Vom Permafrost ist es schon bekannt: Wenn sich die arktischen Böden erwärmen, geben sie mehr Kohlendioxid an die Atmosphäre ab – und heizen so das Klima zusätzlich an. Doch dieser Effekt ist nicht auf die Arktis beschränkt, wie nun eine Studie belegt. Demnach hat sich die Atmungsaktivität der Böden weltweit in den letzten 25 Jahren bereits um 1,2 Prozent erhöht. Noch überwiegt bei den meisten Böden die Bindung von Kohlenstoff gegenüber der CO2-Freisetzung – doch das könnte sich bei anhaltendem Klimawandel ändern, warnen die Forscher.
Böden sind ein oft verkannter Faktor im Klimasystem der Erde. Denn in ihnen finden entscheidende Schritte des globalen Kohlenstoffkreislaufs statt. “Global enthalten Böden mindestens doppelt so viel Kohlenstoff wie die Erdatmosphäre”, erklären Ben Bond-Lamberty von der University of Maryland und seine Kollegen. Ein Teil davon bleibt als Humus und Boden über große Zeiträume hinweg gespeichert. Doch weil im Boden auch die “Abfallentsorgung” der Natur stattfindet, wird einiges auch wieder freigesetzt. Wenn organisches Material wie abgestorbene Pflanzenteile oder tote Tiere zu Boden fällt, sorgen wirbellose Tiere, Pilze und Bakterien für dessen Zerkleinerung und schließlich seinen Abbau. Die Bodenmikroben zersetzen die organischen Kohlenstoffverbindungen und produzieren dabei große Mengen CO2.
CO2-Freisetzung ist weltweit gestiegen
Wie viel CO2 die Böden weltweit freisetzen und wie sich diese CO2-Ausstrom im Laufe der Zeit verändert hat, ist bisher nur in Teilen bekannt. “Die meisten bisherigen Studien zu diesem Thema haben nur jeweils einen Standort untersucht”, erklärt Co-Autorin Vanessa Bailey vom Pacific Northwest National Laboratory in Richland. “Wir haben diese Frage in globalem Maßstab gestellt.” Für ihre Studie werteten die Forscher Daten der Global Soil Respiration Database aus, einer Datenbank, die Ergebnisse zur Bodenatmung von mehr als 1500 Studien weltweit umfasst. Zusätzlich nutzten sie globale Datensätze und Ergebnisse von Messnetzen, um die Primärproduktion der Pflanzen sowie die CO2-Werte und Wetterdaten an diesen Probenstandorten zu erfassen. Auf Basis dieser Daten rekonstruierten die Wissenschaftler die Bodenatmung und den Anteil der Bodenmikroben daran in der Zeitperiode von 1990 bis 2014.
Das Ergebnis: Die Bodenatmung hat in den 25 Jahren der Studie kontinuierlich zugenommen – und dies sowohl absolut als auch im Verhältnis zur Primärproduktion der Pflanzen in den Testgebieten, wie die Forscher berichten. Die Rate, in der die Bodenmikroben organischen Kohlenstoff abbauen und als CO2 freisetzen ist weltweit um 1,2 Prozent angestiegen. Gleichzeitig erhöhte sich der Anteil der Mikrobenatmung an der gesamten Bodenatmung von 54 auf 63 Prozent. “Wir reden hier von einer enormen Menge Kohlenstoff”, betont Bailey. “Dies hat große Bedeutung für die Vorhersage der künftigen Entwicklungen von Klima und Kohlenstoffkreislauf.” Der steigende Trend der Bodenatmung war sowohl in Böden des Graslands, als auch in Laub- und Nadelwäldern festzustellen.
Ist das Klima schuld?
Nach Ansicht der Forscher lässt sich diese globale Zunahme der Bodenatmung am ehesten mit den Klimaveränderungen der letzten 25 Jahre erklären. “Die Böden rund um den Globus reagieren auf das wärmer werdende Klima”, erklärt Bond-Lamberty. Weil höhere Temperaturen Bodenbakterien aktiver machen und chemische Abbauprozesse beschleunigen, wird organisches Material schneller zersetzt und es gelangt mehr CO2 in die Atmosphäre.
“Je nachdem, wie andere Komponenten des Kohlenstoffkreislaufs auf den Klimawandel reagieren, könnten diese Bodenveränderungen eine positive Rückkopplung bewirken, die die Temperaturen noch stärker anheizt”, sagt Bond-Lamberty. “Bisher gelten die Böden der Landflächen als robuste Kohlenstoffsenke. Aber mit steigenden Bodenatmungs-Raten wird dies nicht ewig so bleiben.”
Quelle: Ben Bond Lamberty (University of Maryland, College Park) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-018-0358-x
„Kryptischer“ Klimatreiber der Erdgeschichte
