sauropoden wurden erheblich massiver als selbst die größten Erntemaschinen – sie haben möglicherweise 80.000 kg erreicht. Ihr Gewicht verteilte sich auf nur vier Glieder, deren Aufstandsflächen in etwa mit denen moderner Reifen vergleichbar sind (Mähdrescher hingegen haben oft sechs Reifen). Schließlich mussten Sauropoden, um sich fortzubewegen, mindestens ein Glied auf einmal heben. All diese Faktoren zusammen bedeuten, dass die Sauropoden viel mehr Druck auf den Boden hätten ausüben müssen.

Wenn landwirtschaftliche Geräte jetzt ein Verdichtungsrisiko darstellen, haben Dinosaurier mit ziemlicher Sicherheit Probleme verursacht. Gleichzeitig brauchten Tiere dieser Größe jedoch ein blühendes Ökosystem, das sie ernährte. „Das Potenzial für eine starke Bodenverdichtung durch die Nahrungssuche von Sauropoden scheint mit produktivem Land unvereinbar zu sein, das erneuerbare Vegetation unterstützte, um diese prähistorischen Pflanzenfresser zu ernähren“, sagten die Forscher.

Wie ist dieser scheinbare Widerspruch zu erklären? Keller und Or, beide auf Agrarwissenschaften spezialisiert, haben sich seit einiger Zeit einer in paläontologischen Kreisen beliebten Idee verschrieben: Alles, was so groß ist, war mit ziemlicher Sicherheit semi-aquatisch, da es Schwierigkeiten haben würde, seine Masse zu tragen. . Aber anstatt mit einem Paläontologen zu sprechen, um weitere Informationen zu erhalten, erklären die Autoren einfach, dass „die Auflösung dieses Paradoxons den Rahmen dieser Studie sprengen würde“.

PNAS2022. DOI: 10.1073/pnas.2117699119pnas.org (Über DOIs).