Der mittelalterliche Mittelgebirgsraum-Waldwirtschaft und Landschaftshaushalt

1. Einführung

Die vorliegende Arbeit behandelt die Auswirkungen des Landnutzungswandels im Frühmittelalter auf den Landschaftshaushalt und das Erosionsgeschehen im Mittelgebirgsraum. Die historische Bodenerosion hat zu tiefgreifenden und nachhaltigen Veränderungen in der Landschaft Mitteleuropas geführt: Die holozänen Böden sind meist nur noch als Ruinen vorhanden. Größte Verbreitung besitzen heterogene Kolluvien aus dem Erosionsmaterial, die in sehr komplexen Schichtfolgen die erodierten Böden bedecken und Kerbenverfüllungen bilden.

Bis zum Frühmittelalter dauerte eine geomorphodynamische Stabilitätsphase mit hoher Waldbedeckung und intensiver Bodenbildung (im Mittel 1 bis 2 m mächtig) an, die nur vereinzelt kurzzeitig während der Römischen Kaiserzeit und des Neolithikums unterbrochen war. Die frühmittelalterlichen Rodungsmaßmahmen und die folgende landwirtschaftliche Nutzung leiteten eine überaus starke Bodenerosionsphase ein, lösten sie aber nicht direkt aus. Der damals dominierende Getreideanbau mit hohen Ackerunkraut-Anteilen bot im Vergleich zu heute verbreiteten Anbaufrüchten sogar einen guten Erosionsschutz. Auslöser waren klimatische Extremereignisse, die wahrscheinlich auf eine nutzungsbedingte Destabilisierung des Geoökosystems zurückzuführen sind. (BORK 1988: 18, 21; BORK 1983: 1; THIEMEYER 1988: 117).

2. Chronologie des Mittelalters

2.1 Das 7. bis frühe 14. Jahrhundert

Das 7. Jh. ist durch das letztmalige Auftreten großflächiger natürlicher Wälder mit 90 % Wald und 5 % Ackerland gekennzeichnet. Wahrscheinlich lag zu dieser Zeit ein Bevölkerungsminimum (Bevölkerung unter 1 Mio) und Waldmaximum der vergangenen sieben Jahrtausende vor. Ursache des Bevölkerungsminimums waren mehrere Pestepidemien und Hungersnöte im 6. Jh. (BORK et al. 1998: 161, 173, 219, 220, BORK 1988: 15). In den nächsten Jahrhunderten war ein starkes Bevölkerungswachstum auf 11,5 Mio bis zum Ende des 13. Jh. zu verzeichnen. Dies löste den letzten umfassenden Rodungsschub aus. Um 1300 besaßen die landwirtschaftlichen Flächen die größte Ausdehnung der gesamten menschlichen Kulturgeschichte. Die wenig verbliebenen Wälder wurden extrem intensiv genutzt in Form von Waldweide (Rinder, Pferde und Schafe), Schweinemast (Eicheln, Buchen), Streuentnahme sowie Bau- und Brennholzgewinnung. Am Ende des 13. Jh. stagnierte das Bevölkerungswachstum aufgrund von Überbevölkerung und Versorgungsproblemen mit Nahrungsmitteln. Während dieses Zeitraums lief nur eine schwache Bodenerosion auf Ackerflächen ab. (BORK et al. 1998: 164, 165, 220, 224, 225; BORK 1988: 18).

