Altersnachweis für Kohlenstoff im Waldboden: Die ringförmig eingefassten Waldstücke in North Carolina werden kontinuierlich mit Kohlendioxid begast, das eine andere Kombination unterschiedlich schwerer Kohlenstoff-Isotope enthält als die Atmosphäre. Dies Isotopenmarkierung ermöglicht es den Kohlenstoff, der nach Beginn des Experiment über die Pflanzen in den Boden gelangt ist, von dem älteren zu unterscheiden. [weniger]
Kohlenstoff ist der grundlegende Baustein des Lebens und durchläuft einen globalen Kreislauf. Die dabei ablaufenden Prozesse und Wechselwirkungen zu verstehen, ist entscheidend dafür, den Klimawandel in akzeptablen Grenzen zu halten.
Mit dem Begriff Klima bringt man meist die Atmosphäre in Verbindung. Doch auch im Boden laufen bedeutende Prozesse ab, die in den Modellen bisher vernachlässigt wurden.
Erwärmung beschleunigt die Freisetzung von Kohlendioxid aus organischem Material, das sich schon länger als zehn Jahre im Boden befindet
Die Erderwärmung verstärkt sich durch Rückkopplungen selbst. Dazu zählt auch, dass Bakterien und Pilze bei höheren Temperaturen schneller kohlenstoffhaltige Substanzen im Boden abbauen und das Treibhausgas Kohlendioxid freisetzen. Wie ein internationales Team um Forscher des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena nun festgestellt hat, gilt das auch für organisches Material, das schon länger als zehn Jahre im Boden überdauert hat. Das haben die Forscher in einem aufwendigen Experiment herausgefunden, in dem sie bewaldete Parzellen zehn Jahre lang mit isotopenmarkiertem Kohlendioxid begasten. Dieses enthielt eine andere Kombination unterschiedlich schwerer Kohlenstoffmoleküle als das Kohlendioxid der Atmosphäre. Daher konnten die Forscher das Alter des organischen Materials, das vor allem in Form von Pflanzenresten in den Boden gelangt und dort zersetzt wird, unterscheiden. In den oberen 15 Zentimetern des Bodens sind etwa zwei Drittel der kohlenstoffhaltigen Substanzen älter als zehn Jahre.
Böden speichern etwa doppelt so viel Kohlenstoff, wie die Atmosphäre in Form von Kohlendioxid enthält. Der Kohlenstoff zirkuliert dabei in einem immerwährenden Kreislauf durch das Erdsystem: Pflanzen nehmen Kohlendioxid auf und bauen daraus komplexe Moleküle, die auch am Anfang der tierischen Nahrungskette stehen. Über abgestorbene Tiere und Pflanzen gelangt der Kohlenstoff auf und in den Boden. Vor allem solange das organische Material in der oberen Bodenschicht verweilt, zersetzen Bakterien und Pilze die Biomasse kontinuierlich wieder zu Kohlendioxid (CO2). Nur ein Teil der kohlenstoffhaltigen Substanzen bleibt längerfristig im Boden und wird so dem Kreislauf entzogen.
Doch der Anteil des Kohlenstoffs, der langfristig aus der Luft in den Boden verschwindet, dürfte im Laufe des Klimawandels sinken, weil höhere Temperaturen den Abbau der kohlenstoffhaltigen Substanzen beschleunigen. Und die Erderwärmung könnte auch den Abbau des organischen Materials, das bereits länger als zehn Jahre im Boden liegt, ankurbeln - vielleicht sogar stärker als die Zersetzung jüngeren organischen Materials. Das hat ein Team aus Forschern des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie, der University of California in Irvine und Berkeley und des Lawrence Berkeley National Laboratory, ebenfalls in Kalifornien, festgestellt. Bislang wussten Klimaforscher nur, dass jüngerer Kohlenstoff unter wärmeren Bedingungen schneller zersetzt wird.
Zwei Drittel des Kohlenstoffs gelangten vor über zehn Jahren in den Waldboden
,,Für die Entwicklung des Klimas könnte dies gravierende Folgen haben", sagt Susan E. Trumbore, Direktorin am Jenaer Max-Planck-Institut und Leiterin der Studie: ,,Die Klimaerwärmung kann eine verstärkte CO2-Freisetzung aus dem Boden in die Atmosphäre verursachen, was wiederum über den Treibhauseffekt des CO2 zur weiteren Erwärmung führt." Erwärmung und CO2-Freisetzung aus dem Boden würden sich in einer positiven Rückkopplung also gegenseitig verstärken.
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