Amazonas schaltete bei El Niño in den Notbetrieb – Forscher finden chemische Spur

Menschen können Stress oft nicht verbergen. Der Amazonas offenbar auch nicht. Während des El-Niño-Ereignisses 2023 und 2024, der schwersten jemals gemessenen Dürre im Amazonasbecken, veränderte der Regenwald die Stoffe, die seine Bäume an die Luft abgeben – und hinterließ damit eine chemische Spur über dem Kronendach.

Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz konnten diese Veränderungen direkt messen. Ihre Studie erschien in Nature Communications Earth & Environment. Besonders auffällig war der starke Anstieg bestimmter pflanzlicher Schutzstoffe, mit denen der Wald auf Hitze und Wassermangel reagierte.

Amazonas-Dürre verändert die Luft über dem Wald

Während der extremen Trockenheit gaben die Bäume 122 Prozent mehr Sesquiterpene ab. Diese flüchtigen Pflanzenstoffe entstehen häufig, wenn Pflanzen unter Stress geraten – etwa durch Hitze, Wassermangel, Verletzungen oder Ozonbelastung.

Der Wald wehrt damit nicht die Dürre selbst ab. Die Stoffe können aber helfen, Folgen des Stresses zu begrenzen. Einige Sesquiterpene wirken als chemische Warnsignale, andere können Pflanzenzellen vor Schäden durch Hitze und reaktive Sauerstoffverbindungen schützen. Der Amazonas schaltete also gewissermaßen in einen chemischen Notbetrieb.

„Bei schwerer Dürre verändert sich, was der Wald in die Luft abgibt: Die freigesetzten Verbindungen werden reaktiver und bleiben länger in der Luft“, sagt Joseph Byron, Erstautor der Studie.

Diese Stoffe verschwinden nicht einfach zwischen den Baumkronen. Sie reagieren in der Atmosphäre, etwa mit Ozon, und können dort weitere chemische Prozesse anstoßen.

Forscher messen direkt über dem Kronendach

Die Daten stammen vom Amazon Tall Tower Observatory (ATTO), einer Forschungsstation rund 150 Kilometer nordöstlich von Manaus. Dort nahm das Team Luftproben direkt über dem Kronendach. Die Proben kamen aus 23 Metern Höhe an einem 80 Meter hohen Turm. Alle eineinhalb bis drei Stunden fingen Kartuschen die Waldluft ein. Danach untersuchten die Forscher, welche Moleküle darin steckten.

Auch die Umweltwerte zeigen, wie hart El Niño den Wald traf. Die mittlere Temperatur im Kronendach stieg von 26 Grad Celsius auf 31 Grad Celsius. Die relative Luftfeuchtigkeit fiel zeitweise von 88 auf 62 Prozent. Die Bodenfeuchte nahm ebenfalls stark ab. Auch die Ozonbelastung stieg deutlich. Im Oktober 2023 wurden mit 26,4 ppb mehr als viermal höhere Werte gemessen als in normalen Regenzeiten.

Amazonas-Dürre wirkt nach dem Regen weiter

Die Forscher untersuchten mehrere Gruppen pflanzlicher Stoffe. Isopren und Monoterpene folgten eher dem üblichen Wechsel zwischen Regen- und Trockenzeit. Bei Sesquiterpenen sah das anders aus: Diese größeren und reaktionsfreudigeren Moleküle nahmen während der Dürre besonders stark zu.

Der chemische Schutzmodus endete nicht einfach mit der Rückkehr des Regens. In der Regenzeit nach dem Höhepunkt der Dürre fanden die Forscher weitere Stoffe, darunter Beta-Eudesmol, Alpha-Eudesmol und Gamma-Eudesmol. Diese Sesquiterpenalkohole tauchten in diesem Muster zuvor nicht auf. Sie deuten darauf hin, dass der Wald nach der akuten Trockenphase weiter auf Stress reagierte.

„Das spiegelt einen grundlegenden Wandel im Stoffwechsel des Waldes wider. Der Regenwald versucht, Folgen des extremen Trockenstresses abzumildern“, sagt Byron.

Ein Teil der Befunde lässt sich so zusammenfassen:

• Die Sesquiterpen-Emissionen stiegen während des El Niño um 122 Prozent.
• Die Messungen erfolgten direkt über dem Kronendach in 23 Metern Höhe.
• Nach der Dürre traten zusätzliche Sesquiterpenalkohole auf.
• Der Wald kehrte nicht sofort zu seinem üblichen chemischen Muster zurück.

Häufigere El-Niño-Dürren könnten den Amazonas dauerhaft verändern

El Niño tritt normalerweise alle zwei bis sieben Jahre auf. In der Zwischenzeit kann der Regenwald zu seinem üblichen Emissionsmuster zurückkehren. Doch Klimamodelle deuten darauf hin, dass solche Extremereignisse in diesem Jahrhundert häufiger und heftiger werden könnten.

„Dann könnten die veränderten Emissionen zum Dauerzustand werden – mit spürbaren Folgen für die Atmosphäre über dem Regenwald“, sagt Projektleiter Jonathan Williams.

Kurz zusammengefasst:

• Die Amazonas-Dürre 2023/2024 setzte den Regenwald stark unter Stress, weil Hitze, Wassermangel und trockene Böden die Pflanzen belasteten.
• Der Wald reagierte messbar auf diese Belastung: Die Bäume gaben 122 Prozent mehr Sesquiterpene ab, also pflanzliche Stoffe, die als Schutz- und Stresssignale wirken können.
• Auffällig ist, dass diese chemische Reaktion auch nach der Dürre anhielt, weshalb häufigere El-Niño-Ereignisse die Luftchemie über dem Amazonas langfristig verändern könnten.

Übrigens: Auch beim CO₂ stößt der Amazonas-Regenwald an seine Grenzen, denn nährstoffarme Böden bremsen den zusätzlichen Wachstumsschub. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Dom Jack / Max-Planck-Institut für Chemie