Darum ist Dürre für den Boden so fatal

Hitze, Sonne und kein Wasser – der Boden vertrocknet und mit ihm die Pflanzen. Nur der richtige Regen kann retten.

Wie verändert sich der Boden durch Dürre?
Selbst lange nachdem eine Trockenheit vorbei ist und der Boden sich längst wieder mit Wasser vollgesogen hat, können Wissenschaftler:innen noch erkennen, dass er einer Dürre ausgesetzt war.
Das zeigt ein Experiment von Forschenden der University of Manchester. Sie erzeugten im Gewächshaus für eine Wiese extreme Dürre. Den im Boden aktiven Bakterien gefiel das gar nicht: Sie nahmen ab und waren weniger aktiv. Ein Nachteil für den Boden, denn die Bakterien sind wichtig für die Stickstoffbindung und sorgen dafür, dass der Boden atmen kann. Die Pilze im Boden profitierten dagegen von der Dürre.

Selbst zwei Monate nach dem Ende der künstlich herbeigeführten Dürre war der ursprüngliche biologische Zustand nicht wieder erreicht: Die Bodenbakterien hatten sich weder in Bezug auf ihre Anzahl noch auf ihre Aktivität erholt.

Dürren beeinflussen den Lebensraum
Die Pflanzen im Gewächshaus veränderten sich ebenfalls. Schnell wachsende Grasarten vertrugen den Wassermangel besser und breiteten sich stärker aus als langsam wachsende Gräser. Für die Biolog:innen zeigte das Experiment, dass Dürren den Lebensraum Boden nachhaltig beeinflussen.

Wie reagieren Pflanzen auf trockenen Boden?
Ist der Boden zu trocken, kann das gravierende Folgen für Pflanzen haben. Bekommen die Wurzeln einer Pflanze mit, dass es an Wasser mangelt, senden sie eine Art Alarmsignal: Ein Stresshormon wird ausgeschüttet, das in den Blättern dafür sorgt, dass Spaltöffnungen, also die kleinen Poren in den Blättern, geschlossen werden.
Spaltöffnungen (Stomata) sind wichtig für die Fotosynthese, bei der die Pflanze Kohlenstoffdioxid und Wasser in Sauerstoff und Glucose wandelt. Durch sie gelangt Kohlenstoffdioxid ins Blatt, Sauerstoff und Wasser wieder heraus.

Eine Pflanze kann rund 90 Prozent Wasserverlust verhindern
Leidet eine Pflanze jedoch unter Trockenstress, versucht sie, das Wasser bei sich zu behalten, und schließt deswegen die Spaltöffnungen. Dadurch kann sie rund 90 Prozent des Wasserverlustes verhindern. Wie viel genau, variiert von Pflanze zu Pflanze.

Sind die Spaltöffnungen geschlossen, findet allerdings auch keine Fotosynthese statt. Das heißt, die Pflanze wächst nicht. Es kann sein, dass weniger bis gar keine Blüten ausgebildet werden. Oder es gibt weniger bis nichts mehr zu ernten, weil Getreide, Obst oder Gemüse nicht richtig heranreifen können. Auch der Geschmack von Obst und Gemüse kann sich verschlechtern.

In Deutschland beispielsweise war der Trockenstress der Pflanzen im Sommer 2018 im Obst- und Gemüseregal deutlich sichtbar: Tomaten, Äpfel, Möhren blieben deutlich kleiner als in Sommern, in denen es genügend Wasser gibt.

Im Extremfall kann eine Pflanze sterben
Für Landwirt:innen und Verbraucher:innen ist das schlecht, für die Pflanze selbst ist die Situation damit aber noch nicht existenziell. Das wird sie erst, wenn das Schließen der Spaltöffnungen nicht ausreicht. Fehlt dann immer noch Wasser, fällt das Gewebe in der Pflanze zusammen, weil der Binnendruck fehlt. So wie bei einer Hüpfburg, in der nicht genügend Luft ist. Die Pflanze wird welk und es besteht die Gefahr, dass sie abstirbt.

Zu wenig Wasser sorgt aber nicht nur dafür, dass Pflanzen Durst haben, sie hungern auch. Ein internationales Forschungsteam wertete Studien aus, bei denen 26 verschiedene Baumarten in Experimenten Trockenstress ausgesetzt worden waren. Das Ergebnis: Obwohl Kohlehydrate und andere Nährstoffe vorhanden waren, verhungerten die Bäume. Ohne Wasser konnten die Nährstoffe nicht mehr bis in die Bäume transportiert werden.

Wie reagieren Tiere im Boden darauf, dass sich ihr Lebensraum verändert?
Nicht alle Tiere reagieren gleich sensibel auf Hitze und Trockenheit. Regenwürmer haben beispielsweise kein Problem damit. Ihre Wohlfühltemperatur liegt zwischen 10 und 15 Grad. Wird es ihnen zu warm und zu trocken, graben sie sich einfach tiefer in die Erde. Im Extremfall ringeln sie sich sogar zu einem Knäuel zusammen und halten eine Art Sommerschlaf. Regenwürmer können mit dieser Strategie trockene Zeiten gut überstehen – sie fehlen dann aber für andere Tiere. Zum Beispiel für den Maulwurf.
Maulwürfen macht die Trockenheit schwer zu schaffen
Der Maulwurf hat sich auf Regenwürmer spezialisiert, lebt aber bei Trockenheit ein, zwei Etagen höher als sein Futter. Denn Maulwürfe graben zwar ein weit verzweigtes Gangsystem unter der Erde, das reicht aber nur bis etwa einen Meter tief. Ein weiteres Problem für Maulwürfe ist auch ihr ausgeprägter Stoffwechsel: Sie brauchen am Tag rund 50 Gramm Nahrung und quasi konstant etwas zu futtern, ansonsten verhungern sie.