2.2 Das 14. Jahrhundert

Das frühe 14. Jh. wies den geringsten Waldanteil mit 15 % auf (heute 30 %). Von 1313 bis 1318 und 1342 verursachten wenige katastrophale Starkniederschläge extreme Abflußspitzen mit verheerender flächen- und linienhafter Bodenerosion. Die linienhafte Erosion führte zu einer intensiven Zerschluchtung der Ackerflächen: Auf zahllosen Hängen rissen bis zu mehrere Kilometer lange und sehr oft mehr als fünf Meter, manchmal mehr als zehn Meter tiefe Kerben ein. Mit dem Erreichen der Erosionsbasis führte der Oberflächenabfluß in kleineren Talauen zu starker Seitenerosion an der Tiefenlinie. Es entstanden teilweise mehrere Zehnermeter breite, eingeebnete Talböden, sog. Talbodenpedimente. Vielerorts verursachte der Oberflächenabfluß die hangwärtige Rückverlegung der Kerbenwände. Die Kerbenböden auf den Unterhängen verbreiterten sich und wuchsen zu einer schwach geneigten Abtragungsfläche, dem sog. Hangpediment mit zerlappten Mikropedimentationsstufen zusammen. Begleitend trat eine extreme flächenhafte Erosion in Erscheinung, wodurch geringmächtige, fruchtbare Bodendecken (z.B. Lößböden) rasch und vollständig abgetragen wurden (BORK et al. 1998: 173, 177, 228; BORK 1988: 38, 41, 55, 56). Die betroffenen Hänge konnten nicht mehr bearbeitet werden oder waren zu Grenzertragsstandorten geworden. Im Mittelgebirgsraum ging nahezu die gesamte Lockersedimentdecke über dem Festgestein verloren. Zahlreiche Äcker fielen daher wüst - manche für etliche Jahrzehnte, weitere für Jahrhunderte, viele definitiv und blieben bis heute bewaldet. Im Mittel wurden die Böden von 1310 bis 1350 um ca. 25 cm tiefergelegt (BORK et al. 1998: 215, 230, 248). Die Folgen der daraus resultierenden Mißernten waren katastrophale Hungersnöte, Bevölkerungsrückgang, Nutzungsaufgabe, Wüstfallen von Orten und Wiederbewaldung. Die Wüstungsperiode dauerte bis ins Mitte des 15. Jh. an, in deren Verlauf in Deutschland 26 % der Siedlungen verschwanden. Die Bevölkerung geriet in einen Zustand verbreiteter Fehlernährung und körperlicher Schwäche. Der demographische Zusammenbruch änderte die Landnutzung dramatisch: Wegen dem verminderten Nutzungsdruck nahm der Getreideanbau zugunsten der Viehwirtschaft stark ab, was in einem sehr hohen Fleischkonsum zum Ausdruck kam (ABEL 1976: 11; BORK et al. 1998: 165, 238, 252; BORK 1988: 55; BORK 1983: 50).

Das erodierte Material akkumulierte sich überwiegend am Hang als eine Folge von geringmächtigen Kolluvien oder als Auensediment in kleinen Talauen. Die Kolluvien wurden im Anschluß von vielen gering wirksamen Erosionsereignissen vorwiegend konkordant aufeinander sedimentiert. Die gesamte Folge bedeckt diskordant die nebeneinander vergesellschafteten schwach bis vollständig erodierten Böden. Häufig zeigen die Kolluvien folgenden Aufbau: Kolluvium aus periglazialen oder glazialen Sedimenten über Kolluvium aus holozänen Böden über Kolluvium aus periglazialen und glazialen Sedimenten. Nahezu alle heutigen Wälder stocken auf mittelalterlichen Kolluvien.

Die tiefsten Kerben wurden durch Rutschungen rasch aufgefüllt. Die zerstörten Äcker verbuschten oder wurden als Grünland genutzt. Die Vegetation förderte das Auskämmen von Sediment aus dem Oberflächenabfluß, wodurch die Kerben und Pedimente schließlich total verfüllt wurden. Deswegen sind viele Formen nicht mehr erkennbar (BORK et al. 1998: 28, 222, 230, 231, 248, 251).

Das Extremjahr 1342 kennzeichnet die heftigsten Niederschläge und stärksten Überschwemmungen der gesamten geschichtlichen Zeit. Die großräumigen, anhaltenden Starkregen im Juli fielen nach einer längeren Dürrezeit auf eine ausgetrocknete Bodenoberfläche. Unbekannt ist, wie stark die Oberfläche durch die Februarereignisse 1342 (heftigste Niederschläge zeitgleich mit Schneeschmelze) verschlämmt und damit die Infiltrationskapazität und Vegetationsdichte reduziert waren. Es ist denkbar, daß die Februarereignisse die Juliereignisse deutlich verstärkt haben. Die Folgejahre waren durch eine Serie von drei naßkalten Sommern geprägt, die die vielleicht härteste ökologische Belastungsprobe unseres Jahrtausends darstellt. Möglicherweise wurde die Katastrophe von 1342 durch die Starkniederschläge von 1313 bis 1318 entscheidend vorbereitet. Auch 1313 bis 1318 gab es anormal nasse Sommer mit Überschwemmungen und lange, harte Winter. Die ungünstige Witterung löste eine starke Ruhrepidemie aus. In einigen Gebieten starben mehr als 10 % der Bevölkerung (BORK et al. 1998: 165, 242, 244-246; BORK 1988: 48, 53, FLOHN zitiert in BORK 1983: 46).

