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Grundwasser – der verborgene Schatz, den Menschen und Natur zum Überleben brauchen

Milliarden Menschen leben von Grundwasser. Doch dieses verborgene Ökosystem ist durch eine Vielzahl von Eingriffen in Gefahr. Ein Report

von
21.03.2021
Das Satellitenbild zeigt eine intensiv landwirtschaftlich genutzte Region. Da die Bewässerungsmaschinen im Kreis fahren, sind auch die Flächen mit üppiger Vegetation kreisförmig. So entsteht ein abstraktes Muster, das eher an ein modernes Kunstwerk erinnert.

Die Warnung könnte beunruhigender kaum sein: Indien, dem Land mit der weltweit zweitgrößten Bevölkerung, geht das Wasser aus. Zu diesem Ergebnis kommen Wissenschaftlerïnnen aus den USA, Israel und Indien in einer Studie, die im Februar 2021 erschienen ist.

Auslöser der Warnungen ist, dass die Forscherïnnen mit Hilfe von Satellitenmessungen und Bevölkerungsdaten analysiert haben, wie sich die Grundwasservorräte des Landes entwickeln. Die Ergebnisse sind eindeutig: Sinkt das Grundwasser weiter so schnell wie bisher ab, wird es immer schwieriger, Felder zu bewässern. “Unsere Ergebnisse legen nahe, dass bei Fortsetzung gegenwärtiger Trends die Intensität der Landwirtschaft landesweit um 20 Prozent sinken könnte und in den besonders betroffenen Gebieten um bis zu 68 Prozent."

In einem Land, in dem 600 Millionen Menschen von der Landwirtschaft leben, wäre das eine Katastrophe.

Jugendliche stehen auf einem Tanklastwagen mit Wasser und reichen Schläuche nach unten zum Befüllen von Behältern. Ein Mädchen trinkt Wasser direkt aus einem der großen Schläuche.
Brennpunkt Indien: In dem bevölkerungsreichen Land wird das Wasser knapp. Menschen müssen, wie hier am Rand von Neu-Delhi während einer Dürre im Jahr 2013, vielerorts mit Tanklastwagen versorgt werden.
Vier indische junge Frauen gehen in einer Reihe und tragen silbern glänzende Wasserbehälter.
Teenageralltag in Indien: Diese vier jungen Frauen machten sich 2016 während einer Dürre in der Nähe von Mumbai auf die Suche nach Trinkwasser.

Die Entwicklung in Indien ist Teil einer weltweiten Wasserkrise, die etwas betrifft, mit dem wir uns selten beschäftigen.

Wir kennen den Anblick von Landschaften, die durch die Klimakrise ausgedörrt sind, und von kahlen Hängen, deren Wälder Menschen abgeholzt haben (darum geht es in Teil 1 dieses Reports).

Anders ist das mit dem dritten großen Faktor, der uns Menschen zur Triebkraft der globalen Wasserkrise macht: Was unter unseren Füßen im Grundwasser passiert, ist nur wenigen bewusst und spielt in Medien nur selten eine Rolle. Nur wenige Expertïnnen kennen sich damit aus.

Dabei betrifft uns das alle. In Deutschland etwa ist Grundwasser auch heute noch die wichtigste Quelle für Trinkwasser. Knapp drei Viertel des Wassers, das aus den Hähnen in den Haushalten fließt, stammt aus natürlichen unterirdischen Reservoirs.

Die Graphik vergleicht das Gesamtvolumen der Erde mit dem Volumen der Wasservorräte. Die Erde hat einen Durchmesser von 12742 Kilometern, alles Wasser Salz- und Süßwasser 1385 Kilometer, nur das Südßwasser 273 Kilometer, und nur das Wasser aus Flüssen und Seen 56 Kilometer.
Kaum zu glauben, aber von Wissenschaftlerïnnen des US Geological Service und der Woods Hole Oceonographic Institution durchgerechnet: So viel Wasser gibt es auf der Erde, wenn man es jeweils in einer perfekten Kugel sammeln würde.

