Hintergrund | 05.03.2009 | Drucken | Teilen

Ökologie

Regenwald auf dem Trockenen

Vielleicht war es ein Menetekel: Flussarme schrumpften zu Rinnsalen, Millionen Fische verendeten, der mächtige Amazonas fiel auf den niedrigsten Stand seit Menschengedenken. Die Dürre von 2005 hielt das sonst so regenreiche Amazonien fest im Griff. Was löste sie aus, und was passierte mit dem Wald?
Daniel Lingenhöhl
Wald und Wasser
© NASA
Amazonien
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"Überall brachen verheerende Feuer aus, weil der Regenwald immer trockener wurde. Über Monate brannten tausende Quadratkilometer", beschreibt der brasilianische Klimatologe José Marengo die Szenen aus dem südwestlichen Amazonasbecken. Eine außergewöhnliche Dürre – selbst in der eigentlichen Regenzeit fiel mancherorts weniger als die Hälfte der üblichen Niederschläge – hatte die Vegetation ausgezehrt. Ströme wie der mächtige Rio Negro fielen auf den niedrigsten Pegelstand, seit Menschen ihn aufzeichnen; kleinere Flüsse verdampften vollständig – nur noch rissige Lehmpfade erinnerten an ihre Existenz. Fische starben in Massen, und das Militär musste abgelegene Dörfer mit Hilfsgütern versorgen, weil sie von der Außenwelt abgeschnitten waren.

Amazonien
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Blattflächenindex des Amazonasregenwalds: Je dunkler eine Fläche grün gefärbt ist, desto dichter wächst dort die Vegetation. Hellere Flächen zeigen Spuren der Entwaldung an. Vor allem in diesen Regionen herrscht nun häufiger Dürre.
Das Jahr 2005 war ein einschneidendes Ereignis – zumindest für Ökologen, die sich um die Zukunft Amazoniens sorgen: Stellte die Jahrhundertdürre nur einen extremen Einzelfall dar, ausgelöst durch eine seltene Wetterkonstellation? Oder lieferte sie bereits erste Anzeichen eines Teufelskreises aus Abholzung und Klimawandel, in den der Regenwald geraten könnte und die einander stetig verstärken?

Unheilvolle Fernbeziehung

Erste Vermutungen stellten eine Verbindung zum damals sich anbahnenden El Niño im Pazifik her: Die Klimaanomalie bringt alle 5 bis 7 Jahre weltweit die Wetterbedingungen durcheinander und sorgt beispielsweise für ergiebigen Regen in den Küstenwüsten Südamerikas, während die Regenwälder Südostasiens unter mangelnden Niederschlägen leiden. Auch in Amazonien löste El Niño in der Vergangenheit bereits Dürren aus – doch betrafen sie eher den Osten und das Zentrum des Beckens und nicht den Südwesten wie im Jahr 2005. Und nach den Erkenntnissen von José Marengo vom Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) in São Paulo und seinen Kollegen zeichnete sich El Niño zu Beginn der großen Trockenheit erst in Ansätzen ab: Er konnte also nicht der eigentliche Auslöser sein [1].

Stattdessen richtete das Team um Marengo ihren Blick auf den Atlantik: "Der übermäßig warme Ozean verursachte 2005 die extreme Dürre", meint der Klimaforscher. Die Innertropische Konvergenzzone – in der die Passatwinde aus Nord- und Südhalbkugel zusammenströmen, aufsteigen und Niederschläge bringen – hatte sich weiter als üblich nach Norden verlagert, weshalb sich über dem aufgeheizten tropischen Meer ein dauerhaftes Tiefdruckgebiet entwickelte. Dies veränderte die Windsysteme in Äquatornähe, und die über dem südwestlichen Amazonasbecken zum Ausgleich absteigenden Luftmassen bescherten der Region ein konstantes, ungewöhnliches Hoch mit ausgeprägt schönem Wetter und überdurchschnittlichen Temperaturen. Wolken und Regen blieben auf dem Festland über Monate aus.

Trotz Dürre mehr Fotosynthese
© Kamel Didan, the Terrestrial Biophysics and Remote Sensing Lab, Soil Water and Environmental Science Department, University of Arizona
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Die Vegetation in den von der Trockenheit 2005 besonders betroffenen Regionen reagierte gänzlich anders als von Wissenschaftlern erwartet: Statt weniger betrieben sie mehr Fotosynthese und bildeten mehr neue Blätter (grüne Flächen, rot steht für unterdurchschnittlich und gelb für normale Werte).
Verschärft wurde die Krise durch lokale Faktoren wie die Holz- und Landwirtschaft, die in den von der Trockenheit schwer betroffenen brasilianischen Bundesstaaten Mato Grosso und Para stetig weiter in den Wald vordringt und ihn durchlöchert. "Sonne und Wind trocknen den Wald durch diese Lücken aus. Feuer greifen dann leichter über", erklärt der Ökologe Carlo Peres von der Universität von East Anglia. Die bei den Bränden entstehenden Aerosole wie Ruß oder Sulfatpartikel behindern wiederum die Wolkenbildung und verringern damit die Menge an Niederschlägen. Die Umwandlung einer geschlossenen Walddecke in offenes Grasland hat den gleichen Effekt

