Amazonas schluckt mehr CO₂ – doch im Boden braut sich ein Problem zusammen
Der Amazonas-Regenwald nimmt bei mehr CO₂ in der Atmosphäre zunächst auch mehr auf. Doch fehlende Nährstoffe bremsen das Wachstum schnell.
Offene Kammer für das Experiment im zentralen Amazonasgebiet – darin wachsen Unterwuchspflanzen bei mehr CO₂ zunächst stärker, doch der zusätzliche Klimapuffer kostet den Wald wertvolle Nährstoffe im Boden. © Dado Galdieri
Der Amazonas-Regenwald gilt als eine der wichtigsten natürlichen Bremsen des Klimawandels. Milliarden Bäume ziehen Kohlendioxid aus der Luft und speichern es in Holz, Blättern und Böden. Viele hoffen deshalb, dass mehr CO₂ in der Atmosphäre auch dazu führt, dass Bäume schneller wachsen und der Wald mehr Kohlenstoff binden kann.
So einfach ist es aber nicht. Eine neue Untersuchung im Fachjournal Nature Communications zeigt: Der Amazonas-Regenwald nimmt bei höherem CO₂-Gehalt in der Luft zwar zunächst mehr Kohlenstoff auf. Wie lange dieser Effekt anhält, entscheidet jedoch ein Mangel unter der Oberfläche: Vielerorts fehlt Phosphor, ein zentraler Nährstoff für das Pflanzenwachstum.
Forscher der Universität Wien und der Technischen Universität München untersuchten gemeinsam mit einem Team aus Brasilien, wie Pflanzen im Unterwuchs des Regenwaldes auf künftige CO₂-Bedingungen reagieren. Die Ergebnisse zeigen, warum der Amazonas das Klimaproblem nicht unbegrenzt für uns lösen kann.
CO₂ im Amazonas-Regenwald stößt im Boden an seine Grenzen
Der größte Regenwald der Erde wirkt üppig, doch unter der Oberfläche herrscht vielerorts Mangel. Vor allem Phosphor ist knapp – ein Nährstoff, ohne den Pflanzen keine neuen Zellen bilden, nicht wachsen und keine Energie bereitstellen können.
„Rund 60 Prozent der Pflanzen wachsen auf alten und stark verwitterten Böden, die bereits ziemlich verarmt an Mineralstoffen wie Phosphor sind“, erklärt Lucia Fuchslueger vom Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft in Wien.
Mehr Kohlendioxid allein reicht deshalb nicht aus. Ein Baum kann nur dann stärker wachsen, wenn auch genügend Nährstoffe verfügbar sind. Fehlt Phosphor, endet der Wachstumsschub schneller als erwartet.
Damit Pflanzen trotzdem überleben, arbeiten sie sehr sparsam. Bevor Blätter abfallen, ziehen sie einen Teil der Nährstoffe wieder zurück. Auch abgestorbenes Pflanzenmaterial am Boden wird rasch zersetzt, damit wichtige Stoffe erneut genutzt werden können.
Plexiglas-Kammern zeigen eine schnelle Reaktion
Um herauszufinden, wie der Wald auf mehr CO₂ reagiert, bauten die Forscher transparente Kammern mitten im Amazonas-Unterwuchs auf. Darin setzten sie kleine Bäume und andere Pflanzen höheren CO₂-Werten aus.
Die Plexiglaszylinder hatten einen Durchmesser von 2,5 Metern und waren drei Meter hoch. Nach oben blieben sie offen, damit Regen hineinfiel und sich die Pflanzen nicht überhitzten.
In diesen Kammern setzten die Forscher Pflanzen unterschiedlichen CO₂-Konzentrationen aus. So ließen sich Bedingungen simulieren, wie sie in Zukunft wahrscheinlicher werden.
Nach ein bis zwei Jahren zeigte sich, dass die Pflanzen schneller wuchsen und mehr Kohlenstoff aufnahmen. „Zumindest kurzfristig“, sagt Dr. Nathielly Martins von der Technischen Universität München. Doch unter der Erde begann bereits ein neuer Wettbewerb.
CO₂ im Amazonas verändert das Wurzelsystem
Die Pflanzen verlagerten ihre Wurzeln stärker in die obere Streuschicht des Bodens. Dort sammeln sich abgefallene Blätter, kleine Äste und organisches Material. In dieser dünnen Schicht steckt noch verwertbarer Phosphor. „Unter erhöhtem CO₂ intensivieren die Wurzeln die Kolonisierung der Streuschicht“, sagt Fuchslueger.
Die Wurzeln setzen Enzyme frei, die organisches Material schneller zersetzen. So gelangen Pflanzen an Phosphor, bevor dieser tiefer im Boden verloren geht. Schon unter normalen Bedingungen nutzen viele Bäume diese Strategie. Bei höherem CO₂ wird sie deutlich stärker.
Die Streuschicht ist oft nur wenige Zentimeter dick. Besonders nach trockeneren Phasen wächst sie an, wenn viele Blätter gleichzeitig abfallen. Dann wird dieser Bereich für Pflanzen besonders wertvoll.
Kurz gesagt passiert Folgendes:
- mehr CO₂ fördert zunächst das Wachstum
- Pflanzen brauchen dafür mehr Phosphor
- Wurzeln arbeiten stärker in der oberen Bodenschicht
- der Konkurrenzdruck im Boden steigt deutlich
Ein riesiges Projekt soll nun Antworten liefern
Das Experiment der Wiener und Münchner Wissenschaftler war ein erster Schritt. Es diente als Pilotprojekt für das deutlich größere Vorhaben „AmazonFACE“, das noch in diesem Jahr starten soll.
Etwa 80 Kilometer nördlich von Manaus entsteht dafür eine neue Forschungsanlage mitten im Regenwald. Statt kleiner Kammern bauen Fachleute große Gerüste mit bis zu 25 Metern Höhe ringförmig um Waldflächen. Über diese Konstruktion wird zusätzliches CO₂ direkt in das Ökosystem eingeblasen.
AmazonFACE soll zeigen, wie sich der Amazonas über viele Jahre verändert, wenn der CO₂-Gehalt weiter steigt. Es geht nicht nur um einzelne Pflanzen, sondern um das gesamte Zusammenspiel von Boden, Mikroorganismen, Wurzeln und Baumkronen.
Der Amazonas bleibt damit einer der wichtigsten Orte für die Klimaforschung. Die Frage ist nicht nur, wie viel CO₂ der Wald heute speichert, sondern wie lange er das noch leisten kann.
Kurz zusammengefasst:
- Der Amazonas-Regenwald kann zunächst mehr CO₂ aufnehmen, weil Pflanzen schneller wachsen und mehr Biomasse bilden.
- Dieses zusätzliche Wachstum braucht jedoch mehr Phosphor, der in vielen Amazonas-Böden knapp ist, weshalb die Wurzeln stärker in der oberen Bodenschicht nach Nährstoffen suchen.
- Wenn diese Reserven langfristig erschöpft werden, verliert der Wald einen Teil seiner Fähigkeit, Kohlendioxid zu speichern und den Klimawandel abzumildern.
Übrigens: Selbst wenn der Amazonas-Regenwald mehr CO₂ aufnimmt, geraten viele Bäume durch Hitze und Dürre an ihre Grenzen. Forscher warnen, dass ab etwa 2040 heiße Dürren so häufig werden könnten, dass ganze Baumgruppen wie nach einem „Schlaganfall“ absterben. Mehr dazu in unserem Artikel.
Bild: © Dado Galdieri
