Spurensuche aus der Luft

Eine verschüttete Ziegelmauer hingegen kann sich als schmaler heller Streifen aus trockeneren, minderwüchsigen Pflanzen in einem ansonsten vitalen Weizenfeld bemerkbar machen, denn das Mauerwerk speichert aufgrund seines groben Substrats kaum Wasser. Niederschlag versickert und wird für die maximal 30 Zentimeter tief reichenden Weizenwurzeln unerreichbar. Obendrein hindert das Gemäuer das Grundwasser am kapillaren Aufstieg, was in niederschlagsarmen Zeiten den Trockenstress der Halme über dem Bodendenkmal verstärkt.

Die Dürre bringt es ans Licht

Die trockenen Sommer von 2018 bis 2020 mit zahlreichen Hitzetagen über 35 Grad Celsius und teils extrem geringen Niederschlagsmengen haben die Geometrie anthropogener Relikte immer deutlicher hervortreten lassen. „Extreme Umweltbedingungen wie anhaltende Dürre setzen besonders Kulturpflanzen unter Stress“, erklärt Archäobotaniker Dörfler. „Dabei ist es nicht so sehr die Hitze, die den Ackerpflanzen zu schaffen macht, denn die meisten haben eine große Temperaturtoleranz. Für Stress sorgt vor allem der Mangel an Feuchte, denn die Pflanzen nehmen mit dem Wasser ja auch Nährstoffe auf.“

Dort, wo noch vor fünf Jahren durchgängig feuchte Agrarflächen keinerlei Hinweise auf Bodendenkmäler preisgegeben hatten, zeichneten sich in den vergangenen Sommern mitunter erstaunliche Funde ab. Im heißen Juni 2019 erspähte Ronald Heynowski in einem weitgehend vertrockneten Weizenfeld bei Hof im Landkreis Nordsachsen zwei sattgrüne konzentrische Kreise. Sie erwiesen sich als Konturen einer verschütteten 55 Meter durchmessenden doppelten Kreisgrabenanlage, die höchstwahrscheinlich aus der frühen Jungsteinzeit (Neolithikum) um 4700 v.Chr. stammt. Zwei Unterbrechungen im Grabenverlauf lassen Eintrittstore von Norden und Osten vermuten.

Die Bedeutung solcher Kreisgrabenanlagen ist noch unbekannt, womöglich waren sie Ritualorte. „Die Fundstelle befindet sich in einer ehemals sehr feuchten Senke, die jedoch infolge des gesunkenen Grundwasserspiegels zusehends ausgetrocknet ist“, erklärt Heynowski. Aus dem dürren, blassen Feld hoben sich die Pflanzen ab, die oberhalb der Gräben wuchsen, wo sie ausreichend mit Wasser versorgt wurden.

Funde wie dieser wären ohne die zurückliegenden Hitzesommer wohl niemals möglich gewesen, betont Heynowski, der während seiner Flüge noch ganz andere Folgen des Klimawandels beobachtet hat: große geschädigte Gebiete in den durch Hitze und extreme Trockenheit geschwächten Wäldern, einen nach Waldbränden verkohlten Untergrund, zahllose durch orkanartige Stürme entwurzelte Bäume.

Für die kommenden Jahre rechnet der Archäologe mit teils deutlich veränderten Landschaftsbildern und auch damit, dass die verräterischen Pflanzenkontraste nur kurze Zeit sichtbar sein werden. „Die doppelte Kreisgrabenanlage bei Hof etwa zeichnete sich nur für etwa zehn Tage im Feld ab“, so Heynowski. „Danach war durch Hitze und ausgebliebenen Niederschlag die komplette Weizenkultur ausgetrocknet und bildete eine einzige ockerfarbene Fläche.“

Weizen, der rund ein Viertel der deutschen Ackerfläche bedeckt, gilt wegen seiner Kontrastfreudigkeit, der günstigen Pflanzenhöhe und nicht zuletzt wegen seiner weiten Verbreitung als ergiebigste „Zeigerpflanze“ für hiesige Luftbildarchäologen. Anthropogene Überbleibsel können Wuchsunterschiede von bis zu 20 Zentimetern innerhalb eines Weizenfeldes bewirken – bei einer maximalen Pflanzenhöhe von etwa einem Meter ist das gut erkennbar.