Von 1348 bis 1350 gab es eine Pestepidemie, der ein Drittel der Bevölkerung Europas zum Opfer fiel. Dieses Ausmaß wurde durch die geschwächte Gesundheit der Menschen stark gefördert. In den folgenden Jahrzehnten nach 1350 reduzierten Seuchen, Kriege und Fehden die Bevölkerungszahl weiter. Die Konsequenzen waren weitere Flur- und Ortswüstungen und eine Zunahme des Waldanteils auf 45 % bis etwa 1430. Im späten 15. Jh. und insbesondere im 16. Jh. gab es einen starken Bevölkerungswachstum, wodurch die Nutzung der Wälder intensiviert und ca. ein Drittel wieder gerodet wurden. Die sehr hohen Ackerflächen-Anteile um 1300 wurden aber nicht mehr erreicht (BORK et al. 1998: 165-167).

3. Landschaftshaushalt

3.1 Der Landnutzungswandel

Im Frühmittelalter setzte eine Ausdehnung von agrarischen Flächen auf Kosten der Wälder ein, die bis ca. 1300 den Waldanteil auf 15 % reduzierte. Der starke Nutzungswandel blieb nicht ohne geoökologische Folgen: Die Evapotranspiration nahm stark ab und die Grundwasserneubildung deutlich zu. Nach einer Untersuchung erreicht die Jahresevapotranspiration bei Wald 69 % des Jahresmittelniederschlags, im Gegensatz zu Getreide mit 38 % und vegetationsfreiem Boden mit 30 %. Grünland entspricht mit 60 % hingegen fast dem Wald. Während des Zeitraums intensivster Nutzung vom 12. bis frühen 14. Jh. lagen die Raten der Evapotranspiration in den Wäldern etwas unter den heutigen. Die Evapotranspiration von Agrarökosystemen war infolge der geringeren Biomasse ebenfalls niedriger als heute (BORK et al. 1998: 172, 173, 250).

Klimatisch wirkte sich die reduzierte Evapotranspiration wahrscheinlich in einer weitaus stärkeren Erwärmung der Atmosphäre während des Sommers aus, was sich in einer signifikanten Beeinflussung von bestimmten Großwetterlagen und Witterungsextremen auswirkte. Allgemein nahm die Dauer und Intensität von Trocken- und Feuchtperioden zu. Vor allem die Dynamik von Vb-Zyklonen (vom Mittelmeerraum stammend) hatte sich verstärkt und ungewöhnlich hohe Niederschläge gebracht. Zudem führte die gesteigerte Thermik zu einer Zunahme von Gewittern mit entsprechenden Starkniederschlägen. Allerdings sind extraterrestrisch bedingte Klimaveränderungen als Ursache nicht auszuschließen (BORK et al. 1998: 23, 173, 250).

Eine weiterer Aspekt des Landnutzungswandels ist das Auftreten von Oberflächenabfluß (und damit Bodenerosion) während eines Starkniederschlagereignisses. Unter naturnahem Wald führen Starkniederschläge zu keinem oder unbedeutendem Oberflächenabfluß. Auf Ackerflächen kann dagegen sehr hoher Oberflächenabfluß auftreten. Lediglich durch Schneeschmelzabfluß auf meist nicht vollständig aufgetautem Boden kommt im Wald oberflächlicher Abfluß vor. Im Acker ist der Schneeschmelzabfluß ebenfalls deutlich höher, da die Schneeschmelze schneller abläuft (BORK et al. 1998: 171, BORK 1988: 44).

