Was ist schlimmer für den Boden – Mähdrescher oder Dinosaurier?

Worte, die ich in der wissenschaftlichen Arbeit dieser Woche nicht erwartet hatte: „Die Ähnlichkeit in Masse und Kontaktfläche zwischen modernen landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Sauropoden wirft die Frage auf: Welche mechanistische Wirkung hatten diese prähistorischen Tiere auf die Produktivität der Erde?“ Das Papier von Thomas Keeler und Danny Orr wirft auf, was ein großes Problem sein könnte: Landwirtschaftliche Verbindungen sind in den letzten Jahrzehnten so weit gewachsen, dass sie den unterirdischen Boden, wo sich die Wurzeln der Feldfrüchte erstrecken, komprimieren können. Dies gefährdet die landwirtschaftliche Produktivität.

Das Papier vergleicht dann die Gefahr der Kompression mit der Gefahr des größten Tieres, das jemals unser Land durchstreifte: Sauropoden.

Die große Krise

Wir denken, dass der Boden fest ist, aber die Lücken und Kanäle im Boden sind für das Pflanzenleben unerlässlich, da sie Luft und Wasser zu den Wurzeln gelangen lassen. Die Bodenverdichtung in ihrer extremen Form beseitigt all diese Räume und macht das Land weniger geeignet für Pflanzen. Druck lässt sich nur schwer umkehren; Es kann jahrzehntelange Aktivitäten von Pflanzen und Tieren erfordern, um verdichteten Boden wieder aufzubrechen und ein gesundes Ökosystem wiederherzustellen.

Es gibt viele landwirtschaftliche Geräte, die den Boden pflügen, die Erde aufbrechen und sie durchlässiger für Luft und Wasser machen. Aber dieses Gerät erreicht nicht all diese Tiefe. Der „Untergrund“-Bereich verbleibt unter dem gepflügten Boden, aber unterhalb der Oberfläche bleibt er gut innerhalb des Bereichs, der von den Wurzeln landwirtschaftlicher Pflanzen genutzt wird.

Offensichtlich ist es ein einfaches Rezept, etwas Schweres über den Boden zu rollen, um ihn zu verdichten. Auch landwirtschaftliche Geräte werden immer schwerer, weil größere Geräte effizienter geworden sind. 1958 betrug das Gewicht eines typischen Mähdreschers etwa 4000 kg. Heute ist dieses Durchschnittsgewicht auf über 35.000 kg angewachsen. Um zu vermeiden, dass der Boden unter dieser Größe zerquetscht wird, werden die Reifen größer gemacht und mit geringerem Druck betrieben, sodass sich der Reifen über eine größere Fläche ausbreiten kann, um den Oberbodendruck zu verringern.

Aber Kräfte von der Oberfläche übertragen sich in geringerem Maße unter die Oberfläche, je nachdem in welchem ​​Bereich die Druckkraft verteilt wird. Stattdessen hängen die Spannungen in einigen Tiefen stark von der Masse jedes Rads ab. Somit erhöht die erhöhte Masse von Mähdreschern (und anderen landwirtschaftlichen Geräten) das Risiko, dass der unterirdische Boden einer Verdichtung ausgesetzt wird. Dieser Effekt ist schwer zu erkennen und zu korrigieren, kann aber zu einem Verlust der landwirtschaftlichen Produktivität führen.

globale Risiken. Plus die Dinosaurier!

Kompressionsrisiken sind nicht gleichmäßig verteilt. Trockenere Regionen haben einen geringeren Grundwasserdruck und sind daher weniger anfällig für Druck. Einige Länder bewirtschaften auch kleine Parzellen, die die Effizienz großer Maschinen nicht nutzen. Viele Gebiete sind jedoch 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 in einer separaten Studie vorgeschlagen wurden, um eine geringere Produktivität aufgrund von Bodenverdichtung aufzuweisen. Insgesamt sind etwa 20 Prozent wichtiger landwirtschaftlicher Flächen gefährdet.

Womit wir wieder bei den Dinosauriern wären. Sauropoden wurden viel größer als selbst die größten Erntemaschinen – vielleicht fast 80.000 Kilogramm. Ihr Gewicht wurde auf nur vier Enden verteilt, wobei die Fußabdrücke fast identisch mit denen moderner Reifen waren (im Gegensatz dazu haben Schnitter oft sechs Reifen). Schließlich musste der Sauropode, um sich fortzubewegen, mindestens ein Glied auf einmal heben. All diese Faktoren zusammen führten dazu, dass die Sauropoden mehr Druck auf den Boden ausüben mussten.

Wenn landwirtschaftliche Geräte jetzt ein Kompressionsrisiko darstellten, verursachten Dinosaurier mit ziemlicher Sicherheit Probleme. Aber gleichzeitig brauchten Tiere dieser Größe ein blühendes Ökosystem, um sie zu unterstützen. „Das Potenzial für eine signifikante Bodenverdichtung durch die Nahrungssuche nach Sauropoden scheint mit den produktiven Böden, die eine erneuerte Vegetation unterstützten, um diese prähistorischen Pflanzenfresser zu ernähren, unvereinbar zu sein“, sagen die Forscher.

Wie erklären wir uns diesen scheinbaren Widerspruch? Keeler und Orr, beide Spezialisten für Agrarwissenschaften, griffen auf eine Idee zurück, die in paläontologischen Kreisen seit einiger Zeit beliebt war: Alles in dieser Größe war fast halbaquatisch, weil es Schwierigkeiten hatte, seine Größe zu tragen. Aber anstatt mit dem Paläontologen um weitere Ideen zu sprechen, erklärten die Autoren einfach, dass „die Auflösung dieses Paradoxons nicht Gegenstand dieser Studie ist“.

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