Früher war diese Beziehung mit Händen zu greifen. Manchmal sieht man sie noch, an alten Häusern und in Höfen auf dem Land: Schwengelpumpen mit einem armlangen S-förmigen Hebel. Wer diesen Schwengel auf und ab bewegt, pumpt Wasser aus dem Untergrund.

Heute sind diese Pumpen meistens nicht mehr in Betrieb. Sie stehen nur noch zur Zierde da, als Erinnerung an die Zeiten, in denen Groß- und Urgroßeltern noch Kinder und solche Brunnen die einzigen Plätze waren, wo es frisches Wasser mit dem Eimer oder in Kannen zu holen gab.

Pumpen, bis nichts mehr kommt?

Mit den Pumpen zapften die Menschen schon damals den Kreislauf des Wassers an, der mit den Regentropfen beginnt, die auf komplizierten Wegen im Boden versickern und die Wasserreservoirs im Untergrund auffüllen. Es ist der Kreislauf, in dem Wasser mit vielen Zwischenstationen in Flüsse und Bäche gelangt, die es ins Meer tragen, über dem es verdunstet und Wolken bildet, die dem Land wieder Regen bringen.

Die ohnehin begrenzte Neubildung von Grundwasser nimmt noch weiter ab. (Jay Famiglietti, Global Institute for Water Security)

Heutzutage ist das mit der Wasserversorgung zumindest bei uns bekanntlich anders: Wir müssen nicht mehr in den Hof oder ins Dorf laufen, um an der Pumpe zu schwengeln und müssen das Wasser nicht anschließend nach Hause schleppen. Trinkwasser kommt selbstverständlich aus dem Hahn, bereitgestellt durch eine aufwändige Infrastruktur von Förderanlagen, Reinigungsprozessen und Rohrleitungen.

Doch auch wenn wir uns zum Pumpen nicht mehr selber anstrengen müssen, sind wir mit jedem Griff zum Wasserhahn mit dem Grundwasser verbunden – und mit den Ökosystemen, die es hervorbringen.

Grundwasservorkommen bilden sich über wasserundurchlässigen Schichten im Untergrund, etwa aus Ton. Wasser, das nach Regengüssen oder nach der Schneeschmelze im Boden versickert, sammelt sich an diesen Schichten. Auch aus Bächen, Flüssen und Seen kann Wasser in die Grundwasserleiter hinabsinken. Diese sind kompliziert aufgebaut und oft in verschiedenen Stockwerken angeordnet – eine verborgene Wasserwelt, die Wissenschaftlerïnnen als eigenes Ökosystem betrachten.

Schwengelpumpe aus Eisen in einem Garten.
Bevor Trinkwasser jederzeit frisch und sauber aus dem Hahn kam, wurde es früher vielerorts direkt aus dem Boden befördert. Mit Schwengelpumpen, wie sie heute noch manchen Garten schmücken.
Zwei pakistanische Kinder stehen an einer Handpumpe für Wasser und Befüllen einen Behälter.
Im Westen nostalgisches Accessoir, in Ländern wie Pakistan Werkzeug zum Überleben: Zwei Kinder füllen 2019 Wasser ab, als der Ravi-Fluss, der durch ihren Wohnort in der Nähe von Lahore fließt, zum Rinnsal geworden war.

Grundwasser ist im Fluss. Unter dem Boden der Ostsee etwa bewegt sich ein Grundwasserstrom hindurch von Skandinavien bis nach Norddeutschland. Die Wege können natürlich auch kürzer sein.

Wasser, das zum Beispiel an den Westhängen des Odenwalds versickert, fließt unterirdisch Richtung Rheinebene unter das Hessische Ried, eine Ebene südlich von Frankfurt zwischen Main, Odenwald und Rhein. Das Grundwasser aus dem Hessischen Ried bildet eine bedeutende Trinkwasserressource für Frankfurt.

Je nach Beschaffenheit von Gelände und Untergrund tritt Grundwasser an Quellen wieder ans Licht; es kann Flüssen und Seen zuströmen oder dem Meer.

