Der gefallene Regenwald führte zur industriellen Revolution und auch zu einer globalen Krise

„Wird die Existenz von Leben diesen Planeten lebensfreundlicher machen?“

„Schwarz, glänzend und mit metallischem Schimmer.“ In der Grundschule bat uns der Lehrer im naturwissenschaftlichen Unterricht, eine Reihe von Mineralproben in Glasflaschen zu betrachten und zu beschreiben. Ich habe diesen Satz geschrieben, nachdem ich eine kleine Flasche mit der Aufschrift „Anthrazit“ gesehen hatte.

Probe Anthrazitkohle | Leiem / Wikimedia Commons

Nicht jeder Naturwissenschaftslehrer hat die Geduld, den Unterrichtsinhalt zu erklären. Glücklicherweise erklärte uns der Lehrer nach dem Vergleich von „Braunkohle“, „Steinkohle“ und „Anthrazit“, dass die dunkelbraune „Braunkohle“ mit den meisten Verunreinigungen die Grundform der Kohle sei. Unter der Erde werden sie einem enormen Druck ausgesetzt und verwandeln sich in Steinkohle mit noch weniger Verunreinigungen und anschließend in Anthrazit.

„Kohle entstand in der Antike aus großen Bäumen. Diese umgestürzten Bäume verschwanden nicht vollständig. Sie wurden aus verschiedenen Gründen tief unter der Erde vergraben und verwandelten sich in die heutige Kohle.“ Der Lehrer sagte das ruhig, aber es hat mich damals sehr aufgeregt. Zum ersten Mal wurde mir klar, dass es möglicherweise keine klare Grenze zwischen Pflanzen und Mineralien, also zwischen lebenden und nicht lebenden Dingen gibt.

Das Rad der Geschichte, die Sorgen der Zeit

„Kohle ist das schwarze Gold und das Nahrungsmittel der Industrie.“

Mehr als 20 Jahre später, als ich diese Worte, die mir mein Lehrer im Unterricht beigebracht hatte, tippte, war die 26. Klimakonferenz der Vereinten Nationen im britischen Glasgow gerade zu Ende gegangen.

Bei diesem Treffen, das möglicherweise entscheidende Auswirkungen auf das Schicksal der Menschheit hat, wurde schließlich eine Einigung erzielt. Obwohl der indische Vertreter am Ende vorschlug, die Verpflichtung zum „Ausstieg aus der Kohlenutzung“ im Resolutionsdokument in „schrittweise Reduzierung“ zu ändern, und die Änderung schließlich mit der Unterstützung vieler Länder Erfolg hatte, handelt es sich dennoch um das erste Klimaabkommen in der Geschichte der Menschheit mit einem klaren Plan zur Reduzierung der Kohlenutzung.

Von Braunkohle zu Anthrazit steigt der Kohlenstoffgehalt schrittweise an. Kohle kann nach der Destillation eine große Menge industrieller Rohstoffe liefern, doch die Hauptverwendung der Kohle, die einen enormen industriellen Wert hat, liegt noch immer in der Verwendung als Energiebrennstoff. Die Menschheit verbrennt seit mehr als 6.000 Jahren Kohle und in alten chinesischen und westlichen Texten gibt es zahlreiche Aufzeichnungen über den Kohlebergbau.

Szene aus dem Anthrazitkohlebergbau | Die Mebane Greeting Card Co., Wilkes-Barre, PA./Wikimedia Commons=

Erst vor 300 Jahren läutete das Dröhnen der Dampfmaschinen den Auftakt zur ersten industriellen Revolution der Menschheit ein. Die enorme Hitze, die durch die brennende Kohle freigesetzt wurde, brachte das Wasser im Kessel zum Kochen. Die wiederholte Ausdehnung und Abkühlung des Wasserdampfs trieb die Maschine an, befreite die Menschheit von der Handarbeit und warf schließlich alle Menschen auf der Welt in das Rad der Zeit, von dem es kein Zurück mehr gab. Kohle wurde zur wichtigsten Energiequelle und ist es bis heute geblieben. Als ein Heizer während der industriellen Revolution eine Schaufel Kohle in die Ofentür kippte, hätte er sich nie vorstellen können, dass Kohle 300 Jahre später zu einem Fluch werden könnte.

Anthrazitkohle | Randolph Black / Wikimedia Commons

Beim Verbrennen von Kohle werden enorme Mengen Wärme freigesetzt und Kohlendioxid produziert. Im Vergleich zu den 78 % Stickstoff und 21 % Sauerstoff in der Erdatmosphäre können 3 Atome Kohlendioxid Sonnenlicht besser absorbieren und Infrarotstrahlung wieder abgeben, was es zum Hauptverursacher des „Treibhauseffekts“ der Atmosphäre macht. „Treibhauseffekt“ an sich ist kein schlechtes Wort. Die Tatsache, dass die Erde heute eine für viele Lebensformen geeignete Temperatur aufrechterhalten kann, ist das Ergebnis des Treibhauseffekts – eine dünne Atmosphärenschicht fängt die Wärme der Sonne ab und verhindert so, dass das Wasser auf der Erde zu Eis gefriert. Dies ist die Grundlage für das Überleben des Lebens.

Aufgrund seines starken Treibhauseffekts ist Kohlendioxid auch einer der Hauptfaktoren, die die Temperatur der Erde beeinflussen. Einfach ausgedrückt: Wenn die Kohlendioxidkonzentration auf der Erde steigt, steigt auch die globale Durchschnittstemperatur. Wenn die Kohlendioxidkonzentration abnimmt, sinkt auch die globale Durchschnittstemperatur. Doch die Veränderung der globalen Durchschnittstemperatur ist bei weitem nicht so einfach wie ein bloßes Steigen und Fallen. Es führt zu einer Reihe komplexer und chaotischer Prozesse. In manchen Gebieten kann es zu noch größerer Trockenheit kommen, während es in anderen Gebieten häufig zu Überschwemmungen und Wetterkatastrophen kommen kann. Schädlinge und Krankheiten werden schwieriger zu bekämpfen sein und auch die landwirtschaftliche Produktion wird stark beeinträchtigt sein.

Treibhauseffekt | Robert A. Rohde / Wikimedia Commons

Dies ist auch der Grund, warum Wissenschaftler über die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre äußerst besorgt sind: Das Überleben und die Entwicklung der Menschheit erfordern stabile Klimabedingungen, und die Stabilität des Kohlendioxidgehalts ist sehr wichtig. Allerdings stieg die Kohlendioxidkonzentration in den letzten 20 Jahren seit ihrer Überwachung fast jedes Jahr auf einen neuen Wert und erreichte zuletzt 420 ppm. Modellschätzungen zufolge handelt es sich dabei zugleich um den höchsten Wert der vergangenen 4,5 Millionen Jahre, und auch die Sommertemperaturen haben an verschiedenen Orten immer wieder Rekorde gebrochen.

Der Großteil dieses zusätzlichen Kohlendioxids ist auf menschliche Aktivitäten in der Vergangenheit zurückzuführen. Die Hauptverantwortung für die Kohlendioxidemissionen in der Vergangenheit tragen die Industrieländer, und die Schwellenländer werden in Zukunft zwangsläufig noch mehr Kohlendioxid in die Atmosphäre ausstoßen, um die Lebensgrundlage der Menschen zu sichern. Diese Bedenken haben Wissenschaftler dazu veranlasst, ihre Meinung zu äußern, und weitsichtige Politiker dazu, internationale Zusammenarbeit und Verhandlungen zu fördern, um die Kohlendioxidkonzentration in einem bestimmten Rahmen zu halten.

Fabrik wird mit Kohle betrieben | cogdogblog / Wikimedia Commons

Dies wird ein schwieriges Spiel, insbesondere für Länder, in denen Kohle noch immer den Energiesektor dominiert. Laut dem von BP veröffentlichten „BP Statistical Review of World Energy“ betrug die weltweite Stromerzeugung aus Kohle im Jahr 2020 immer noch mehr als 35 %, während andere Energien wie Erdgas etwa 25 %, Wasserkraft 16 %, Kernkraft 10 % und erneuerbare Energien wie Solar- und Windkraft 12 % ausmachten. In Asien ist der Anteil der Kohleenergie sogar noch höher, was bedeutet, dass die Umsetzung des Glasgower Klimaabkommens weiterhin enormen Druck auf die Energieentwicklung in Indien und anderen Ländern ausüben wird und der Streit bis heute anhält.

Kohle – Ende des Lebenszyklus

Woher kommt diese Kohle, die weltweite Aufmerksamkeit erregt und die moderne menschliche Welt mehrfach verändert hat?

Alle größeren Veränderungen hinterlassen Spuren in den Schichten. Dies ist eine weitere alte Geschichte, die sich vor 350 Millionen Jahren ereignete.

Die ersten Wälder der Erde entstanden im Devon, nachdem sich dort Pflanzen eingenistet hatten. Die ersten Landpflanzen hatten keine Stützstrukturen. Einige Pflanzen waren in der Lage, Zellulose mit einer gewissen Stärke zu synthetisieren, die meisten Pflanzen blieben jedoch klein und in der Nähe des Wassers, um nicht zu verdursten.

Dutzende Millionen Jahre später entwickelte sich in Pflanzenzellen ein biochemischer Prozess, der eine Substanz produzierte, die es auf der Erde noch nie gegeben hatte: Lignin. Diese Ligninmoleküle bestehen aus mehreren Benzolringen. Sie lagern sich um die Pflanzenzellen herum an, sind miteinander verbunden und zusammengepresst, um das älteste Holz der Erde zu bilden. Die Hauptfunktion von Hartlignin besteht für Pflanzen darin, Halt zu bieten und anschließend leitfähiges Gewebe für den Transport von Wasser und Nährstoffen zu bilden, damit die Pflanze in die Höhe wachsen kann. Pflanzen, die diesen Weg entwickelten, konnten mehr Licht erhalten und in trockeneren Umgebungen leben. Sie verdrängten rasch die umliegende, niedrig wachsende Tierwelt und ihre Nachkommen wurden größer. Bei dieser „Involution“ vor 350 Millionen Jahren entstand der vielleicht prächtigste Wald der Erdgeschichte.

Versteinerte Insektenflügel in britischen Kohleflözen gefunden | Herbert Bolton / Biodiversity Heritage Library

Sie unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung völlig von den heutigen Waldbäumen und sind eng verwandt mit den heutigen Bärlappgewächsen und Schachtelhalmen unter den Farnen. Paläobotaniker haben ihnen aufgrund der verbleibenden fossilen Abdrücke Namen wie Calamites, Sigillaria und Lepidodendron gegeben. Obwohl die meisten heutigen Bärlapp- und Schachtelhalmgewächse nur wenige Dutzend Zentimeter groß sind, konnten ihre ursprünglichen Verwandten problemlos dreißig oder vierzig Meter hoch werden. Dies war der Regenwald des Karbonzeitalters. Während dieser Zeit führte die Photosynthese der Wälder dazu, dass der Sauerstoffgehalt der Erde zeitweise über 30 % lag. Aufgrund der hohen Sauerstoffkonzentration waren die Insekten dieser Zeit auch viel größer als heute. Im Regenwald zogen riesige Libellen umher, die mehrere Meter lang waren.

Doch der Zusammenbruch dieses spektakulären Regenwaldes könnte vom Regenwald selbst verursacht werden. Lignin war damals für das Leben auf der Erde zu weit fortgeschritten. In der Frühzeit der Hochwälder hatten die Pilze, die auf der Erde als Zersetzer dienten, wahrscheinlich noch keine Enzyme produziert, die sie abbauen konnten.

Radierung mit der Darstellung einer Waldlandschaft aus dem Karbonzeitalter | Bibliographisches Institut – Meyers Konversationslexikon

Dies ist eine furchterregende Einbahnstraße. Immer mehr Kohlenstoff wurde in den Körpern toter Pflanzen eingeschlossen. Nach zig Millionen Jahren der Ligninakkumulation war der Kohlendioxidgehalt auf der Erde im Kasimovium-Stadium des Karbon vor etwa 305 Millionen Jahren unter den kritischen Punkt gefallen. Die Abschwächung des Treibhauseffekts führte zu einer Millionen Jahre anhaltenden globalen Abkühlung. Eis und Schnee bedeckten erneut den größten Teil der Welt und die meisten Wälder des Karbons verschwanden. Dies wurde als „Zusammenbruch des Karbon-Regenwalds“ bezeichnet.

Als die Pilze schließlich die Fähigkeit erlangten, Lignin abzubauen, gelangte der Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid wieder in die Atmosphäre und die Erde erwärmte sich erneut. Millionen Jahre später starben dabei zahlreiche Landpflanzen, Insekten und Amphibien aus. Die Baumschalen, die existierten, bevor Pilze Holz zersetzen konnten, wurden im Zuge geologischer Veränderungen zu Kohle und veränderten 300 Millionen Jahre später das Antlitz der Erde in einer anderen Form.

Abbildung fossiler Pflanzen in britischen Kohleflözen | Internetarchiv-Buchbilder / Flickr

Zwar wurden in den letzten Jahren durch die Entdeckung von Pilz-Mikrofossilien aus dem Karbon mehr Details zu dieser Geschichte ans Licht gebracht, doch Tatsache ist, dass nach dem Karbon-Perm-Zeitraum Pilze weltweit die Hauptursache für den Abbau des Waldlignins waren und dass die Kohleflöze in den Schichten nach dem Perm nicht mehr so ​​umfangreich waren wie im Karbon. Die Wälder des Karbon hinterließen Kohle, die unter der Erde eingeschlossen war, und gelangten in eine Welt mit kühlerem Klima.

Im Laufe der Geschichte des Lebens auf der Erde sind diese Phänomene keine Seltenheit. Vor 3,7 Milliarden Jahren könnte die anfängliche chemische Synthese und Photosynthese einiger Lebensformen auf der Erde die Zusammensetzung der Erdatmosphäre drastisch verändert und dadurch alles Leben auf der Erde in eine nahezu unwiederbringliche Situation gebracht haben. Der amerikanische Paläontologe Peter Ward entwickelte sogar eine „Medea-Hypothese“, um der sentimentalen „Gaia-Hypothese“ entgegenzuwirken, die der britische Wissenschaftler James Lovelock in den 1970er Jahren vorschlug – das Leben könne durchaus im Leben enden.

Eine Gruppe von Bergarbeitern versammelte sich 1918 um eine versteinerte Baumwurzel | J. Horgan, Jr. / nationalgeographic

Während wir Kohle und andere fossile Brennstoffe abbauen und Kohlendioxid wieder in die Atmosphäre freisetzen, fragt man sich unweigerlich, ob dies das Ende eines neuen Lebenszyklus auf der Erde ist.

Ich kann nur glauben, dass die Menschen über größere Weisheit verfügen müssten, um diesem Problem ein Ende zu setzen.