3.2 Wasserbilanz von Mitteleuropa

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Tab.1: Wasserbilanz von Mitteleuropa (Quelle: verändert nach BORK et al. 1998: 175)

Das 7. Jh. wies infolge des hohen Waldanteils eine hohe Evapotranspiration und entsprechend geringe Abflußmengen auf. Der Agrarlandschaftswandel des frühen und hohen Mittelalters führte mit wachsenden Rodungen zu deutlich ansteigenden Abflußmengen. Der hohe Grundwasserspiegel wirkte sich in der Vernässung von Talauen und konkaven Unterhangstandorten aus, weswegen dort die agrarische Nutzung aufgegeben wurde. Weitere Effekte waren die Zunahme von Hochwässern, verstärktes Niedermoor-Wachstum sowie der Anstieg von Seespiegeln. Überlagert wurden die anthropogen bedingten Auswirkungen durch natürliche Klimaschwankungen. Unklar ist allerdings, welchen zusätzlichen Einfluß sie am Wandel der Wasserbilanz hatten.

Der Oberflächenabfluß erreichte während der Bodenerosionsphase des frühen 14. Jh. den Höchststand der vergangenen 10000 Jahre. Seit Mitte des 14. Jh. tritt eine Schwankung von 1 bis 3 mm/a (außer Sekundärmaximum im 18. Jh.) auf (BORK et al. 1998: 175, 179, 189-191).

3.3 Feststoffbilanzen

Im 7. Jh. lief eine vernachlässigbar geringe Bodenerosion ab. Der Zeitraum von 1310 bis 1340 war von extremen Bodenerosionsraten gekennzeichnet, auch Weidegrünland war betroffen. In den Wäldern gab es zumindest eine schwache Bodenerosion als Folge der intensiven Waldweide und Streuentnahme (BORK et al. 1998: 195).

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Tab. 2: Bodenerosionsbilanz von Deutschland (Quelle: verändert nach BORK et al. 1998: 197)

Die stärkste Erosion wies das Jahr 1342 mit 13 Mrd t/a auf, gefolgt von den Jahren 1313 bis 1318 mit 1,9 Mrd t/a. Im Vergleich dazu betrug die Erosion von 1961 bis 1990 nur 50 Mio t/a. Die Gesamtmasse der mittelalterlich-neuzeitlichen Erosion in Deutschland beläuft sich auf 67 Mrd t. Erosionsbeeinflußte Ackerflächen (24 % der Fläche Deutschlands) wurden im Mittel um ca. 50 cm tiefergelegt. Daneben hatte auch die urgeschichtliche Bodenerosion (Neolithikum, Bronze- und Eisenzeit) geringe Auswirkungen (Tieferlegung von 12 % der Ackerfläche um 4 cm) (BORK et al. 1998: 197, 198).

3.4 Nährstoffbilanzen

Im 7. Jh. wurde die höchste Akkumulation an organischer Substanz (Biomasse, Streu, Humus), die für natürliche Ökosysteme unter den Klimabedingungen möglich ist, erreicht. Der anschließende Landnutzungswandel wirkte sich in einer drastischen Veränderung des Nährstoffhaushalts aus: Die Rodungen führten zu gewaltigen Verlusten an organischem Kohlenstoff (meist Ton-Humus-Komplexe) und Phosphor v.a. an Ober- und Mittelhängen. Der Assimilationsverlust konnte durch die Landwirtschaft bei weitem nicht kompensiert werden. Die jährliche Phytotrockenmassebildung nahm von 220 Mrd t auf 78 Mrd t Mitte des 14. Jh. ab. Die Assimilationsleistung des 7. Jh. wurde erst ca. 1950 wieder erreicht und ca. 1960 übertroffen (BORK et al. 1998: 206, 212).

Kennzeichnend für die mittelalterliche Landwirtschaft war ein Raubbausystem, da Nährstoffe ohne Ersatz aus anderen Ökosystemen entnommen wurden. Beispielhaft hierfür ist die Plaggenwirtschaft bei der Streuschichten und humusreicher Oberboden aus Wäldern, Mooren, Heide- und Grasflächen entnommen und mit Mist vermischt wurden. Die Konsequenz war eine Nährstoffverarmung und Bodenversauerung durch Entnahme der Kationen in den betroffenen Ökosystemen. Die Bodenversauerung bewirkte eine starke Zunahme der Podsolierung sowie eine Hemmung der Streuzersetzung, die sich in der Bildung von Auflagehumus abzeichnete. Die Reduktion des Stickstoffkreislaufs auf einen geringen Umsatz begrenzte die Biomasseproduktion. Die Waldökosysteme veränderten sich langsam zu zuwachsschwachen lichten Wäldern mit säuretoleranten Baumarten oder gar zu Zwergstrauch- und Grasheiden mit stark versauerten Oberböden.