“Grundwasserpassage” nennen Expertïnnen die Reise des Wassers im Untergrund. Ein Regentropfen, ein Hagelkorn oder eine Schneeflocke, die heute herabfallen, können Tage, Jahre, Jahrhunderte oder noch länger unter der Erde unterwegs sein, bis sie wieder an die Oberfläche kommen.

So ist zum Beispiel aus Niederschlägen vor 750.000 Jahren tief unter der heutigen Sahara versickertes Wasser zusammengeflossen. Es bildet dort riesige Vorkommen mit einem Volumen von 75.000 Kubikkilometern.

Milliarden Menschen leben von Grundwasser

Ungefähr die Hälfte der Menschen auf der Erde sind zum Überleben nicht von Wasser etwa aus Flüssen und Seen, sondern direkt von Grundwasser abhängig. Sie brauchen es zum Trinken und im Haushalt – und letztlich auch für die Ernährung.

Denn 38 Prozent des Wassers, mit dem Bauern ihre Felder beregnen, damit sie dort Nahrungsmittel produzieren können, stammt aus Grundwasser, wie ein Team von US-amerikanischen, kanadischen und taiwanesischen Forscherïnnen in einer Studie berichtet.

Wie Geld, das auf der Bank liegt, kann Grundwasser Gesellschaften durch magere Zeiten mit wenig Einkommen an Regen und Schnee bringen. (Jay Famiglietti)

Doch obwohl Grundwasser so wichtig ist, werde es schlecht verwaltet, urteilt Jay Famiglietti, Direktor des Global Institute for Water Security und Professor an der Universität von Saskatchewan. Der Erdsystemforscher untersucht mit Hilfe von Satelliten die Süßwasservorkommen der Erde. In Zusammenarbeit mit der US-amerikanischen Weltraumagentur NASA entstehen dabei Studien, wie sich die Füllstände bedeutender Grundwasservorkommen zwischen 2002 und 2013 entwickelt haben. Diese befinden sich in Australien, der Sahara, im Norden Chinas, Nordwest-Indien, im Nahen Osten, Südamerika und Kalifornien.

Famiglietti weist unermüdlich darauf hin, dass seine Beobachtungen alle in eine Richtung gingen: Am Ende hatten alle großen Grundwasserreservoirs der Erde weniger Wasser als zu Beginn der Beobachtung. Einige der Wasserstandslinien sehen aus wie abstürzende Kurse nach einem Börsencrash.

Der Feuersalamander mit seiner charakteristischen schwarz-gelben Warntracht in einem Bach im Odenwald.
Wasserquelle Odenwald: In den feuchten Laubmischwäldern der hessischen Mittelgebirge mit ihren kühlen, klaren Bächen und kleinen Teichen und Tümpeln lebt auch der Feuersalamander.

Eine gefährliche Abwärtsspirale

Im Klimawandel sei damit zu rechnen, dass es in trockenen Regionen der Erde noch trockener werde, warnt Jay Famiglietti. „Die ohnehin begrenzte Neubildung von Grundwasser nimmt noch weiter ab.“

Daraus könne sich eine Abwärtsspirale entwickeln, fürchtet der Wasserforscher: „Die natürliche menschliche Reaktion auf eine Trockenheit ist, mehr Grundwasser zu pumpen.“ Dann wird es noch trockener. “Das Problem wird sich dann wegen des Bevölkerungswachstums in diesen Regionen noch verschärfen." Mehr bohren heiße, tiefer zu bohren. Das mache Wasser teurer und die Qualität des Wassers nehme mit der Tiefe oft ab. Das alles hat nicht nur Folgen für die Wasserversorgung: Land kann sich absenken, wenn der Grundwasserspiegel zu niedrig ist, Quellen und Feuchtgebiete fallen trocken. Unter Umständen dringt Meerwasser in Grundwasserleiter ein.