Zusätzlich reflektieren neu angelegte Sojafelder – sie sind einer der führenden Faktoren für Rodungen – mehr Sonnenlicht ins Universum als die vergleichsweise dunklen Wälder, schreiben Marcos Costa von der Universidade Federal de Viçosa in Minas Gerais und seine Kollegen [2]. Weniger Energie wird deshalb in Wärme verwandelt, die Wasser verdampft, die Konvektion antreibt und Wolken schafft. Verglichen mit Viehweiden, der zweiten großen Ursache der Landumwandlung, senkt dies die Niederschläge auf ein Fünftel.

Der Unterschied zu intakten Wäldern dürfte noch extremer sein, denn ein Viertel bis die Hälfte der lebensnotwendigen Regenfälle erzeugt das Ökosystem selbst, weil es so viel Feuchtigkeit ausdünstet. Wichtig ist das vor allem im Süden und Osten Amazoniens, die stark von örtlich entstandenen Gewittern abhängen. Messungen und Satellitendaten deuten an, dass die starken Waldverluste der vergangenen Jahrzehnte diesen Prozess bereits stören. Schon wird das Herz Brasiliens trockener und die Regenzeit kürzer, wie Daniel Nepstad vom Woods Hole Research Center dokumentiert [3].

Mehr Blätter, weniger Bäume

Großräumig sank 2005 die Menge an Wasser im Boden, das für Pflanzen verfügbar ist, auf ein Drittel oder noch weniger der normalen Durchschnittswerte. Kurzzeitig können das die Bäume kompensieren, da sie längere Wurzeln ausbilden und tiefer liegende Reserven anzapfen. Trotz des Mangels kam es deshalb zu einem paradoxen Phänomen: Die Gewächse nutzten die intensive Sonneneinstrahlung und steigerten ihre Fotosyntheserate, wie Scott Saleska von der University of Arizona in Tucson und seine Kollegen belegten [4]. Um vollen Nutzen aus dieser außergewöhnlichen Situation zu ziehen, trieben sie sogar massig neue Blätter aus, wie von Satelliten erhobene Vegetationsindizes zeigten. Dieser Schub betraf jedoch nur intakte Wälder – negative Werte ermittelten die Forscher in Gebieten, die stark von Menschen geschädigt worden waren.

Dürre in Amazonien
© Dr. Kamel Didan, the Terrestrial Biophysics and Remote Sensing Lab, Soil Water and Environmental Science Department, University of Arizona
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Im Jahr 2005 durchlebte das Amazonasbecken in weiten Teilen eine schwere Dürre – vor allem in den westlichen und südwestlichen Bereichen fielen deutlich weniger Niederschläge als im Durchschnitt (rote Areale). Viele Dörfer waren nicht mehr per Boot erreichbar, da einige Flüsse komplett austrockneten.
Ein genauerer Blick ins unbeeinflusste Ökosystem zeigt außerdem, dass auch nicht alle Bäume gleichermaßen positiv reagierten, wie eine groß angelegte Studie von Oliver Phillips von der University of Leeds und Kollegen von 40 Instituten nun andeutet [5]. Im Gegenteil: In vielen der von ihnen seit langem überwachten Testflächen, die sich über das gesamte Amazonasbecken verteilen, verendeten 2005 deutlich mehr Bäume, als in den Jahrzehnten zuvor – ausgelöst durch den Trockenheitsstress. Dies galt selbst für Regionen, in denen die Regenfälle nur mäßig schwächer waren.

Betroffen waren vor allem schnellwüchsige Arten mit geringer Holzdichte – zumeist Pioniergewächse, die auf Lichtungen aufkommen –, Lianen und Palmen, was die Forscher um die Artenvielfalt fürchten lässt, sollten derartige Extremereignisse zukünftig schneller wiederkehren. Nachdem der Amazonasregenwald seit Aufzeichnungsbeginn in den 1970er Jahren stets als Kohlenstoffsenke wirkte und mehr Kohlendioxid aufnahm, als die Pflanzen ausatmeten oder die Zersetzung toter Biomasse ausgaste, kehrten sich die Verhältnisse in diesem Dürrejahr durch den flächenhaften Tod und die ausufernden Brände ins totale Gegenteil: "Da Amazonien so riesig ist, können schon kleine ökologische Veränderungen sich zu einem riesigen Einfluss auf den globalen Kohlenstoffkreislauf auswachsen", meint Phillips.