Neue, tiefere Gänge graben funktioniert bei Trockenheit nur bedingt. Sie suchen stattdessen an der Erdoberfläche nach Nahrung. Das ist für die Tiere aber riskant – auch weil sie dann selbst leichter gefressen werden.

Kann viel Regen auf einmal den Boden retten?
Nicht unbedingt. Es klingt vielleicht merkwürdig, aber Pfützen oder überschwemmte Flächen sind kein Hinweis darauf, dass ein Boden ausreichend mit Wasser vollgesogen ist. Denn auch wenn sich Wasser auf der Oberfläche sammelt, kann der Boden sehr trocken sein und das Wasser dringend benötigen.
Wieso es keine Wasserverschwendung ist, Bäume in der Stadt zu gießen, zeigen wir euch in diesem Film.

Starkregen nützt nichts
Das passiert vor allem, wenn es innerhalb von kurzer Zeit viel regnet, zum Beispiel bei Starkregen. Eine solche Wassermenge kann ein Boden nicht so schnell aufnehmen, vor allem dann nicht, wenn er sehr trocken ist.

Das liegt daran, dass sich die sogenannte hydraulische Leitfähigkeit verändert: Ist ein Boden trocken, dauert es länger, bis das Wasser durchsickern kann, als wenn der Boden feucht ist.

Wie beim Backen in der Küche
Das Phänomen gibt es auch in der Küche beim Backen: Ein bereits flüssiger Kuchenteig lässt sich relativ einfach mit Wasser mischen und zu einer Masse verarbeiten. Das gelingt aber kaum, wenn sich in einer Schüssel nur Mehl befindet.

Kippt man auf dieses staubtrockene Pulver Wasser oder Milch, bildet sich auf dem Mehl eine Lache. Von alleine sickert die Flüssigkeit nicht richtig ins Mehl. Das Mehl bleibt größtenteils trocken. Genau so ist es auch bei einem trockenen Boden: Es dauert, bis das Wasser durchsickert – je trockener der Boden, umso länger.

Das Wasser gelangt in die Umgebung
Damit nutzt Starkregen, also viel Regen in kurzer Zeit, dem Boden eigentlich überhaupt nicht. Das Wasser sickert nicht in den Boden, sondern gelangt in die Umgebung: in Bäche, Flüsse, die Kanalisation oder in Keller – ein großer Teil verdunstet auch.

Da der Boden nicht von einem starken Regen profitiert, gelangt auch kaum Wasser zu den darin verwurzelten Pflanzen oder Bäumen. Deswegen sinkt bei Regen nicht automatisch die Waldbrandgefahr.

Welcher Regen regeneriert den Boden?
Am besten kann ein trockener Boden das fehlende Wasser speichern, wenn es lange und gleichmäßig zur Verfügung steht. Heißt: Wenn es moderat regnet. Nicht stunden-, sondern eher tagelang beziehungsweise bei einem sehr trockenen Boden sogar wochenlang.
Boden freut sich über englischen Landregen
Das ist ein Regen, der auch als englischer Landregen bezeichnet wird und bei vielen Menschen für schlechte Laune sorgt. Der Natur hilft dieser lang anhaltende Regen aber immens, weil das Wasser über längere Zeit ganz langsam in den Boden einsickern kann und weder abfließt noch verdunstet. Leichter Dauerregen sorgt dafür, dass das Wasser genau dahin sickert, wo es gebraucht wird.

Wie lange dauert es, bis ein Boden genügend Wasser gespeichert hat?
Böden sind allgemein eher schlecht darin, Wasser aufzunehmen. Wasser sickert nur langsam ein. Generell gilt: Ein schwerer Boden benötigt mehr Zeit, um sich zu erholen, als ein leichter Boden.
Ein schwerer und damit guter Boden enthält viel Ton und kann darum Wasser optimal speichern. Allerdings braucht er relativ lange, um Wasser aufzunehmen. Er schafft gerade mal um die fünf Millimeter Wasser pro Stunde Regen, erklärt Klimaforscher Andreas Marx vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ).

Leichtere, sandige Böden trocknen zwar schneller aus, aber nehmen auch leichter Wasser wieder auf: Laut Marx sickern in einer Stunde zwei bis drei Zentimeter in den Boden hinein.

Es kann Monate dauern, bis sich der Boden erholt
Ist ein Sommer sehr trocken, dauert es Monate, bis sich der Boden wieder erholt hat. Selbst wenn die oberste Schicht, der Oberboden, wieder Wasser speichert, benötigt es viel Zeit, bis das Wasser auch in tiefere Bodenschichten durchsickert. Denn der Hauptniederschlag fällt erst im Winter und dann saugt sich der Boden langsam wieder richtig voll.