40 Prozent der Landoberfläche sind bereits heute Wüste, hebt auch der britische Geograf Troy Sternberg in einer Studie hervor. In diesen Wüstengebieten leben zwei Milliarden Menschen. Für viele ist das Grundwasserkonto längst überzogen. Es gibt keine eiserne Reserve mehr.

Megaprojekte zum Wassertransfer?

Weil sich die Situation in vielen Regionen der Erde zuspitzt, denken Wasserexpertïnnen und Regierungen zunehmend darüber nach, noch mehr Wasser mit Kanälen und Röhren aus Gebieten mit einem Überschuss in unterversorgte Gebiete zu transportieren.

Wasserbauerïnnen leiten schon seit langem Wasser aus Flüssen, Seen und Grundwasserspeichern mit Kanälen in Gegenden, wo die Menschen weniger Wasser haben als sie brauchen. Dies geschieht etwa im südlichen Afrika, wo das gebirgige Königreich Lesotho, eines der ärmsten Länder der Welt, seine Nachbarn mit Wasser versorgt.

Weltweit 34 dieser Systeme sind Tausende Kilometer lang und gehören damit in die Kategorie der sogenannten “Wasser-Transfer-Megaprojekte”.

Der Ballungsraum Peking mit seinen zig Millionen Einwohnerïnnen wird bereits über ein künstliches Flusssystem versorgt. Ebenso das Central Valley in Süden von Kalifornien. Dort gedeiht der Obst- und Gemüsegarten der USA dank künstlicher Bewässerung in einer Wüste.

Bauarbeiter an der Baustelle für einen Kanal mit schwerer Maschinerie
Neue Wasserleitung: In China und vielen anderen Ländern entstehen kleine und große neue Kanäle, um Wasser in die Zentren des Verbrauchs zu lenken.

Doch das könnte erst der Anfang sein. Bis 2050 könnten nach heutigen Planungen weltweit noch 76 weitere solche Großprojekte hinzukommen, wie Forscherïnnen aus Deutschland und den USA ermittelt haben. In den trockenen Regionen will man die künstlichen Flüsse nutzen, um die Grundwasserreserven wieder aufzufüllen.

Der Ansatz hat Nachteile: Aus Kanälen verdunstet viel Wasser, weil es frei an der Oberfläche fließt. Zudem bekommen Kanäle undichte Stellen. 1905 etwa fiel der Colorado-Fluss für zwei Jahre trocken, weil der Damm eines Seitenkanals gebrochen war.

Mit dem künstlichen Wassertransport verändern wir Menschen den Wasserkreislauf noch stärker als ohnehin schon. Wasser künstlich abzuziehen, greift in Ökosysteme ein und kann diese gefährden. Mitunter verbinden die künstlichen Flüsse verschiedene Flusseinzugsgebiete. Das Wasser, das über die Kanäle abfließt, fehlt dann den natürlichen Flüssen. Dem Han-Fluss in China zum Beispiel wird so viel Wasser für künstliche Kanäle in Richtung Peking abgezweigt, dass er selbst nachgefüllt werden müsste. Lokale Politiker setzen sich dafür ein, dass er über einen Kanal mit Wassernachschub aus dem Yangtse versorgt wird.

Aus Flusswasser wird Grundwasser

Auch in Deutschland wird mitunter mehr Grundwasser für die Trinkwasserversorgung und die Bewässerung abgepumpt als natürlicherweise nachfließt. Das geschieht zum Beispiel in der Region rund um die durstige Metropole Frankfurt. Betroffen ist der Frankfurter Stadtwald, dessen Grundwasser einen Teil des Bedarfs der Stadt deckt.

Zeitweise muss das Wasserwerk mehr Grundwasser abpumpen, als sich neues durch versickerndes Regenwasser bildet. Die Stadt überzieht dann ihr Wasserkonto. Doch die Wasserwerker haben einen Trick gefunden, es wieder aufzufüllen. Sie leiten gezielt geklärtes Wasser aus dem Main herbei.

