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Klimawandel: Trügerischer Untergrund

Bäume und Böden gelten als Hoffnungsträger, der menschgemachten Klimaerwärmung zu begegnen, indem sie die ausgestoßenen Treibhausgase aufnehmen und festhalten. Doch immer deutlicher zeigt sich: Die Hoffnung trügt.
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Die Konzentration des Treibhausgases Kohlendioxid in der Atmosphäre ist seit der industriellen Revolution von etwa 280 auf 376 Mikromol pro Mol im Jahr 2003 gewachsen. Verschiedenen Modellen zufolge müsste sich der CO2-Anstieg aber noch weitaus dramatischer darstellen. Einzige Erklärung: Ozeane, Böden und die Vegetation pufferten die Entwicklung, indem sie große Mengen des Gases langfristig speichern.

Damit nährte sich die Hoffnung, diese Kohlenstoffsenken gezielt ausnutzen zu können, um dem Treibhauseffekt zu begegnen – aber auch die Sorge, wann die Speicherkapazität wohl erschöpft sein würde. Während nun auf politischer Ebene beispielsweise Aufforstungen als ein Mittel der Wahl gelten, zeigen Experimente weltweit, dass die Rechnung so einfach eben doch nicht ist – und häufig genug gar nicht aufgeht.

Denn Wälder, das untermauerten Forscher erst wieder vor wenigen Tagen mit ihren Ergebnissen, wirken nur auf kurze Sicht als Senke. Nach mehreren Jahren hingegen können sie ihre Rolle sogar umkehren und zur Quelle werden. Und auch Speicherhoffnung Nummer zwei, die Böden, gerät zunehmend ins Wanken. Angesichts dessen, dass sie in unseren und den borealen Gebieten das Vierfache an Kohlenstoff enthalten wie die Wälder, eine mehr als beunruhigende Aussicht.

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Bäume im Glashaus | Wie verändert sich der Kohlenstoffspeicher im Boden durch die globale Erwärmung? Welche Rolle das Wurzelwerk von Bäumen dabei spielt, untersuchten die Forscher um James Heath mit Jungpflanzen im Gewächshaus.
So haben sich James Heath von der britischen Universität Lancaster in Experimenten angesehen, wie sich höhere Kohlendioxid-Gehalte auf das Wachstum verschiedener europäischer Baumarten auswirken – und das mikrobielle Leben im Boden. Mit Hilfe von Radioisotopen verfolgten sie über Jahre hinweg, wie viel Kohlenstoff die Bäume an den Untergrund abgeben. Da die Wissenschaftler das Laub entfernten, kamen als Quelle allein die Wurzeln und Exsudate, also davon abgegebene Substanzen, in Frage.

Über der Erde zeigte sich das gewohnte Bild: Mehr Kohlendioxid kurbelte das Baumwachstum an, allerdings brauchten die pflanzlichen Versuchskaninchen etwas Nährstoffunterstützung. Im Boden jedoch ging nach 15 Monaten die Menge des in mineralischer Form gespeicherten Kohlenstoffs im Vergleich zu normalen Umweltbedingungen um bis zu vierzig Prozent zurück [1].

Wie das? Nicht nur die Bäume, auch die Mikroorganismen des Bodens hatten ihre Aktivitäten gesteigert und den verwertbaren Kohlenstoff aus den Exsudaten und abgestorbenen Wurzeln fixer verarbeitet – zumal ihnen davon womöglich übers Jahr verteilt auch mehr zur Verfügung stand, spekulieren die Forscher. Sie hatten zwar den Feinwurzelanteil nur zu Beginn und am Ende ihrer Experimente gemessen und dabei keinen Zusammenhang mit der mikrobiellen Aktivität festgestellt, aber andere Studien hatten unter ähnlichen Bedingungen eine jahreszeitliche Veränderung in der Feinwurzelbildung offenbart. Weiterhin wäre es möglich, dass die Wurzeln mehr leichter verwertbare Kohlenstoff-Verbindungen in den Boden abgaben. Klar ist nur: Unter höheren Kohlendioxid-Gehalten der Luft ging in den Versuchen die Speicherung von Kohlenstoff erheblich zurück. Keine gute Nachricht.

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Kohlenstoff im Boden von England und Wales | Seit der Erhebung im Jahr 1978 haben die obersten Bodenschichten in England und Wales überwiegend Kohlenstoff verloren statt gespeichert. Nur besonders kohlenstoffarme Böden legten zu.
Die zweite Negativbotschaft kommt ebenfalls aus Großbritannien. Pat Bellamy von der Cranfield-Universität und ihre Kollegen machten sich die riesige Datenbank der nationalen Bodenerhebung zunutze, in der von 1978 bis 1983 landesweit die Bodentypen von England und Wales sowie die chemischen Eigenschaften der obersten 15 Zentimeter erfasst wurden. Sie wählten tausende Messstationen aus, an denen sie seit Mitte der 1990er Jahre noch einmal Proben nahmen und den Kohlenstoff-Gehalt analysierten. Und auch sie stießen fast überall auf Verlust, teilweise von bis zu zwei Prozent im Jahr oder auch 13 Millionen Tonnen jährlich [2].

Als entscheidend dafür, wie viel Kohlenstoff aus den Böden im Laufe der Jahrzehnte verschwand, erwies sich der Kohlenstoff-Gehalt selbst: Je kohlenstoffreicher der Boden, desto mehr ging ihm auch verloren. Sehr kohlenstoffarme Böden hingegen füllten ihre offenbar sehr leeren Speicher auf. Nur sie wurden also der an alle gestellten Erwartungen gerecht.

Wie der Kohlenstoff verschwindet, können die Forscher mit ihren Daten nicht beantworten. Möglich wäre, dass gewisse Mengen davon ausgewaschen wurden – dafür sprechen auch höhere Konzentrationen gelösten organischen Kohlenstoffs in Bächen, Flüssen und Seen, die sich in den letzten Jahren zeigten. Mehr als zehn Prozent dürfte das aber nicht ausmachen – der entscheidende Weg steckt daher wohl im Umbau zu CO2, das wiederum in die Atmosphäre entweicht.

Und was hat nun die Kohlenstoff-Speicher mobilisiert? Einen Einfluss der Landnutzung konnten Bellamy und ihre Kollegen nicht nachweisen. Verantwortlich für die schwindenden Kohlenstoff-Vorräte dürften daher lokale Klimaveränderungen sein, folgern die Wissenschaftler. Immerhin seien die Durchschnittstemperaturen in den letzten zwanzig Jahren um ein halbes Grad Celsius gestiegen, und auch die Niederschlagsverhältnisse haben sich teilweise verändert.

"Forschung an Böden ist ein Alptraum"
(Detlef Schulze, Annette Freiberger)
Detlef Schulze und Annette Freibauer vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena sind da mit den Kollegen nicht ganz einig. So entwickelten sich landwirtschaftliche Nutzflächen doch anders als sonstige Gebiete. Ein genauerer Blick und weitere Untersuchungen wären daher sicher angebracht, zumal Studien in China, Finnland und Flandern einen entsprechenden Einfluss offenbart hatten.

Und so bleibt die Botschaft: Nur die menschgemachten Emissionen zu betrachten, reicht nicht, um dem Treibhauseffekt zu begegnen. Das zeigt nur zu deutlich ein letztes Zahlenspiel: 12,7 Millionen Tonnen weniger Kohlenstoff pro Jahr hat Großbritannien zwischen 1990 und 2002 in die Luft gepustet. Der von Bellamy und Co festgestellte Verlust über das Erdreich macht diese Anstrengungen dem Boden gleich.
10.09.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 10.09.2005

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