17.06.2024
Biogeochemische Bodenprozesse könnten der Schlüssel zur globalen Erwärmung sein
Da die Menschheit weiterhin fossile Brennstoffe verbrennt, verändert sich das empfindliche Gleichgewicht des Kohlenstoffs in den Ökosystemen. Das gilt für Bäume, von denen man annimmt, dass sie infolge der erhöhten Kohlendioxid (CO2)-Konzentration in unserer Atmosphäre schneller wachsen und damit dazu beitragen, den Anstieg des atmosphärischen CO2 zu verringern.
Aber nicht alle Bäume reagieren auf diese Weise. Insbesondere die Eukalyptusbäume - Australiens ikonische Waldbäume - haben nicht von der Zunahme des CO2 profitiert. Eine neue und kürzlich in Nature veröffentlichte Studie legt nahe, dass die geringe Reaktion dieser Bäume auf einen Wettkampf um Phosphor zurückzuführen ist, einem Mineralstoff im Boden, der für das Wachstum der Bäume unerlässlich ist.
Der Studie zufolge führt ein erhöhter CO2-Gehalt dazu, dass in einigen Teilen der Welt die Bodenmikroorganismen den Phosphor stärker binden, sodass er für die Bäume weniger verfügbar ist. Dadurch verringert sich die durch den CO2-Anstieg zu erwartende Zunahme des Waldwachstums und damit auch der Beitrag der Bäume zur Eindämmung der globalen Erwärmung.
In unserer Studie wurden Daten aus einem Experiment der Universität Western Sydney verwendet, das als "Eucalyptus Free Air CO2 Enrichment" (EucFACE) bekannt ist und in einem jahrhundertealten Waldgebiet durchgeführt wurde. Über ein computergesteuertes System wird CO2 in das Waldgebiet freigesetzt. Die Wissenschaftler überwachen dann die Auswirkungen auf Bäume, Böden und das Ökosystem im Allgemeinen. Über einen Zeitraum von sechs Jahren wurde die CO2-Belastung auf das Niveau angehoben, das nach den derzeitigen Emissionsprognosen für das Jahr 2050 zu erwarten ist.
Unsere früheren Studien ergaben bereits, dass Waldbäume bei hohen CO2-Werten kein zusätzliches Wachstum aufweisen. In der jüngsten Studie analysierten wir die bei EucFACE gesammelten Daten, bei denen Phosphor in allen Teilen des Ökosystems beprobt wurde, und verfolgten seinen Weg vom Boden bis zu den Bäumen, um zu prüfen, ob die geringe Verfügbarkeit von Phosphor im Boden die Ursache ist.
Phosphor ist entscheidend für den Prozess der Photosynthese, der atmosphärisches CO2 bindet und Bäume wachsen lässt. Phosphor im Boden wird von Mikroorganismen bereitgestellt, die totes und verrottendes Material abbauen und dadurch Phosphor in eine Form umwandeln, die Pflanzen mit ihren Wurzeln aufnehmen können. Anhand dieser neuen Daten fanden wir heraus, dass die Bodenmikroben unter Bedingungen mit hohem CO2-Gehalt mehr von dem von ihnen produzierten Phosphor zurückhalten, um ihren eigenen Stoffwechsel zu unterstützen. Durch diese Veränderung der Bodenfunktionen stand den Bäumen weniger Phosphor zur Verfügung. Eine geringere Phosphoraufnahme bei hohem CO2-Gehalt verringert stärkeres Waldwachstums bei steigendem atmosphärischem CO2 und damit sein Potenzial als Kohlenstoffsenke
Unsere Studie ist die erste, die zeigt, wie der Phosphorkreislauf auf Ökosystemebene durch einen hohen CO2-Gehalt beeinflusst wird, und die insbesondere die Rolle der Bodenmikroben hervorhebt. Die meisten australischen Böden sind von Natur aus arm an Phosphor, da sie aus alten, nährstoffarmen Gesteinen stammen. Das Gleiche gilt für Böden in tropischen und subtropischen Regionen. Umso wichtiger ist die von Mikroben erbrachte Bereitstellung von Phosphor.
Aktuelle Klimaprojektionen gehen davon aus, dass ein Anstieg des atmosphärischen CO2 weltweit zu mehr Waldwachstum führen wird. Wälder sind eine wichtige "Kohlenstoffsenke", da sie der Atmosphäre Kohlenstoff entziehen und so die Auswirkungen des Klimawandels abschwächen. Unsere Ergebnisse ergänzen jedoch eine wachsende Zahl von Veröffentlichungen, die darauf hindeuten, dass das zusätzliche Waldwachstum zumindest begrenzt ist und die künftige Erwärmung höher ausfallen könnte, als es aktuelle Projektionen moderner Erdsystemmodelle vorhersagen.
Quelle: Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI BGC)