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Brasiliens Regenwälder setzen wegen Landschaftszerschneidung mehr Kohlendioxid frei als vermutet

07.10.2014

Durch die Abholzung tropischer Regenwälder in Brasilien geht deutlich mehr Kohlenstoff verloren als bislang angenommen wurde.

Wie Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) in der Fachzeitschrift Nature Communications schreiben, sei der Effekt der Degradation bei inselartig verteilten Waldflächen unterschätzt worden, da man bislang den Verlust der Biomasse an den Waldrändern und damit die höhere Emission von Kohlendioxid nicht berechnen konnte.


Die Luftaufnahme zeigt Waldfragmente des Brasilianischen Atlantischen Regenwaldes im Nordosten Brasiliens, umgeben von Zuckerrohrplantagen.

Foto: Mateus de Dantas de Paula

Diese Wissenslücke haben die UFZ-Wissenschaftler nun geschlossen. Ihren Berechnungen zufolge wird in Folge der Waldrodung bis zu ein Fünftel mehr Kohlendioxid durch die Vegetation emittiert.

Um die zusätzlichen Kohlenstoffemissionen an den Waldrändern abzuschätzen, entwickelten die UFZ-Wissenschaftler einen neuen Ansatz, der die Ergebnisse aus verschiedenen Disziplinen und aus verschiedenen räumlichen Skalen integriert. Für ihre Untersuchungen modellierten sie zunächst, wie hoch der prozentuale Verlust von Kohlenstoff in Wäldern ist, in denen nach der Abholzung der Umgebung neue Randgebiete entstehen.

Diese Verluste der unterschiedlich stark zerstückelten und verschieden großen Waldgebiete wurden im Vergleich zu großflächigen, unveränderten Wäldern im tropischen Regenwald in Amazonasgebiet und im brasilianischen Küstentropenwald Mata Atlântica ermittelt. Als Randfläche definierten die Wissenschaftler einen Streifen, der sich 100 Meter vom Waldrand ins Innere des Waldes zieht.

Die Folgen, die die Rodung einer Waldfläche für die Bäume am neu entstandenen Waldrand mit sich bringen, sind bekannt. Die klimatischen Bedingungen ändern sich erheblich: Die Sonne strahlt stärker ein, die Temperaturen erhöhen sich und dem Wind bieten sich gute Angriffsmöglichkeiten. Deswegen steigt der Stress für die Bäume in Randlagen, vor allem große Exemplare sterben ab.

„Die Mortalität der Bäume nimmt zu, so dass sie nicht so viel Kohlenstoff speichern können wie gesunde Bäume im Zentrum von Wäldern“, sagt Dr. Sandro Pütz, Hauptautor der Studie. Um diese Effekte der Degradation zu berechnen, nutzten die UFZ-Wissenschaftler das Waldsimulationsmodell FORMIND. Damit lässt sich der prozentuale Kohlenstoffverlust von Waldfragmenten unterschiedlichster Größe bestimmen.

Demnach steigt der prozentuale Verlust an gespeicherter Biomasse an, je kleiner der noch verbleibende Waldrest ausfällt. Erst bei einer Waldfläche von zirka 10.000 Hektar geht der prozentuale Verlust in Abhängigkeit von der Form des Waldfragments auf nahezu null zurück.

Zudem analysierten die UFZ-Wissenschaftler anhand von Satellitenbildern, wie der tropische Regenwald im Amazonasgebiet und der Küstentropenwald räumlich verteilt sind. Um möglichst viele kleine Waldareale zu berücksichtigen, arbeiteten sie mit einer sehr hohen Auflösung von bis zu zirka 30 Metern: „Das ist in der Wissenschaft die Grenze der Bearbeitung, da die Datenmengen für den Amazonas sehr groß sind“, sagt UFZ-Wissenschaftler Prof. Dr. Andreas Huth.

Den Aufnahmen zufolge nimmt Küstentropenwald insgesamt mit elf Prozent seiner ursprünglichen Flächen nur noch 157.000 Quadratkilometer ein und ist in 245.173 Fragmente zersplittert. 90 Prozent der Waldreste sind kleiner als 100 Hektar, so dass sie sehr viele Ränder ausweisen. Insgesamt liegen 46 Prozent der Wälder im Mata Atlântica in diesen Randlagen. Das hat Folgen: Wegen des veränderten Mikroklimas an den Waldrändern gehen in zehn Jahren mehr als 68 Millionen Tonnen Kohlenstoff verloren.

„Bezogen auf die geringe Gesamtfläche des Küstenwaldes ist das ein enormer Verlust“, konstatiert Pütz. Der 3,1 Millionen Quadratkilometer große brasilianische Teil des Regenwaldes im Amazonasgebiet besteht aus über 300.000 Waldfragmenten. Die Randgebiete machen aber nur etwa sieben Prozent der gesamten Fläche aus. Der zusätzliche Verlust an Kohlenstoff durch die Randeffekte beläuft sich damit im gesamten Regenwald des Amazonas auf zirka 600 Millionen Tonnen in zehn Jahren.

