Bildnachweis: NASA
Während Städte einen lebenswichtigen Lebensraum für Menschen bieten, scheinen US-amerikanische Städte auf den fruchtbarsten Böden gebaut worden zu sein, was laut einer Studie von NASA-Forschern und anderen die Beiträge dieser Länder zum Nahrungsnetz der Erde und zur menschlichen Landwirtschaft verringert.
Obwohl Städte nur 3 Prozent der kontinentalen Landfläche der USA ausmachen, können die dort angebauten Lebensmittel und Ballaststoffe auf allen landwirtschaftlichen Flächen der USA, die 29 Prozent des Landes abdecken, mit der derzeitigen Produktion mithalten. Marc Imhoff, NASA-Forscher und Hauptautor eines aktuellen Papiers, und Co-Autor Lahouari Bounoua von der NASA und der University of Maryland, College Park, fügten hinzu, dass sich Menschen im Laufe der Geschichte in Gebieten mit den besten Gebieten für den Anbau von Nahrungsmitteln niedergelassen haben.
"Die Urbanisierung folgt der Landwirtschaft - es ist ein natürlicher und wichtiger menschlicher Prozess", sagte Imhoff. Im Laufe der Geschichte brachten hochproduktive landwirtschaftliche Flächen Nahrung, Wohlstand und Handel in ein Gebiet, das Siedlungen förderte.
„Urbanisierung ist keine schlechte Sache. Dies ist eine sehr nützliche Möglichkeit für Gesellschaften, zusammenzukommen und Ressourcen zu teilen “, sagte Bounoua. "Aber es wäre besser, wenn es in Verbindung mit anderen Umweltfaktoren geplant würde." Studien wie diese, die in der aktuellen Ausgabe der Fernerkundung der Umwelt erscheinen, könnten in Zukunft zu intelligenteren Strategien für das städtische Wachstum führen.
Die Forscher verwendeten zwei Satelliten, die eine Kombination aus Erdbeobachtungsdaten bei Tag und Nacht und ein biophysikalisches Computermodell bieten, um Schätzungen der jährlichen Netto-Primärproduktivität (KKW) abzuleiten. Das KKW misst das Pflanzenwachstum, indem es die Geschwindigkeit beschreibt, mit der Pflanzen Kohlenstoff aus der Atmosphäre verwenden, um durch Photosynthese neue organische Stoffe aufzubauen. KKW treibt das komplexe Nahrungsnetz der Erde an und quantifiziert Mengen an Kohlendioxid, einem Treibhausgas, das Pflanzen aus der Atmosphäre entfernen.
Nachtlichtdaten aus dem Defense Meteorological Satellite Program und eine Vegetationsklassifizierungskarte, die am Goddard Institute of Space Studies der NASA in New York erstellt wurde, wurden verwendet, um städtische, periphere und nicht städtische Gebiete in den Vereinigten Staaten darzustellen. Auf diese Weise berechneten die Forscher das Ausmaß und die Standorte von städtischen und landwirtschaftlichen Flächen in den USA.
Darüber hinaus wurden Beobachtungen des Advanced Very High Resolution Radiometer-Instruments an Bord der polaren Umlaufsatelliten der National Oceanic and Atmospheric Administration verwendet, um den Normalized Difference Vegetation Index zu berechnen. Dieser Index ist ein Maß für die Pflanzengesundheit, basierend auf dem Prinzip, dass Pflanzen Sonnenstrahlung im roten Teil des Spektrums des Sonnenlichts absorbieren, das für die Photosynthese während des Pflanzenwachstums verwendet wird. Diese Daten wurden dann in ein Computermodell der Stanford University eingegeben, um das KKW abzuleiten.
Das Computermodell schuf eine potenzielle vorstädtische amerikanische Landschaft, die verwendet wurde, um die Reduzierung des KKW aufgrund der gegenwärtigen Transformation von Stadtland zu vergleichen und abzuschätzen.
Für die kontinentalen Vereinigten Staaten bedeuten moderne Städte im Vergleich zur vorstädtischen Landschaft einen jährlichen Rückgang des KKW um 1,6 Prozent. Dieser Verlust gleicht den KKW-Zuwachs von 1,8 Prozent pro Jahr aus mehr Ackerland aus. Das Ergebnis ist angesichts der geringen Fläche, die Städte im Verhältnis zu landwirtschaftlichen Flächen abdecken, bemerkenswert.
Eine Verringerung dieser Größenordnung hat weitgehend unbekannte Folgen für die biologische Vielfalt, führt jedoch zu einer geringeren verfügbaren Energie für die Arten, aus denen das komplexe Nahrungsnetz der Erde besteht. Der Verlust von hochfruchtbarem Land für die Landwirtschaft setzt auch andere Mittel unter Druck, um den Nahrungsmittel- und Faserbedarf einer wachsenden Bevölkerung zu decken. Auf lokaler Ebene kann die Urbanisierung das KKW erhöhen, jedoch nur dort, wo die natürlichen Ressourcen begrenzt sind. Es bringt Wasser in aride Gebiete und „städtische Wärmeinseln“ verlängern die Vegetationsperiode um den städtischen Rand in kalten Regionen. Diese Vorteile gleichen jedoch nicht die insgesamt negativen Auswirkungen der Urbanisierung auf das KKW aus.
Wissenschaftler der NASA entwickelten die Stadtlichtkarte, und der US-amerikanische Geological Survey verwendete eine Technik, um die Daten des Normalized Difference Vegetation Index zu erstellen. Zu den Forschungspartnern zählen das Interdisziplinäre Zentrum für Erdsystemwissenschaften der University of Maryland, der World Wildlife Fund und das Center for Conservation Biology der Stanford University.
Ursprüngliche Quelle: NASA-Pressemitteilung