Im Stadtwald von Frankfurt fließt Wasser über eine Rinne in einen Graben
Im Frankfurter Stadtwald versickert geklärtes Wasser aus dem Main. Daraus wird Grundwasser.

Das Wasser wird dabei zu speziellen Anlagen im Wald gepumpt, den sogenannten “Infiltrationsbrunnen”. Mit ihrer Hilfe versickert das Wasser und füllt den Grundwasserstand auf.

Ähnlich verfahren Wasserwerke im Hessischen Ried, das ebenfalls Frankfurt versorgt. Dort wird geklärtes Rheinwasser zugeführt, damit der Grundwasserspiegel konstant bleibt. Noch haben Rhein und Main genug Wasser, mit denen die regionalen Wasserwerke Grundwasserreservoirs auffüllen können. Doch wie lange noch? Die jüngsten Sommer, in denen der Rhein zu einem kleinen Rinnsal zusammenschrumpfte, sollten eine Warnung sein.

Sauberes Wasser: Für Hunderte Millionen Menschen ein Traum

Noch ist in Deutschland insgesamt die Grundwassersituation gut. Laut einer Erhebung im Jahr 2015 sind mehr als 95 Prozent der 1180 Grundwasserleiter gut gefüllt. Allerdings lässt bei gut einem Drittel die Wasserqualität zu wünschen übrig. Vor allem Nitrat ist ein Problem. Es stammt in erster Linie aus Düngemitteln, die Landwirte auf Felder und Wiesen ausbringen.

Von Agrarflächen können zudem Pestizide in Flüsse und Bäche gelangen. Dort finden sich mitunter auch Arzneimittelrückstände aus menschlichen Ausscheidungen, die Kläranlagen nicht entfernen und Weichmacher aus Kunststoffmüll, die auf Tiere im Wasser als unerwünschte Hormone wirken können.

Ein Landwirt steigt neben einem Feld, das bewässert wird, in seinen Traktor ein.
Landwirtschaft ist in aller Welt auf eine sichere Wasserversorgung angewiesen. Das wird durch Klimakrise, Biotopzerstörung und Grundwasser-Übernutzung zunehmend schwierig.

Im Moment werde die Trinkwasserversorgung in Deutschland durch derlei Schadstoffe aber nicht gefährdet, sagt im Video-Interview Stefan Liehr vom Frankfurter Institut für sozial-ökologische Forschung. Risikofaktoren gibt es aber viele.

Wir entwickeln uns zu einem Wassernotstandsland. (Markus Söder, Ministerpräsident von Bayern)

Für Hunderte Millionen Menschen in aller Welt ist die sichere Versorgung mit Wasser, wie wir sie in Mitteleuropa kennen, ein ferner Traum. Diese Menschen sind damit konfrontiert, dass es bei ihnen zu wenig Wasser gibt, dass das Wasser, das sie zum Trinken bekommen, verschmutzt ist oder dass Ökosysteme, die für sauberes Wasser sorgen, beschädigt oder zerstört sind.

Auch bei uns rücken die Probleme näher. Deutsche Politikerïnnen warnen davor, dass die Klimakrise in Mitteleuropa zuschlagen wird. “Wir entwickeln uns zu einem Wassernotstandsland”, warnt der bayerische Ministerpräsident Markus Söder und nennt die Klimakrise als Gefahrenherd. Die niedrigen Wasserstände an Flüssen wie dem Rhein, die in vergangenen Hitzesommern die Menschen beunruhigt haben, sind demnach nur ein Vorgeschmack. Und wenn die Flüsse weniger Wasser führen, dann wird es auch schwieriger, damit fehlendes Grundwasser auszugleichen.

Ausgetrocknete Flüsse sind für jede und jeden zu sehen – beim Grundwasser ist das anders. Es ist die existenzielle Quelle unseres Lebens, von der wir am wenigsten sehen und am wenigsten wissen.

„Das Grundwasser ist für unsere sozio-ökonomische Entwicklung eine natürliche Schlüsselressource, aber noch immer es missverstanden, unterschätzt, schlecht verwaltet und unzureichend geschützt“, warnen Wissenschaftlerïnnen.