Die UFZ-Forscher berechneten zudem erstmals, wie stark sich dieser Randeffekt bei den tropischen Wäldern weltweit auf die Speicherung von Kohlenstoff auswirkt. Derzeit sind in der Atmosphäre 830 Gigatonnen Kohlenstoff verteilt. Jedes Jahr nimmt der Kohlenstoff um vier Gigatonnen zu. Ein Viertel davon wird durch der Rodung der Wälder rund um den Globus verursacht. Weil nach Berechnungen der UFZ-Modellierer zehn Prozent der Waldflächen in den Tropen weltweit an Waldrändern liegen, machen diese Degradationseffekte pro Jahr bis zu 0,2 Gigatonnen Kohlenstoff mehr aus, die zusätzlich in die Atmosphäre gelangen. Dieser Anteil kommt in den Kohlenstoffbilanzen bislang nicht vor.

„Das ist ein vergessener Prozess im globalen Kohlenstoffkreislauf der Vegetation“, bedauert Huth. Selbst in den Berichten des Weltklimarats IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) sei dieser Aspekt derzeit nicht direkt berücksichtigt. „Dabei sollte man diesen Effekt dringend berücksichtigen“, fordert der Ökologe.

Interessant sind die Ergebnisse der UFZ-Wissenschaftler auch für praktische Aspekte in der Klimaschutzpolitik. Zum einen ist es sinnvoll, bei Rodungen Mindestgrößen für Waldinselflächen von rund 10.000 Hektar festzulegen, weil dann an den Rändern der relative Verlust von Kohlenstoff nur minimal ist.

Zum anderen sollten künftig die Randgebiete und nicht das Innere von Wäldern forst- oder landwirtschaftlich genutzt werden, da dort der Verlust der Biomasse nicht zu sehr ins Gewicht fällt. Diese Untersuchung zeigt erstmals einen methodischen Weg, wie solche schwer abschätzbaren kleinräumigen ökologischen Effekte für großräumige Umweltfolgenabschätzungen genutzt werden können. Weitere Studien sind geplant. Benjamin Haerdle

Publikation:
Sandro Pütz, Jürgen Groeneveld, Klaus Henle, Christoph Knogge, Alexandre Camargo Martensen, Markus Metz, Jean Paul Metzger, Milton Cezar Ribeiro, Dantas de Paula, M. & Andreas Huth. Long-term carbon loss in fragmented Neotropical forests. Nature Communications 5:5037 doi: 10.1038/ncomms6037 (2014).

Weitere Informationen:
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Dr. Sandro Pütz / Prof. Dr. Andreas Huth / Dr. Jürgen Groeneveld
Telefon: 0341/2434-482; 0341/235-1719, -1711
http://www.ufz.de/index.php?de=12785
http://www.ufz.de/index.php?de=3983
http://www.ufz.de/index.php?de=3830
oder über
Tilo Arnhold, Susanne Hufe (UFZ-Pressestelle)
Telefon: +49-(0)341-235-1635, -1635
http://www.ufz.de/index.php?de=640

Weiterführende Links
Artenvielfalt in tropischen Wäldern:
T. Wiegand, S. Gunatilleke, N. Gunatilleke, and A. Huth (2007): How individual species structure diversity in tropical forests. Proc.Nat.Acad.Sci.USA 104:19029-19033
http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0705621104

Forschungsprojekt Mata Atlântica: www.mata-atlantica.ufz.de

FORMIND: an individual based forest model: http://formind.org/

Die Helmholtz-Allianz Remote Sensing and Earth System Dynamics:
http://hgf-eda.de/

Überblick in „Nature“ über Langzeitfragmentierungsexperimente in Wäldern:
http://www.nature.com/news/forest-ecology-splinters-of-the-amazon-1.12816

Pretzsch, H., Biber, P., Schütze, G., Uhl, E., Rötzer, Th., (2014):
Forest stand growth dynamics in Central Europe have accelerated since 1870,
Nat. Commun. 5:4967
http://dx.doi.org/10.1038/ncomms5967

Im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erforschen Wissenschaftler die Ursachen und Folgen der weit reichenden Veränderungen der Umwelt. Sie befassen sich mit Wasserressourcen, biologischer Vielfalt, den Folgen des Klimawandels und Anpassungsmöglichkeiten, Umwelt- und Biotechnologien, Bioenergie, dem Verhalten von Chemikalien in der Umwelt, ihrer Wirkung auf die Gesundheit, Modellierung und sozialwissenschaftlichen Fragestellungen. Ihr Leitmotiv: Unsere Forschung dient der nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen und hilft, diese Lebensgrundlagen unter dem Einfluss des globalen Wandels langfristig zu sichern. Das UFZ beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle und Magdeburg 1.100 Mitarbeiter. Es wird vom Bund sowie von Sachsen und Sachsen-Anhalt finanziert. http://www.ufz.de/

Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit fast 34.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 18 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 3,8 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des großen Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894). http://www.helmholtz.de/

Weitere Informationen:

http://www.ufz.de/index.php?de=33232

Tilo Arnhold | UFZ News

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