Ein Stickstoffersatz im Sinne der regionalen Stoffkreisläufe erfolgte ausschließlich durch natürlich vorkommende Leguminosen in Grünland-, Brache- und Waldökosystemen. Gülle kam hauptsächlich in Gärten zum Einsatz. Die Nährstoffverluste durch die Entnahme der Kulturpflanzen wurden zunächst durch die Beweidung der Brache kompensiert. Zusätzliche Nährstoffverluste traten infolge gasförmiger (z.B. Denitrifikation) und flüssiger Exporte (z.B. im Sickerwasser gelöst) oder Bodenerosion auf. Erst im Verlauf des 19. und 20. Jh. setzen sich Leguminosen als wichtigstes Element der Fruchtfolgesysteme durch, wodurch deutliche Ertragssteigerungen erzielt wurden. Um 1850 setze die Düngemittel-Versorgung ein (BORK et al. 1998: 200-203, 206, 211; JÄGER 1994: 54; ULRICH 1994: 9).

4. Die Mensch-Umwelt-Spirale

Den Zusammenhang zwischen der Intensität der menschlichen Nutzung und der Dynamik des Geooökosystems sowie die Rückkopplung der destabilisierten Landschaft auf die menschliche Kultur verdeutlicht die Mensch-Umwelt-Spirale (Abb.1). Die Phase 1 ist durch eine stabile Landschaft mit geschlossenen Stoffkreisläufen gekennzeichnet. In Phase 2 wird die Nutzung intensiviert, was sich schließlich in Phase 3 in einer Destabilisierung des Geoökosystems infolge stark reduzierter Evapotranspiration auswirkt. Die Folge sind klimatische Extremereignisse mit starker Bodenerosion. Die daraus resultierenden Mißernten leiten in Phase 4 eine starke Bevölkerungsabnahme ein, wodurch sich die Landschaft in Phase 5 aufgrund der Wiederbewaldung restabilisiert. Ein erneutes Bevölkerungswachstum leitet wieder zu Phase 1 über (BORK et al. 1998: 31, 35-37).

5. Das Beispiel `Tiefes Tal' bei Obernfeld

Im 14. Jh. schnitt sich eine Kerbe auf einer Länge von größer 1300 m fast sechs Meter tief ein. Starke Seitenerosion führte in maximal einem Jahr zu einer Weitung des Talbodens auf eine mittlere Breite von 16 Metern. Die geringe Resistenz der an den Kerbenflanken lagernden Lößderivate wirkte sich fördernd auf Seitenerosion aus. Zeitgleich mit und in den ersten Jahren nach dem Kerbenreißen vollzog sich an den Hängen einmalig starke flächenhafte Erosion mit dem Ausmaß einer Tieferlegung um mindestens drei Dezimeter, wodurch der Bodenbearbeitungshorizont verlorenging und als Kolluvium an der steilen Nordflanke des Sohlenkerbtales akkumuliert wurde. Der nunmehr anstehende tonangereicherte Löß-Unterboden wurde im Anschluß ebenfalls komplett erodiert und als rötlichbraunes Kolluvium, verzahnt mit bestehendem Sediment, abgelagert. Dadurch geriet die Solifluktionsdecke an die Oberfläche. Folgende Starkniederschläge bewirkten einen Transport hangabwärts, wobei die Kolluvien und Talsedimenten aus Lößböden und schließlich der ganze Hang mit mehreren > 1 m mächtigen steinigem Kolluvium überdeckt wurden. Da die Lößkolluvien nun unter Schutt begraben waren, war ein Rücktransport unmöglich. Daher fielen die Ackerflächen wüst und bewaldeten sich mit anschließender Rankerbildung (BORK et al. 1998: 55; BORK 1988: 39).