Der erste Regen nach längeren Trockenzeiten bleibt in der Nähe von Pflanzen fast vollständig im Boden bei den Wurzeln gespeichert. Und die Flora der Trockengebiete lässt auch nicht locker: Selbst wenn die Regenfälle zunehmen, wird das angelegte Reservoir nicht aufgelöst, haben US-Wissenschaftler festgestellt. Nach einer großangelegten Isotopen-Messung vermischt sich das pflanzennahe Wasser nicht einmal mit den anderen Niederschlagseinträgen. Das Studienergebnis hat Konsequenzen für den Umweltschutz und die Landwirtschaft, weil nun die bestehenden Modelle überarbeitet werden müssen, die Bewegungen von Nähr- und Schadstoffe durch Böden erklären.
“Bisher haben wir angenommen, dass sich das Wasser von Regenfällen im Boden mit der vorhandenen Nässe mischt und in Richtung der Flussläufe fließt, nun stellen wir fest, dass diese seit 100 Jahren gültige Theorie nicht stimmt”, berichtet Jeff McDonnell von der Oregon State University. Nach der Studie über die Infiltration füllen sich die kleinporigen Bestandteile des Bodens in Wurzelnähe nach Trockenphasen mit Wasser, das die Pflanze zur Verdunstung und die Photosynthese braucht. Davon strikt getrennt fließt die übrige Flüssigkeit durch die großen Poren der Bodenpartikel ab.
Der gebremsten Versickerung auf die Spur gekommen sind die Forscher bei einer stabilen Isotopenmessung in den Mittelgebirgen an der Pazifikküste Nordamerikas. Weil Atome desselben Elements sich nach Anzahl der Neutronen im Kern unterscheiden, lässt sich beispielsweise über die Zusammensetzung der Isotope die Herkunft von Wasser eindeutig klären. Diese Fingerabdrücke verrieten nun, dass vom Regen im Oktober nur vier Prozent in den Flüssen ankam, mit dem Großteil füllten also die Pflanzen ihre Reservoire auf. Einen Monat später flossen dann 55 Prozent der Niederschläge ab, doch selbst bei den kräftigen Winterregen blieben Wasseratome der ersten Regenfälle bei den Pflanzenwurzeln abgespeichert.
Die vorgenommene Isotopenmessung sei die bisher größte ihrer Art gewesen, schreiben die Wissenschaftler. Sie habe gezeigt, dass die Versickerungsprozesse bisher nicht vollständig verstanden waren. Die mathematischen Modelle der Ökosysteme basieren auf Annahmen der biologischen Prozesse, die nun korrigiert werden müssen. Vor allem will die an der Untersuchung beteiligte Umweltschutzbehörde nun prüfen, wie sich Schadstoffe durch den Boden bewegen und wie Nährstoffe aus dem Boden in Wasserläufe ausgewaschen werden. Bedeutung hat die nun geklärte Wasseraufnahme trockener Böden auch für die Folgenabschätzung der Klimaerwärmung: Die Trockengebiete breiten sich aus.
Jeff McDonnell (Oregon State University, Corvallis) et al.: Online-Veröffentlichung in Nature Geoscience ddp/wissenschaft.de ? Rochus Rademacher
