Ökologie

Das „Atmen“ von Böden löst in den Tundren einen Teufelskreis aus

Eine internationale Forschungsgruppe hat die Auswirkungen der Erwärmung an 28 arktischen und hochalpinen Tundra-Standorten erhoben. 
Eine internationale Forschungsgruppe hat die Auswirkungen der Erwärmung an 28 arktischen und hochalpinen Tundra-Standorten erhoben. AP Photo/University of California, Los Angeles, via the University of Alaska, Fairbanks, Karen Frey
  • Drucken

Eine neue Studie zeigt die Auswirkungen der Erderwärmung auf die Tundren der Nordhalbkugel. Die Innsbrucker Ökologin Christina Biasi war als eine von 70 Forschenden an dem internationalen Projekt beteiligt. Sie leitete die Messungen in der sibirischen Arktis. 

Wenn Klimawissenschaftler davon sprechen, dass die Tundra „atmet“, verheißt dies nicht unbedingt Gutes. Denn in der Sprache der Ökologie ist damit gemeint, dass eventuell die riesigen Mengen an Kohlenstoff, die im Permafrost eingeschlossen sind, aufgrund der zunehmenden Erwärmung ausgegast, also sozusagen „ausgeatmet“, werden. Dies kann problematisch werden, insbesondere wenn die Tundra sich erwärmt und dadurch verstärkt Kohlenstoff freisetzt.

Der Grund dafür liegt im wahrsten Sinn des Wortes in den Böden. Wegen der wärmeren Lufttemperaturen tauen sie derzeit während der arktischen Sommer stärker auf als früher. Dies ermöglicht Mikroorganismen, das Bodenmaterial zu zersetzen. Was wiederum dazu führt, dass durch den erhöhten Stoffwechsel Kohlendioxid in großen Mengen entweicht. Auf eine Kurzformel gebracht, könnte die Tundra von einem Kohlenstoffspeicher zu einer Kohlenstoffquelle werden.

Experimente an 28 Standorten

Zudem werden neben Kohlendioxid auch andere Treibhausgase ausgegast. Sowohl Methan als auch Lachgas würden zwar im Verhältnis zu Kohlendioxid in geringeren Mengen frei, hätten dafür aber eine wesentlich stärkere erderwärmende Wirkung, sagt Christina Biasi, Ökologin an der Universität Innsbruck. Somit haben die baumlosen Kältesteppen, die sich wie ein Band über die Nordhalbkugel ziehen – zwischen den arktischen Eisgebieten und dem Taiga-Nadelwald, von Eurasien bis Nordamerika – das Potenzial, einen ökologischen Teufelskreis auszulösen. „Die Treibhausgase treiben die Erderwärmung an, und die Erderwärmung belastet wiederum vermehrt die Permafrostböden“, resümiert Biasi.

Die Tiroler Wissenschaftlerin gehört einem Verbund von mehr als 70 Forschenden an, die die Auswirkungen der Erwärmung an 28 arktischen und hochalpinen Tundra-Standorten erheben, etwa in Russland, Kanada, China (tibetisches Hochland), Skandinavien, Grönland, Alaska und Italien. In all diesen Ländern simulierte das internationale Team die Erwärmung mithilfe sogenannter Open-Top-Kammern, die in der Art von Mini-Gewächshäusern den Wind ab- und die Wärme einfangen. Die erhobenen Daten wurden mit Kontrolldaten aus nicht erwärmten Flächen verglichen.

Die weltweit durchgeführten Experimente ergaben bisher, dass speziell im Osten Sibiriens und in Kanada mit besonders starken Auswirkungen der Erderwärmung zu rechnen ist.

Forschen in Russlands Arktis

Christina Biasi leitete das dreiköpfige Forscherinnenteam, das Messungen und Simulationen in Sibirien durchführte. Zehn Mal reiste sie in den vergangenen 15 Jahren jeweils für mehrere Wochen in die russische Arktis, um ihre Feldforschung zu betreiben. Die Bedingungen seien dort oft herausfordernd. „Man lebt spartanisch, und die Organisation der Arbeit ist mühsam, aber mit Erfahrung machbar.“

»Die abgelegenen und extremen Umgebungen erfordern sorgfältige Planung. Trotz der harten klimatischen Verhältnisse und der teils schwierigen Logistik sind die Begegnungen mit den Einheimischen meist positiv. Die Menschen dort sind oft sehr gastfreundlich und hilfsbereit.«

Christina Biasi,

Ökologin, Uni Innsbruck

Ihr Team habe gut mit russischen Wissenschaftlern kooperiert, betont Biasi. Deren Schwerpunkt sei jedoch eher auf Bodenanalysen gelegen als auf den Treibhausgasen. Dennoch bedeute es einen großen Verlust für die Arktisforschung, dass eine solche Zusammenarbeit zurzeit nicht möglich sei: „Erstens liegt ein Hauptanteil der Arktis in Russland, und zweitens haben wir gezeigt, dass diese Ökosysteme sehr sensibel auf den Klimawandel reagieren.“

Die in den Tundragebieten durchgeführten Erwärmungsexperimente zeigten jedenfalls, dass sich die Atmung des Ökosystems aufgrund der erhöhten Stoffwechselaktivität in Boden und Pflanzen während der Vegetationsperiode um ganze 30 Prozent steigerte – um wesentlich mehr, als man in früheren wissenschaftlichen Schätzungen angenommen hatte. Diese Ergebnisse flossen in die Gesamtstudie des Großprojekts ein, die kürzlich im Journal Nature publiziert wurde und die bisher umfangreichste Meta-Analyse von Erwärmungsexperimenten darstellt.

Alpiner Permafrost im Visier

Für Christina Biasi werden Permafrostböden weiterhin Forschungsschwerpunkt bleiben. Die in Kitzbühel geborene Ökologin, die nach ihrer Promotion 14 Jahre lang als Assistenzprofessorin an der Universität Ostfinnland tätig war, kehrte vor zwei Jahren an ihre Heimatuniversität Innsbruck zurück. Künftig möchte sie sich auch dem alpinen Permafrost widmen. Was die internationalen Projekte betrifft, wird sie auch im nächsten Artikel in Nature Climate Change über die Langzeitmessergebnisse der Erwärmungsexperimente als Co-Autorin vertreten sein.

Lexikon

Permafrost bezeichnet einen Untergrund, der mindestens zwei Jahre ununterbrochen Temperaturen unter null Grad Celsius aufweist. Der Hauptfaktor für sein Vorkommen ist somit die Lufttemperatur.

Über dem Permafrost liegt eine bis zu mehrere Meter dicke Schicht, die jeden Sommer auftaut und im Winter wieder gefriert. 

Nach unten hin ist der Permafrostkörper durch geothermischen Wärmefluss aus dem Erdinneren begrenzt.

Lesen Sie mehr zu diesen Themen:


Dieser Browser wird nicht mehr unterstützt
Bitte wechseln Sie zu einem unterstützten Browser wie Chrome, Firefox, Safari oder Edge.