Die Kohlenstoffemissionen aus Waldböden werden mit steigenden Temperaturen wahrscheinlich zunehmen

Nördliche Waldböden sind wichtige Reservoire, die verhindern, dass das Kohlendioxid, das Bäume einatmen und für die Photosynthese nutzen, in die Atmosphäre zurückkehrt. Doch ein einzigartiges Experiment unter der Leitung von Peter Reich von der University of Michigan zeigt, dass auf einem sich erwärmenden Planeten mehr Kohlenstoff aus dem Boden entweicht, als durch die Vegetation hinzugefügt wird.

„Das sind keine guten Nachrichten, denn sie deuten darauf hin, dass Böden mit der Erwärmung des Planeten einen Teil ihres Kohlenstoffs an die Atmosphäre zurückgeben“, sagte Reich, Direktor des Institute for the Biology of Change an der UM.

„Das allgemeine Ergebnis ist, dass der Verlust von mehr Kohlenstoff immer schlecht für das Klima sein wird“, sagte Guopeng Liang, Hauptautor der in veröffentlichten Studie Natürliche GeowissenschaftenLiang war während der Studie Postdoktorand an der University of Minnesota und ist jetzt Postdoktorand an der Yale University und Austauschforscher am Institute for Global Change Biology.

Durch das Verständnis, wie sich steigende Temperaturen auf den Kohlenstofffluss in und aus Böden auswirken, können Wissenschaftler Veränderungen im Klima unseres Planeten besser verstehen und vorhersagen. Wälder hingegen speichern rund 40 % des Kohlenstoffs im Boden der Erde.

Aus diesem Grund wurden zahlreiche Forschungsprojekte durchgeführt, um die Auswirkungen des Klimawandels auf den Kohlenstofffluss von Waldböden zu untersuchen. Aber nur wenige von ihnen haben länger als drei Jahre gedauert, und die meisten zielen darauf ab, entweder den Boden oder die Luft darüber zu erwärmen, aber nicht beides, sagte Reich.

In diesem von Reich durchgeführten Experiment, das als das erste seiner Art gilt, kontrollierten die Forscher sowohl die Temperatur des Bodens als auch die der Oberfläche im Freien, ohne irgendeine Art von Umzäunung zu verwenden. Sie führten die Studie auch mehr als ein Dutzend Jahre lang fort.

„Unsere Erfahrung ist einzigartig“, sagte Reich, der auch Professor an der University of Michigan School of Environment and Sustainability ist. „Es ist mit Abstand das realistischste Experiment seiner Art weltweit. »

Der Preis für die Durchführung eines derart anspruchsvollen Experiments über einen so langen Zeitraum ist hoch. Die Forschung wurde von der National Science Foundation, dem US-Energieministerium und der University of Minnesota finanziert, wo Reich auch emeritierter Professor an der McKnight University ist.

Reich und Liang wurden bei dieser Studie von Kollegen der University of Minnesota, der University of Illinois und dem Smithsonian Environmental Research Center unterstützt.

Das Team arbeitete an zwei Standorten im Norden von Minnesota in insgesamt 72 Parzellen und untersuchte zwei unterschiedliche Erwärmungsszenarien im Verhältnis zu den Umgebungsbedingungen.

In einer Parzelle wurde die Temperatur bei 1,7 °C über Raumtemperatur gehalten und in der anderen betrug die Differenz 3,3 °C (oder etwa 3 bzw. 6 °F). Die Bodenatmung, der Prozess, bei dem Kohlendioxid freigesetzt wird, nahm bei der mäßigsten Erwärmung um 7 % und bei der extremsten um 17 % zu.

Der eingeatmete Kohlenstoff entsteht aus dem Stoffwechsel von Pflanzenwurzeln und Bodenmikroben, die sich von ihnen zur Verfügung stehenden kohlenstoffhaltigen Snacks ernähren: Zucker und Stärke, die aus Wurzeln, toten und verwesenden Pflanzenteilen, organischem Bodenmaterial und anderen lebenden und toten Mikroorganismen ausgelaugt werden.

„Mikroben sind uns sehr ähnlich. Ein Teil unserer Nahrung wird in die Atmosphäre eingeatmet“, sagt Reich. „Sie nutzen genau den gleichen Stoffwechselprozess wie wir, um CO einzuatmen₂ „Zurück in die Luft. »

Obwohl die Menge des eingeatmeten Kohlendioxids in Parzellen bei höheren Temperaturen zunahm, stieg sie wahrscheinlich nicht so stark an, wie sie hätte sein können, stellten die Forscher fest.

Ihr Versuchsaufbau berücksichtigte auch die Bodenfeuchtigkeit, die bei höheren Temperaturen abnimmt, wodurch Pflanzen und Böden schneller Wasser verlieren. Mikroben bevorzugen jedoch feuchtere Böden und trockenere Böden schränken die Atmung ein.

„Die Botschaft zum Mitnehmen ist, dass Wälder mehr Kohlenstoff verlieren werden, als uns lieb ist“, sagte Reich. „Aber vielleicht nicht so sehr, wie sie es tun würden, wenn diese Trocknung nicht stattgefunden hätte. »