Neben Unterschieden in Höhe und Färbung gibt es noch einen weiteren Pflanzenkontrast, der auf menschliche Relikte wie Mauerwerk im Boden hindeuten kann: der Zeitpunkt des Ausreifens. „Bei besonders starkem Trockenstress neigen Weizen und andere Pflanzen zu einem verfrühten, fast hektischen Ausreifen“, erklärt Walter Dörfler. „Dahinter steckt ein genetisch programmiertes Bestreben der Pflanze, die ihr zugedachten biologischen Reproduktionsprozesse irgendwie zu Ende zu bringen, bevor sie abstirbt.“ Aus der Luft betrachtet, bilden verfrüht ausgereifte Weizenpflanzen einen farblichen Kontrast zu ihren in Ruhe reifenden Nachbarn. Den Bauern beschert frühreifer Weizen einen Ertragsverlust, weil er kaum Korn trägt.

Langfristige Veränderungen

Dass der Klimawandel und der verstärkte Stress der Ackerpflanzen kein temporäres Wetterphänomen ist, legen die Daten der vergangenen drei Jahre nahe: Nicht nur in Ronald Heynowskis Forschungsgebiet Sachsen ist der Sommer 2018 als einer der heißesten und trockensten seit Beginn der Wetteraufzeichnungen (1881) in die Annalen eingegangen. Die Temperaturen im östlichsten Bundesland lagen um 2,3 Grad über dem langjährigen Mittel, der Niederschlag betrug lediglich 68 Prozent der Normalmenge. Auch das Jahr 2019 bescherte extreme Umweltbedingungen: Die Jahresniederschlagsmenge betrug nur 85 Prozent der international gültigen Referenzperiode 1961 bis 1990. Der Sommer 2020 war ebenfalls sehr heiß. Er lag deutschlandweit mit durchschnittlich 18,2 Grad um 1,9 Grad über dem Mittel der Referenzperiode. In einigen Regionen war der Grundwasserspiegel in den zurückliegenden Jahren so weit abgesunken, dass Flüsse und Seen auf Niedrigstände fielen und Stauwehre alter Mühlen zu sehen waren, die sonst das Wasser bedeckte. Um den Grundwassermangel zu lindern, wurden vielerorts Stauseen abgelassen, wodurch im Spätsommer 2018 das Anfang der 1960er-Jahre geflutete sächsische Dorf Pöhl bei Plauen für einige Monate wieder auftauchte.

Der Klimawandel hat auch das Spektrum an Zeigerpflanzen für Luftbildarchäologen sukzessive erweitert. In jüngster Zeit geriet sogar der aus dem subtropischen Mittelamerika stammende Mais derartig unter Stress, dass er Luftbildarchäologen Hinweise auf interessante Inhalte im zunehmend trockenen Untergrund lieferte. Dabei ist Mais ein Flach- und Tiefwurzler, das heißt, die Pflanze kann sich noch aus 2,50 Meter Tiefe mit Flüssigkeit versorgen. Dennoch sorgten Trockenheit und ein stark abgesunkener Grundwasserspiegel 2019 für ein insgesamt schlechtes Maiswachstum.

„Mais braucht etwa Mitte, Ende Juni etwas Regen“, weiß Ronald Heynowski. „Ist es in diesem Zeitraum ausgesprochen trocken, verkümmert er.“ An vielen Orten in Sachsen und in anderen Regionen gediehen Maispflanzen in den zurückliegenden heißen Sommern nur an Stellen, wo besondere Strukturen im Untergrund für hinreichende Wasserspeicherung sorgten. „Dadurch“, so Heynowski, „werden beim Überfliegen starke Wuchsunterschiede plastisch sichtbar.“ Ein solches Relief fiel Heynowski im September 2018 ins Auge: In einem Maisfeld bei Hof fotografierte er einen slawischen Burgwall aus dem 10. Jahrhundert. „Derartige Bilder im Maisfeld lassen sich besonders in der tiefstehenden Abendsonne gut erkennen“, verrät Archäobotaniker Dörfler, „denn je länger die Schatten, desto deutlicher ist der plastische Effekt.“

