Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Klimaerwärmung kann sich über Freisetzung von CO2 aus Waldböden selbst verstärken

12.06.2012
Internationale Studie belegt, dass ein Großteil des in Böden gebundenen Kohlenstoffs bei Erwärmung verstärkt als Treibhausgas CO2 freigesetzt werden kann

In Böden wird etwa doppelt so viel Kohlenstoff gespeichert wie in der Atmosphäre vorhanden ist. Die Verweildauer des Kohlenstoffs im Boden ist jedoch recht ungewiss. Üblicherweise gelangt der Kohlenstoff als Bestandteil organischer Verbindungen von zumeist abgestorbenen Lebewesen (Tiere und Pflanzen) in die oberste Bodenschicht. Der Abbau durch Bakterien und Pilze setzt den organisch gebundenen Kohlenstoff im Laufe der Zeit als gasförmiges Kohlendioxid (CO2) wieder frei.


Waldgebiete (Ringe) in North Carolina, USA, die kontinuierlich mit isotopisch markiertem Kohlendioxid (CO2) begast werden. Photo: Yavor Parashkevov, Duke University

Wie stark diese CO2-Freisetzung aus organischem Bodenkohlenstoff von den jeweiligen Umweltbedingungen und anderen Faktoren beeinflusst wird, ist derzeit weitgehend unbekannt. Fest stand bisher, dass der Vorgang durch Erwärmung beschleunigt wird, was zumindest für jungen Boden-Kohlenstoff schon früher mehrfach gezeigt wurde. Doch trifft dies auch für Kohlenstoff zu, der schon vor Jahrzenten im Boden gebunden wurde, und wie hoch ist der Anteil dieses alten Kohlenstoffs im Boden?

Zur Beantwortung dieser Fragen wurden Feldversuche an 2 US-amerikanischen Standorten durchgeführt, in Wäldern gemäßigter Klimazonen in Wisconsin und North Carolina. Die Waldgebiete wurden in einem aufwendigen Verfahren über 10 Jahre lang kontinuierlich mit isotopisch markiertem Kohlendioxid begast. Von den Pflanzen zunächst aufgenommen, gelangte er später in den Boden und konnte durch die Markierung als neuer Kohlenstoff von zuvor gebundenem, altem Kohlenstoff unterschieden werden. In Bodenproben aus 0-15 cm Tiefe wurden dann der Gehalt und das Alter des organisch gebundenen Kohlenstoffs gemessen sowie dessen temperaturabhängige Umsetzung zu CO2 in kontrollierten Laborexperimenten ermittelt. Die Studie wurde als Kooperation zwischen dem Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena, und der University of California, in Irvine, CA, und Berkeley, CA, sowie dem Lawrence Berkeley National Laboratory, CA, durchgeführt.

„Wir konnten zunächst zeigen, dass etwa 2/3 des gemessenen Kohlenstoffs schon vor über 10 Jahren im Waldboden gebunden worden war“, erklärt die federführende Autorin Francesca M. Hopkins, Doktorandin an der University of California, Irvine, und Gastwissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie. Dieser „alte“ Kohlenstoff überwiegt daher in den gemessenen Bodenproben und bestätigt frühere Abschätzungen des Kohlenstoffalters in Waldböden anderer temperierter, aber auch tropischer Regionen.

Mit zwei unabhängigen Ansätzen, in denen unterschiedliche Isotope des Kohlenstoffs gemessen werden, konnte die Zersetzungsrate des jungen mit der des alten Kohlenstoffs bei steigenden Temperaturen unterschieden werden. In beiden Ansätzen zeigte sich, dass der alte Kohlenstoff zwar nur in 30% des gesamten CO2 freigesetzt wurde. „Überraschenderweise nahm aber die Zersetzung des alten Kohlenstoffs mit steigender Temperatur genauso – oder sogar noch stärker - zu, wie beim jungen Kohlenstoff“, sagt Prof. Susan Trumbore, Direktorin am Jenaer Max-Planck-Institut und Leiterin der Studie.

Damit konnte bestätigt werden, dass auch der „alte“ Bodenkohlenstoff durch Temperaturerhöhung schneller wieder zu CO2 umgewandelt und freigesetzt wird. Mit Ausnahme geringer, sehr alter Kohlenstoff-Vorräte, die vor Jahrhunderten und Jahrtausenden im Boden abgelagert wurden, wird also der überwiegende Teil (etwa 50% bis 95%) des organisch gebundenen Bodenkohlenstoffs durch Erwärmung verstärkt als CO2 freigesetzt.
Für die Entwicklung des Klimas könnte dies gravierende Folgen haben: Die Klimaerwärmung kann eine verstärkte CO2-Freisetzung aus dem Boden in die Atmosphäre verursachen, was wiederum über den Treibhauseffekt des CO2 zur weiteren Erwärmung führt. Erwärmung und CO2-Freisetzung aus dem Boden würden sich also gegenseitig verstärken, in einer positiven Rückkopplung. Wie dieses Szenario durch Auftauen permanent gefrorener Böden, dem Permafrost, beeinflusst würde, soll vom Jenaer Max-Planck-Institut zukünftig in den Tundren Nordsibiriens erforscht werden. [EF]

Kontakt am Max-Planck-Institut für Biogeochemie:
Prof. Susan E. Trumbore, PhD
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Tel.: +49 3641 576110
Email: trumbore@bgc-jena.mpg.de

Original-Veröffentlichung:
Warming accelerates decomposition of decades-old carbon in forest soils
Francesca M. Hopkins, Margaret S. Torn, Susan E. Trumbore
Proc. Nat. Acad. Sci. USA 2012
elektronische Vorabveröffentlichung unter http://www.pnas.org/content/early/recent

Hintergrund-Informationen:
Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena erforscht die Kreisläufe essentieller Elemente, insbe-sondere Kohlenstoff, und ihre Wechselwirkungen zwischen der Biosphäre, der Atmosphäre, der Geosphäre und den Ozeanen. Die Forschungsarbeiten zielen auf die Erfassung der Stoffkreisläufe und ihre Bedeutung für das Klimasystem im globalen Maßstab und für große Zeitskalen. Bedingt durch die Vielseitigkeit des Fachgebietes arbeiten Physiker, Meteorologen, Geologen, Chemiker, Biologen und Mathematiker sehr eng zusammen. Das Institut wurde 1997 gegründet. Näheres siehe www.bgc-jena.mpg.de.
Weitere Informationen:

http://www.bgc-jena.de
Homepage des Instituts

http://www.pnas.org/content/early/recent
Elektronische Vorabveröffentlichung der Ergebnisse bei Proc.Natl.Acad.Sci.USA

Dr. Eberhard Fritz | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.bgc-jena.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Ab ins Ungewisse: Über das Risikoverhalten von Jugendlichen
19.01.2017 | Max-Planck-Institut für Bildungsforschung

nachricht Der Klang des Ozeans
12.01.2017 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise