Neben einer neu asphaltierten Schnellstraße im peruanischen Amazonasgebiet ermahnt ein dezentes Warnschild mit weißer Schrift auf grünem Hintergrund die Reisenden dazu, das umliegende Ökosystem zu schützen. "Achtet auf die Umwelt, erhaltet den Regenwald" heißt es darauf. Aber der Aufruf kommt für diese Region, die als Madre de Dios bekannt ist, zu spät. Bevor der Weg vor ein paar Jahren asphaltiert wurde, kleideten hohe Bäume den Straßenrand aus. Heute jedoch liegt der Waldrand über einen halben Kilometer weit entfernt, jenseits einem Gewirr an Unterholz und frisch gefällten Bäumen, wo vor Kurzem noch ein Stück Viehweide aus den Wäldern herausgeschnitten wurde.

Fahren Autofahrer in Richtung Osten und erreichen Brasilien, bietet sich ihnen derselbe Anblick über Hunderte von Kilometern. Es ist das Resultat der interozeanischen Autobahn, einer Route von 5500 Kilometer Länge, die ganz Südamerika durchquert. Die Autobahn ist nur ein Faden in einem Netz aus Straßen, das sich nun kreuz und quer durch das Amazonasbecken zieht. Bislang hatten die meisten Routen nur das Waldgebiet rund um die Flussränder in Anspruch genommen, doch nun schneiden sie sich genau durch die Mitte. Allein in Brasilien weitete sich das Amazonasstraßensystem zwischen 2004 und 2010 um durchschnittlich 17 000 Kilometer pro Jahr aus. Schätzungen über die komplette Straßenlänge variieren großzügig zwischen 100 000 und 190 000 Kilometern asphaltierter und nicht asphaltierter Straßen, die sich durch das Amazonasgebiet schlängeln.

Hat der Bau erst einmal begonnen, schließen sich den Straßenbauern schnell Grundstücksspekulanten, Holzarbeiter, Landwirte, Viehzüchter, Goldgräber und andere Unternehmer an, die den Wald entlang der Route abtragen. Das hinterlässt deutliche Narben in der Landschaft in Form von baumlosen Flächen. Zudem zeigt die Forschung nun, dass der Straßenbau auch eine Kaskade von Umweltveränderungen im übrig gebliebenen Waldgebiet auslöst, die Bäume austrocknen, beste Voraussetzungen für Walbrände schaffen und das Ökosystem schwächen kann.

"Man baut eine Straße im Grenzgebiet und öffnet damit die Büchse der Pandora"William Laurance

"Man baut eine Straße im Grenzgebiet und öffnet damit die Büchse der Pandora", sagt der Biologe William Laurance vom Centre for Tropical Environmental Sustainability Science an der James Cook University in Cairns, Australien. Die durch den Straßenbau herbeigeführte Trocknung beeinflusst örtliche atmosphärische Zirkulationsmuster und kann weit reichende Auswirkungen haben, die nicht nur dem Amazonasgebiet schaden, sondern auch zur globalen Erwärmung beitragen, indem sie im Wald gespeicherten Kohlenstoff freisetzen. Diese Abläufe im Detail zu verstehen, ist Wissenschaftlern zufolge entscheidend, um einschätzen zu können, ob der Effekt – zusammen mit schweren Dürreperioden wie jenen, die in den Jahren 2005, 2007 und 2010 Abschnitte des Amazonasbeckens heimsuchten – die weltgrößte Fläche an tropischem Regenwald von einem "Nettoabsorber" für Kohlenstoffdioxid in einen "Nettoemittenten" verwandeln könnte.

Die ersten Einschnitte

Es war eine Straße, die den Anstoß für die Zerstörung des Amazonasregenwaldes gab. In den 1970er Jahren begann Brasilien mit dem Bau einer transamazonischen Schnellstraße, von der östlichsten Spitze des Landes an der Atlantikküste bis hin zu seiner westlichen Landesgrenze, wo der Amazonasstaat an Peru grenzt. Die Strecke öffnete das Herz des Amazonas für Abholzung, Weidewirtschaft und Besiedlung, wodurch die Entwaldungsraten in die Höhe schnellten. In Hochphasen in den 1990er und frühen 2000er Jahren waren mehr als 25 000 Quadratkilometer pro Jahr betroffen. Seit 2005 haben Regierungsmaßnahmen, einschließlich dem scharfen Vorgehen gegen illegale Abholzung, den Waldverlust eingedämmt.

Straßen dienten als das Hilfsmittel schlechthin, den Regenwald zu durchdringen und große Stücke davon auszuradieren. In einer unveröffentlichten Studie über das brasilianische Amazonasgebiet fand Christopher Barber von der South Dakota State University in Brookings heraus, dass 95 Prozent der Abholzung in der Region nur bis zu sieben Kilometer von einer Straße entfernt auftritt. Und das ist nicht das einzige Problem: Ebenso ernst zu nehmend wie die direkte Abholzung ist die Fragmentierung, welche erfolgt, wenn Holzfäller, Landwirte und Viehzüchter zuziehen. In Brasilien werden jährlich bis zu 38 000 Kilometer an neuem Waldrand geschaffen.

Wenn er auf einem Feld im westbrasilianischen Staat Mato Grosso steht, kann Michael Coe den Unterschied durch die Waldzerstörung im Amazonasbecken deutlich spüren. Als Klimaforscher, der das Amazonasprogramm des Woods Hole Research Centers in Falmouth, Massachusetts leitet, inspiziert Coe ein großes Stück Land von 80 000 Hektar. Früher war es Wald und wurde vor einigen Jahren gerodet – ursprünglich um eine Rinderfarm zu errichten, die dann später in eine Sojabohnenplantage umgewandelt wurde. Die Luft ist spürbar heißer und trockener auf dem Feld als in einem der wenigen Flecken Wald, die auf der Farm noch übrig geblieben sind.

Coe und seine Kollegen untersuchen hier, wie Walbrände und der Zerfall des Regenwaldes den Wasser- und Energiefluss im Ökosystem der Amazonasregion verändern. Evapotranspiration der Bäume versorgt die Luft mit Feuchtigkeit und speist den Großteil des Niederschlags im Amazonasbecken: Mit den Bäumen verschwindet auch die Hauptquelle der Feuchtigkeit. Laut einer Studie, die Satellitendaten und atmosphärische Zirkulationsmodelle hinzuzieht, sorgt Luft, die durch vegetationsreiche tropische Regionen zieht, mindestens für doppelt so viel Regen wie die Luft in den vegetationsarmen Gebieten.

Die Abholzung beseitigt nicht nur eine Feuchtigkeitsquelle, sie ändert auch die örtliche Luftströmung. Die von einem kahlen Feld aufsteigende Wärme erzeugt ein Niederdrucksystem, das die Luft der Umgebung anzieht und die Feuchtigkeit aus dem nahegelegenen Wald saugt, so Coe. Während der Wald austrocknet, überträgt er weniger Feuchtigkeit an die Atmosphäre, was die Niederschlagsmuster über Hunderte oder gar Tausende von Kilometern hinweg in der entsprechenden Windrichtung verändert. Dies könnte nicht nur die Wälder und die Landwirtschaft des Amazonasbeckens betreffen, sondern auch die verfügbare Wassermenge, die hydroelektrische Dämme mit Energie versorgt. In einer Simulation, die hydrologische Modelle sowie Klima- und Bodennutzungsmodelle verwendete, prognostizierten Coe und seine Kollegen, dass ein durch Entwaldung ausgelöster Rückgang des Niederschlags die Strom erzeugende Kapazität der Dämme der Amazonasregion drastisch kappen kann. Das würde die Pläne Brasiliens, Perus und Ecuadors durcheinanderbringen, die vermehrt auf Wasserkraft setzen wollen, um die steigende Nachfrage nach Elektrizität zu befriedigen.

Der Trocknungseffekt reicht weit bis über den Waldrand hinaus. Und je fragmentierter der Wald ist, desto weitreichender sind auch die Auswirkungen. Das belegt eine Studie, welche die Abtrocknung des Baumkronendachs nur 2,7 Kilometer vom Rand eines höchst zerklüfteten Waldes entfernt feststellte.

"Das ist ein ökologischer Weltuntergang und er findet immer und immer wieder statt"William Laurance

Die Straßen im Amazonasgebiet könnten sogar Auswirkungen auf die ganze Welt haben. Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Veränderungen verschiedener Faktoren dafür sorgen, dass die Bäume in zerklüfteten Wäldern nicht mehr so viel Kohlenstoff wie in der Vergangenheit speichern können – eine Verlagerung, die die globale Erwärmung beschleunigen könnte.

Greg Asner, ein Tropenökologe an der Carnegie Institution for Science der Stanford University in Kalifornien, untersucht die Chemie des Baumkronendachs im Amazonasbecken. Er entdeckte, dass das Blätterdach entlang der Grenzen freier Abschnitte offenbar nicht so viel Wasser und Farbstoffe wie Chlorophyll bereithält wie die Bäume in lückenlosen Waldgebieten. "Zu wenig Chlorophyll und Wasser halten das Kronendach davon ab, so viel Kohlenstoffdioxid aufzunehmen, wie es eigentlich könnte, verglichen mit dem Waldesinneren", sagt er.

Brandgefährlich

Veränderungen im Brandpotenzial des Amazonasgebiets behindern den Wald ebenfalls in seiner Fähigkeit, Kohlenstoff zu speichern. Die meisten Menschen glauben, der Regenwald sei zu feucht, um zu brennen. Im Jahr 2005, als Trockenheit das westliche Amazonasgebiet heimsuchte, fraßen Buschfeuer im brasilianischen Bundesstaat Acre jedoch einen elf Kilometer langen Streifen durch den Wald – mit Flammen, die bis in die Baumkronen reichten, erinnert sich Foster Brown, ein Geochemiker des Woods Hole Research Centers, der die Brände damals mit ansah.

Allein in Acre zerstörten die Flammen mehr als ein Viertel der eine Million Hektar an Wald und verursachten Schäden in Höhen von 100 Millionen US-Dollar. Der Rauch bedeckte die Hauptstadt Rio Branco, und die Sorge um die Gesundheit der Einwohner führte schließlich zu Verordnungen, um die Brände in Trockenzeiten zu kontrollieren. Wissenschaftler hielten die Trockenperiode von 2005 für ein Jahrhundertereignis; rund 70 Millionen Hektar an Wald litten unter Wassermangel und die Baumkronen trockneten beträchtlich aus. Doch fünf Jahre später schlug eine ähnliche Trockenzeit zu und löste eine weitere Welle an Bränden aus. Da sie sich nicht in einer Umgebung entwickelt haben, die immer wieder von Feuern geplagt wird, sind die Bäume im Amazonasbecken anfällig für Hitze und Schäden durch die Flammen.

Weiter östlich, in Brasiliens Xingu-Region, konnten Forscher während einer Trockenperiode im Jahr 2007 ähnliche Folgen nach experimentellen Bränden beobachten. In diesem Jahr waren Baumsterben und Brandschäden viermal so groß wie in normalen Jahren, besonders entlang der Waldgrenze. Alle drei Jahre verbrennen die Forscher diese in einem Zyklus, der traditionelle landwirtschaftliche Bräuche Amazoniens nachahmt, erklärt der Ökologe Paulo Monteiro Brando von Brasiliens Amazon Environmental Research Institute in Brasília. Im Amazonasgebiet ist Verbrennen für Bauern der billigste und wirksamste Weg, die Felder zu roden und ihnen einen Ernährungsschub zu geben, bevor Getreide angepflanzt wird, oder sie von Zecken, die ihre Nutztiere heimsuchen, zu befreien.

Um einen Blick auf die Zukunft des Amazonasbeckens zu werfen, müsse man nicht nur physikalische und atmosphärische Abläufe modellieren, sondern auch verstehen, wie Menschen das Land verändern, sagen Forscher. Und während die weit reichenden Folgen der Straßen im Amazonasgebiet langsam deutlicher werden, stehen Planer und Umweltschützer vor einem Dilemma. Denn obwohl die Straßen den Regenwald bedrohen, senken sie auch die Kosten für Bauern und Betriebe erheblich und können damit über Leben und Tod all jener Menschen entscheiden, die in abgelegenen Regionen weit entfernt von Krankenhäusern leben.

Doch ungehemmter Straßenbau könnte laut Forschern zu bleibenden Umweltschäden führen. "Wir blicken in den kommenden Jahrzehnten einer wahren Flutwelle des Straßenausbaus entgegen", so Laurance. "Das ist ein ökologischer Weltuntergang und er findet immer und immer wieder statt."

Dieser Artikel erschien unter dem Titel "Deforestation: Carving up the Amazon" in Nature 509, S.418–419, 2014