Rhein bei Düsseldorf mit extremem Niedrigwasser
Unsere Zukunft? Der Rhein bei Düsseldorf, oder was davon übrigblieb, im Dürrejahr 2018.

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An jedem Punkt im Wasserkreislauf – Menschen, die Entscheidungen treffen

Die Vereinten Nationen wollen bis zum Jahr 2030 jedem Menschen Zugang zu sauberem Wasser geben – und das, während die Klimakrise immer heftiger zuschlägt und Ökosysteme ihre Funktionsfähigkeit verlieren. Anspruch und Wirklichkeit sind auf Crashkurs.

Um das Ziel zu erreichen, ist es nötig, dass viele Menschen, vor allem Politikerïnnen und andere mit großer Verantwortung, den neuen Wasserkreislauf der Erde verstehen – einen Wasserkreislauf, in dem wir Menschen nicht einfach nur große Verbraucher sind. Durch Erderhitzung verändern wir die Verfügbarkeit von Wasser. Durch Waldrodung und die Trockenlegung von Sümpfen attackieren wir die natürlichen Wasserspeicher der Erde. Und durch ein immer weiter wachsendes Netz von Kanälen und Pipelines sind wir es, die entscheiden, wo Wasser fließt und wo nicht.

Das Ziel, allen Menschen sauberes Wasser zu bieten, werden wir nur erreichen, wenn wir die Ökosysteme schützen, aus denen es kommt.

Diesen Zusammenhang zu verstehen, ist der erste Schritt dazu, die richtigen Entscheidungen zu treffen in einer Zeit, in der Geologen von einer vom Menschen dominierten Erdepoche sprechen, dem Anthropozän.

Unsere Dominanz im Wasserkreislauf gehört neben der Klimakrise, dem Artenschwund, neuen Materialien und der Fülle menschgemachter Infrastruktur zu den wichtigsten globalen Veränderungen, die Wissenschaftlerïnnen zufolge eine solche neue Epoche rechtfertigen.

Der Wasserexperte Benjamin Abbott von der Brigham Young University in Utah kritisiert das naive Bild vom Wasserkreislauf, das bis heute nicht nur Grundschülerïnnen vorgesetzt bekommen, sondern auch Politikerïnnen. Er fordert, dieses Bild zu ergänzen – um die vielen kleinen und großen Wege, auf denen wir Menschen in den Wasserkreislauf eingreifen und eine Wasserkrise heraufbeschwören – also um Naturzerstörung, Klimakrise, intensive Landwirtschaft, Staudämme, Abwässer und vieles mehr. Es entsteht für Schulen wie für die Politik ein neues Wasserkreislaufbild, in dem die Natur uns das Wasser nicht einfach vor die Füße legt, sondern in dem an jedem wichtigen Punkt Menschen stehen und Entscheidungen treffen.

“Eine korrekte Darstellung des Wasserkreislaufs wird die Wasserkrise nicht lösen”, sagt Abbott, “aber diese Darstellungen der Realität anzupassen wird in jedem Fall dazu beitragen, in Richtung einer gerechteren Verteilung von Wasser, einer nachhaltigen Entwicklung und global verbundenem Denken im Anthropozän zu gehen.”

In Teil 1 dieses Reports geht es darum, wie Klimakrise und Naturzerstörung den Wasserkreislauf in Gefahr bringen.

Bonus-Material:

Im RiffReporter-Interview erklärt der Sozialhydrologe Stefan Liehr vom Institut für sozial-ökologische Forschung anschaulich die Rolle des Menschen im Wasserkreislauf.

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Einem ganz bestimmten Fluss fühlt sich Rainer B. Langen als Rheinländer schon mal sowieso besonders nah: „normal“ – am Rhein. Als freier Wissenschaftsjournalist kann er aber auch an anderen fließenden Gewässern nicht achtlos vorübergehen. Da passt es gut, dass es jetzt Flussreporter gibt.


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