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08.08.2019

Die Grenzen des Regenwald-Wachstums

Regenwälder als Klimaretter? Nur solange der Nährstoff-Vorrat reicht!

Wieviel Kohlenstoffdioxid können die tropischen Regenwälder aufnehmen? Untersuchungen eines internationalen Forscherteams mit maßgeblicher Beteiligung der Technischen Universität München (TUM) deuten darauf hin, dass die Aufnahmekapazität durch den Phosphorgehalt des Bodens stark begrenzt ist.

Bäume gelten als Retter in Zeiten des Klimawandels. Sie nehmen über ihre Blätter Kohlenstoffdioxid auf und verwandeln das Treibhausgas in Sauerstoff und Biomasse. Schätzungen des International Panel on Climate Chance (IPCC) zu Folge nehmen die Amazonas-Regenwälder ein Viertel des Kohlenstoffdioxids auf, das jährlich bei der Verbrennung fossiler Rohstoffe freigesetzt wird. Die globalen Klimamodelle, gehen bisher davon aus, dass diese Aufnahmefähigkeit auch in der Zukunft erhalten bleibt.

„Dafür gibt es bisher jedoch keine Beweise“, betont Dr. Katrin Fleischer. „Es ist durchaus möglich, dass die Aufnahmekapazität sogar sinkt.“ Die Ökologin von der Professur für Land-Surface-Atmosphere Interactions der Technischen Universität München hat zusammen mit Ökologen und Ökosystemmodellierern aus 10 Ländern untersucht, inwieweit das Nährstoffangebot im Amazonasgebiet die Produktion von Biomasse begrenzt.

14 Modelle im Vergleich

Dabei betrat das Team wissenschaftliches Neuland: Bisher habe niemand diesen Zusammenhang genau erforscht, sagt Fleischer: „Die meisten Ökosystem-Modelle, mit denen sich die künftige Entwicklung von Ökosystemen simulieren lässt, wurden für die gemäßigten Breiten entwickelt, wo es im allgemeinen ausreichend Phosphor gibt. In vielen Teilen des Amazonasgebiet ist dieser jedoch knapp – das Ökosystem ist viele Millionen Jahre alt, und der Boden entsprechend ausgelaugt.“

Um herauszufinden, wie der Regenwald auf eine Zunahme der Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre reagiert, wählten die Forscher 14 verschiedene Ökosystem-Modelle aus. Mit allen Modellen wurde dann die Biomassenproduktion für die nächsten 15 Jahre simuliert: zunächst einmal für die derzeitige Kohlendioxid-Konzentration von 400 ppm und in einem zweiten Szenario für eine erhöhte Konzentration von 600 ppm.

Bäume am Limit

Das Ergebnis: Zusätzliches Kohlendioxid kann von den Bäumen aufgenommen und in Biomasse umgewandelt werden – aber nur, wenn genügend Phosphor zur Verfügung steht. Wird dieses zu knapp, sinkt der CO2 -Düngeeffekt wieder ab. Die unterschiedlichen Modelle, die verschiedene Faktoren berücksichtigen, prognostizieren eine Absenkung der theoretisch möglichen, zusätzlichen CO2-Aufnahme im zweiten Szenario um gemittelt 50 Prozent – wobei einige sogar eine 100-prozentige Minderung der Aufnahme prognostizieren.

„Dies würde bedeuten, dass der Regenwald schon jetzt am Limit ist und keine weiteren, vom Menschen verursachten Kohlendioxidemissionen mehr aufnehmen kann“, erklärt Fleischer. „Wenn dieses Szenario sich als zutreffend erweist, würde sich das Klima der Erde deutlich schneller aufheizen als bisher angenommen.“

Wie das Ökosystem im Detail reagiere, ob es den Bäumen gelinge, durch enzymatische Prozesse zusätzliches Phosphor aus dem Boden aufzunehmen oder mehr Wurzeln zu bilden, welche die knappen Nährstoffe binden und aufnehmen können, müsse noch genauer erforscht werden, resümiert die Ökologin: „Sicher ist, die tropischen Regenwälder sind keine unendlich belastbare CO2-Senke.“

Die Ergebnisse der Studie fließen jetzt ein in das Projekt AmazonFACE. Bei diesem Freilandversuch im Amazonas-Regenwald werden Bäume mit CO2 „gedüngt“, um die Reaktion der Pflanzen und des gesamten Ökosystems zu erforschen. Mit Hilfe der dort gesammelten Daten sollen in Zukunft dann auch die Ökosystem-Modelle verbessert werden. Die Forschung wurde u.a. gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft sowie das August-Wilhelm Scheer Visiting Professor Programm der TUM.

  • Katrin Fleischer, Anja Rammig, Martin G. De Kauwe, Anthony P. Walker, Tomas F. Domingues, Lucia Fuchslueger, Sabrina Garcia, Daniel S. Goll, Adriana Grandis, Mingkai Jiang, Vanessa Haverd, Florian Hofhansl, Jennifer A. Holm, Bart Kruijt, Felix Leung, Belinda E. Medlyn, Lina M. Mercado, Richard J. Norby, Bernard Pak, Celso von Randow, Carlos A. Quesada, Karst J. Schaap, Oscar J. Valverde-Barrantes, Ying-Ping Wang, Xiaojuan Yang, Sönke Zaehle, Qing Zhu and David M. Lapola: Amazon forest response to CO2 fertilization dependent on plant phosphorus acquisition. In Nature Geoscience (2019). DOI: 10.1038/s41561-019-0404-9ID

 

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