Selbst die für Luftbildarchäologen lange Zeit unergiebigen Wildwiesen, die sich meist in feuchten Tal-Auen befinden, ließen in den letzten Jahren interessante unterirdische Strukturen erkennen. „Bei Wildwiesen stört im Normalfall die inhomogene Zusammensetzung der Pflanzen“, erklärt Heynowski. „In ihnen gedeihen Gräser, Kräuter, Pilze und vieles andere. Betrachtet man sie von oben, ist unklar, was sie anzeigen. Mitunter kombiniert das menschliche Auge diffuse Punkte zu Strukturen, die gar nicht vorhanden sind. Bestimmte Pilze, die sogenannten Hexenringe, bilden zum Beispiel große Kreise, die sich leicht mit Grabhügeln verwechseln lassen.“

Im Zuge der jüngsten Dürresommer sind jedoch selbst die Wildwiesen zu nützlichen Hinweisgebern avanciert, wie Heynowski berichtet: „Bei extremer Trockenheit verdorrt das Gras und wird strohgelb. Nur dort, wo sich Wasser sammelt, etwa in unterirdischen Gräben, bleiben die Pflanzen grün.“ Auf diese Weise entdeckte der Luftbildarchäologe im Juni 2019 in Bauda im Landkreis Meißen eine komplett verfüllte spätmittelalterliche Wasserburg mit kreisförmigem Wassergraben, Vorburggelände und Zuwegen.

Zumindest auf landwirtschaftlichen Flächen könnten die neuen Chancen für die Luftbildarchäologie jedoch bald wieder vorbei sein, vermutet Heynowski: „Die Bauern dürften früher oder später dazu übergehen, dürrebeständigere Pflanzen- und Getreidesorten anzubauen, was ihnen natürlich mehr wirtschaftliche Sicherheit bescheren würde. Für unsere Arbeit wäre das von Nachteil, denn je robuster eine Pflanze ist, desto geringer fallen natürlich auch ihre Reaktionen auf Feuchtigkeitsunterschiede aus.“

Bedrohung für archäologische Relikte

Abgesehen von dem nützlichen Effekt zur Entdeckung neuer Funde, bereitet dem Archäologen Heynowski der Klimawandel allerdings in anderer Hinsicht großes Kopfzerbrechen: „Durch den abgesunkenen Grundwasserspiegel nimmt der Konservierungsschutz für Bodenfunde aus organischen Materialien ab: Noch erhaltenes Holz, etwa an verfüllten Brunnen, kann in trockenem Erdreich leicht von Bakterien befallen und zersetzt werden. Andererseits können Sturzregenfälle den ausgetrockneten Oberboden abschwemmen und zu metertiefen Erosionsrinnen führen. Dann werden archäologische Überreste im Boden durch die eindringenden Wassermassen fortgespült.“

Und Ronald Heynowski denkt auch über die archäologischen Aspekte hinaus: „Insbesondere die letzten Jahre zeigen, dass der Klimawandel keine ferne Vision ist, er ist bereits da“, erklärt der Forscher. „Wenn ich unsere Luftbilddateien aus den zurückliegenden 25 oder 30 Jahren betrachte, sehe ich einen Prozess, der vor der Jahrtausendwende noch schleichend verlief, aber immer dynamischer wurde.“

Heynowski regt auf Basis seiner Bilder die Bildung neuer interdisziplinär-wissenschaftlicher Schnittstellen an: „Wir Luftbildarchäologen können beispielsweise unsere sehr umfangreichen und gut beschriebenen Bilddokumente zur Verfügung stellen und gemeinsam mit Klimaforschern, Biologen oder auch Agrarwissenschaftlern versuchen, die Prozesse, die im Moment in der Natur vor sich gehen, detailliert zu dokumentieren und zu verstehen.“