Während der Wald in normalen Jahren zwei Milliarden Tonnen CO2 absorbiert, entließ er 2005 allein durch das erhöhte Baumsterben drei Milliarden Tonnen des Treibhausgases. Zusammen mit den Rodungsfeuern, die damals 25 000 Quadratkilometer Land verwüsteten, gelangten fünf Milliarden Tonnen CO2 zusätzlich in die Atmosphäre – mehr als Japan und die Europäische Union pro Jahr emittieren.

Was bringt die Zukunft?

José Marengo fürchtet, dass sich die Extremwetterlage wegen der Erderwärmung zukünftig häufiger einstellt – einige Klimasimulationen deuten dies an. Erderwärmung und Abholzung könnten dann dafür sorgen, dass am Ende das gesamte Ökosystem kippt und der Regenwald zur offenen Savanne mutiert. Ob und wann diese kritische Schwelle überschritten ist, wagt niemand vorauszusagen. Einige Ökologen vermuten, dass es kein Zurück mehr gibt, wenn die Waldfläche zur Hälfte zerstört ist, andere setzen die Grenze bei 30 bis 40 Prozent Verlust an.

Nicht ganz so pessimistisch betrachtet dagegen Yadvinder Malhis Team die Chancen des Amazonasregenwaldes. Die Gruppe um den Forscher von der University of Oxford verglich die Simulationen von 19 Klimamodellen mit konkreten Daten aus dem 20. Jahrhundert und entwarnt vorsichtig [6]: Die meisten Berechnungen unterschätzten die tatsächlichen Niederschläge in der Region, weil sie die geografischen Gegebenheiten des Beckens und ihre Wirkung auf die Wetterbedingungen zu schlecht auflösen. Selbst die östlichen Bereiche Amazoniens, die von Natur aus trockener sind als die westlichen, erhielten demnach auch zukünftig noch genügend Wasser, um geschlossene Wälder zu erlauben. Die Gefahr, dass sie sich in offene Savannen auflösen, ist nach Malhis Meinung eher gering.

Muster der Entwaldung
© NASA
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Die Abholzung für landwirtschaftliche Flächen beginnt meist entlang von Hauptstraßen, von denen später Stichstraßen abzweigen, die schließlich zum Fischgrätenmuster der Abholzung führen (violette Flächen).
Die Vegetation wandelt sich in diesem Fall jedoch stark, immergrüne Regenwälder würden durch laubwerfende Bestände ersetzt. Sie könnten wiederkehrende Dürren verkraften, wenn sie der Mensch lässt: "Diese Saisonwälder sind anfälliger für Feuer, die momentan noch rar sind in Amazonien. Mit dem Vorrücken der Entwaldungsfront erhöht sich diese Gefahr aber. Wird dem nicht Einhalt geboten, könnte es doch noch zu einer großräumigen Umwandlung in ein savannenartiges Feuerökosystem kommen", warnt Malhi. Weitere 15 bis 26 Milliarden Tonnen Kohlendioxid könnten dann bis 2030 den Klimawandel anheizen.

Zumindest in diesem Zusammenhang hat die gegenwärtige Weltwirtschaftskrise positive Folgen, denn die Preise für Soja, Rindfleisch und Land fallen rapide und die Kreditvergabe an Agrarkonzerne ist stark rückläufig. Damit schwinden auch die Anreize zur Abholzung: Verglichen mit dem Vorjahr rodeten die Brasiliener 70 Prozent weniger Wald.
© Spektrum.de
Wald und Wasser
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[1] Marengo, J.A. et al.: Hydro-climatic and ecological behaviour of the drought of Amazonia in 2005. In: Philosophical Transactions of the Royal Society B 10.1098/rstb.2007.0026, 2008.
[2] Costa, M. et al.: Climate change in Amazonia caused by soybean cropland expansion, as compared to caused by pastureland expansion. In: Geophysical Research Letters 34, L07706, 2007.
[3] Nepstad, D.: The Amazon’s Vicious Cycles, 2007 (PDF).
[4] Saleska, S. et al. Amazon forests green-up during 2005 drought. In: Science 318, S. 612, 2007.
[5] Phillips, O. et al.: Drought Sensitivity of the Amazon Rainforest. In: Science 323, S. 1344–1347, 2009.
[6] Malhi, Y. et al: Exploring the likelihood and mechanism of a climate-change-induced dieback of the Amazon rainforest. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 10.1073/pnas.0804619106, 2009.
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