Mehr CO2 in der Atmosphäre führt zu mehr Treibhausgasen
Aus einer neuen Studie unter der Leitung des Trinity College Dublin in Irland geht hervor, dass die starken Treibhausgase Methan und Lachgas aus Böden freigesetzt werden, wenn die Atmosphäre eine höhere Konzentration von Kohlendioxid (CO2) aufweist. Die in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Ergebnisse wurden teilweise über eine Marie-Curie-Maßnahme aus dem Siebten Rahmenprogramm der EU (RP7) finanziert. Die Forscher glauben, dass die Kapazität von Landökosystemen, die Erderwärmung abzumildern, überschätzt wurde. Die Erde wird weiterhin durch menschliche Eingriffe belastet, vor allem durch Veränderungen der Landnutzung, durch Entwaldung und die anhaltende Verbrennung fossiler Brennstoffe. Diese Aktivitäten führen zu einem CO2-Anstieg in der Atmosphäre und dadurch zu einer globalen Erwärmung. Bislang glaubte man in der Forschung, dass durch ein beschleunigtes Pflanzenwachstum nach einem CO2-Anstieg - durch eine stimulierte Assimilation von Kohlenstoff durch Pflanzen kann nämlich die Aufnahme und die Speicherung von Kohlenstoff im Boden verstärkt werden - die Ökosysteme an Land auch zur Minderung atmosphärischer CO2-Konzentrationen beitragen und den Klimawandel verlangsamen könnten. Dieser Studie zufolge könnte dies ein Trugschluss sein. Der Strahlungsantrieb terrestrischer Ökosysteme wird nicht durch ihre Aufnahme und Abgabe von CO2 allein bestimmt. Die Bodenemissionen von Methan und Lachgas mögen sich zwar in niedrigeren atmosphärischen Konzentrationen manifestieren als bei CO2, aber die Auswirkungen auf globaler Ebene sind deutlich größer: 298mal höher für Lachgas und 25mal höher für Methan. "Diese Reaktion auf die sich wandelnde Atmosphäre bedeutet, dass die Natur bei der Verlangsamung der globalen Erwärmung nicht so effizient ist, wie wir bislang dachten", erklärt der Hauptautor Dr. Kees Jan van Groenigen, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Botanik der naturwissenschaftlichen Fakultät am Trinity College Dublin. Dr. van Groenigen und seine Kollegen aus den Vereinigten Staaten sammelten alle bis heute publizierten Forschungsergebnisse aus 49 Versuchen zu landwirtschaftlichen Nutzflächen, Feuchtgebieten, Wäldern und Wiesen vornehmlich in Europa, Asien und Nordamerika. Alle diese Experimente konzentrierten sich auf das Messen der Auswirkungen von CO2 in der Atmosphäre auf die Fähigkeit von Böden, Lachgas und Methan aufnehmen oder freisetzen zu können. Mithilfe einer Metaanalyse zeigen die Forscher, wie steigende CO2-Werte die Emissionen sowohl von Lachgas als auch von Methan fördern; ersteres betrifft Böden im Hochland, letzteres wirkt sich auf Reisfelder und natürliche Feuchtgebiete aus. "Weil sich die Ergebnisse von Studie zu Studie unterschieden, habe es bisher keinen Konsens zu diesem Thema gegeben", sagt einer der Mitautoren der Studie, Professor Craig Osenberg von der University of Florida in den Vereinigten Staaten. "Allerdings haben sich bei unserer Analyse aller Daten zwei Muster hervorgehoben: Erstens regten höhere CO2-Werte Stickstoffemissionen aus Böden in allen Ökosystemen an, und zweitens trug ein gesteigerte CO2-Ausstoß in Reisfeldern und Feuchtgebieten zu mehr Methanemission bei." Feuchtgebiete und Reisfelder sind zwei wichtige Quellen von Methanemissionen in die Atmosphäre. Den Forschern zufolge sind spezielle mikroskopische Organismen im Boden dafür verantwortlich. Genau wie Menschen Sauerstoff atmen, atmen diese Mikroorganismen sowohl Nitrat- als auch CO2-Verbindungen und erzeugen darüber hinaus Methan. Weil sie zum Leben keinen Sauerstoff brauchen, gedeihen sie, wenn atmosphärische CO2-Konzentrationen ansteigen. "Die höheren CO2-Konzentrationen verringern den Wasserverbrauch durch Pflanzen, wodurch die Böden feuchter werden. Dadurch ist wiederum weniger Sauerstoff im Boden verfügbar, was diesen Mikroorganismen zugutekommt", so Dr. van Groenigen. Außerdem gedeihen sie zum Teil dank der steigenden CO2-Konzentrationen, die das Pflanzenwachstum beschleunigen. Durch das zusätzliche Pflanzenwachstum erhalten die Mikroorganismen im Boden mehr Energie, was zu einem stärkeren Stoffwechsel führt. Das Team erklärt, dass dieses zusätzliche Pflanzenwachstum den Ökosystemen helfen könnte, den Klimawandel zu verlangsamen. Mehr CO2 führt zu mehr Pflanzenwachstum, was wiederum zu einer stärkeren CO2-Aufnahme durch Photosynthese führt. Doch die Forscher vermuten, dass ein Teil des zusätzlichen CO2 auch dazu beiträgt, dass die Mikroorganismen ihr Lachgas und Methan in die Atmosphäre abgeben können. Dies hebt jegliche Aktivitäten, mit denen die Pflanzen zur Abkühlung des Planeten beitragen können, auf. "Es ist ein regelrechtes ökologisches hin und her: je mehr CO2 die Pflanzen aufnehmen, desto mehr Mikroben setzen diese stärkeren Treibhausgase frei", erklärt Professor Bruce Hungate von der Northern Arizona University in den Vereinigten Staaten, ebenfalls einer der Studienautoren. "Der mikrobielle Kontrapunkt ist dabei kleiner und reduziert die Kühlwirkung der Pflanzen um etwa 20%." Die Forscher weisen jedoch darauf hin, dass es ökologisch gesehen eine Überraschung ist und dass Klimamodelle diese Tatsache in Zukunft berücksichtigen müssen. "Angesichts der zentralen Rolle dieser beiden Treibhausgase haben frühere Studien das Potenzial von Ökosystemen, den Treibhauseffekt abzumildern, überschätzt", fügt Dr. van Groenigen abschließend hinzu.Weitere Informationen unter: Trinity College Dublin: http://www.tcd.ie/ Nature: http://www.nature.com/
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Irland, Vereinigte Staaten