Tropenböden als CO2-Quelle

Neue Erkenntnisse: Erwärmung setzt CO2 frei

Nicht nur der Permafrost in arktischen Regionen könnte beim Klimawandel eine wichtige Rolle spielen, berichten Forscher nun laut SPIEGEL und in einer Medienmitteilung der Universität Edinburgh. Die Kohlenstoffemissionen aus den Böden in den Tropenwäldern – die ein Viertel des Bodenkohlenstoffs der Welt speichern – könnten dramatisch zunehmen, wenn die Temperaturen entsprechend den aktuellen Vorhersagen weiter ansteigen. Werde der Untergrund in den Tropen erwärmt, emittiere er erheblich mehr Kohlendioxid als bei kühleren Temperaturen, berichten Andrew Nottingham von der schottischen University of Edinburgh und Benjamin Turner vom Smithsonian Tropical Research Institute in Panama et al. in Nature.

Ein neues in Panama durchgeführtes Experiment legt nahe, dass diese schädlichen Emissionen von Bodenkohlenstoff um 55 Prozent ansteigen könnten, wenn sich das Klima um vier Grad Celsius erwärmt. Kohlendioxid wird auf natürliche Weise von Böden durch Zersetzung und Pflanzenwurzelaktivität freigesetzt. Allerdings könnte die Freisetzung von so viel zusätzlichem Kohlendioxid – das, wie die Studie ergab, aus der verstärkten Zersetzung organischer Bodensubstanz stammt – eine weitere globale Erwärmung auslösen.

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass steigende Temperaturen Kohlenstoff freizusetzen drohen, der in kühleren oder gefrorenen Böden – wie in der arktischen Tundra – eingeschlossen ist. Bisher ging man aber davon aus, dass tropische Böden weniger sensibel auf die Auswirkungen der Klimaerwärmung reagieren.

Wald-Experiment

Ein Wissenschaftlerteam aus Schottland, Panama und Australien führte ein groß angelegtes Experiment in einem Tropenwald auf der Insel Barro Colorado im Gatún-See/Panama-Kanal durch. Sie bauten Heizgeräte und gruben sie einen Meter tief in den Waldboden ein. Über einen Zeitraum von zwei Jahren hielten die Geräte – ausgestattet mit Heizkabeln und einem Thermostat – die Versuchsgebiete vier Grad wärmer als der umgebende Boden.

Die Ergebnisse zeigen, dass bei den höheren Temperaturen pro Hektar Tropenwald jedes Jahr bis zu acht Tonnen zusätzlicher Bodenkohlenstoff als Kohlendioxid freigesetzt werden können. Die hohen Kohlenstoffemissionen aus dem erwärmten Tropenwaldboden weichen von den Erwartungen ab und weisen darauf hin, dass die derzeitigen Vorhersagen überprüft werden müssen.

Langfristige Auswirkungen

Die Forscher gehen davon aus, dass die Emissionsrate in den experimentell erwärmten Böden irgendwann abnehmen wird, aber sie wissen noch nicht, wie lange das dauern wird, oder wie sich die Bodenerwärmung langfristig auf den Klimawandel auswirken wird. Sie werden das Experiment – bekannt als das “Soil Warming Experiment in Lowland Tropical Rainforest” (SWELTR) – fortsetzen, um besser zu verstehen, wie tropische Wälder auf eine sich erwärmende Welt reagieren.

Nottingham: “Die Ergebnisse sollten ein Weckruf für uns sein, Maßnahmen zu ergreifen, um den Klimawandel abzuschwächen und die Tropenwälder zu erhalten, die eine der wichtigsten Komponenten im Kohlenstoffkreislauf der Erde sind.”

Abstract des Textes in Nature

Tropische Böden enthalten ein Drittel des Kohlenstoffs, der weltweit in den Böden gespeichert ist, so dass eine Destabilisierung der organischen Bodensubstanz, die durch die für die Tropen in diesem Jahrhundert vorhergesagte Erwärmung verursacht wird, den Klimawandel beschleunigen könnte, indem zusätzliches CO2 in die Atmosphäre freigesetzt wird. Die Theorie sagt, dass die Erwärmung nur geringe Kohlenstoffemissionen aus tropischen Böden im Vergleich zu Böden in höheren Breitengraden verursachen dürfte, aber es gibt keine Erwärmungsexperimente in tropischen Wäldern, um dies zu testen. Hier zeigen wir, dass die experimentelle in-situ-Erwärmung eines Tiefland-Tropenwaldbodens auf der Insel Barro Colorado, Panama, zu einem unerwartet starken Anstieg der CO2-Emissionen im Boden führte. Zwei Jahre Erwärmung des gesamten Bodenprofils um vier Grad Celsius erhöhten die CO2-Emissionen um 55 Prozent im Vergleich zu Böden bei Umgebungstemperatur. Das zusätzliche CO2 stammte eher aus heterotrophen als aus autotrophen Quellen und entsprach einem Verlust von 8,2 ± 4,2 (ein Standardfehler) Tonnen Kohlenstoff pro Hektar und Jahr durch den Abbau organischer Bodensubstanz. Während dieser Zeit stellten wir keine Akklimatisierung der Atmungsraten, keine thermische Kompensation oder Veränderung der Temperaturempfindlichkeit der Enzymaktivitäten und keine Veränderung der mikrobiellen Kohlenstoff-Nutzungseffizienz fest. Diese Ergebnisse zeigen, dass der Bodenkohlenstoff in den Tropenwäldern sehr sensibel auf die Erwärmung reagiert, was zu einer potenziell erheblichen positiven Rückkopplung auf den Klimawandel führt.

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