Ein Forschungsteam der Universität Tübingen hat sich intensiv mit den Veränderungen der Vegetation auf aufgetautem Permafrostboden in Nordschweden beschäftigt und deren Auswirkungen auf die Emission von Treibhausgasen untersucht. Die Region, die als Stordalen bekannt ist, ist ein Beispiel für das Phänomen des Permafrostauftauens, das durch den Klimawandel verstärkt wird. Die Ergebnisse dieser Studie, die in der Fachzeitschrift „Global Change Biology“ veröffentlicht wurde, zeigen, wie sich die Pflanzengemeinschaften in dieser sensiblen Ökoregion verändern und welche Konsequenzen dies für die Treibhausgasbilanz hat.
Im Rahmen der Untersuchung wurde festgestellt, dass die Zusammensetzung der Pflanzenwelt in den betroffenen Gebieten einen signifikanten Wandel durchläuft. Langsam wachsende Sträucher, die an die kalten Bedingungen des Permafrosts angepasst sind, werden zunehmend von schnell wachsenden Gräsern verdrängt. Obwohl diese Gräser in der Lage sind, mehr Kohlendioxid (CO2) zu binden als die vorherigen Pflanzenarten, führen sie gleichzeitig zu einer erhöhten Methanemission. Methan ist ein Treibhausgas, das in seiner Wirkung auf das Klima deutlich stärker ist als Kohlendioxid.
Die Forscher, angeführt von Professorin Marie Muehe und Professor Andreas Kappler, haben sich das Ziel gesetzt, die Wechselbeziehungen zwischen den Pflanzen und den feuchten Böden unter verschiedenen jahreszeitlichen Bedingungen zu quantifizieren. Im Fokus stand das Permafrost-Torfmoor von Stordalen, wo das Forschungsteam den Einfluss der Pflanzen auf die Emission von Treibhausgasen genau untersucht hat.
Die Studie beschreibt, dass die typischen Torfhügel des Stordalen-Moors relativ trocken sind, da das Wasser über eine unterliegende Eisschicht abfließen kann. Mit dem Auftauen dieser Bodeneisschicht wird dieser Abfluss gestört, was zu einer Veränderung der Feuchtigkeitsverhältnisse führt. Die ursprünglich trockenen Torfhügel wandeln sich in feuchtere Moore und schließlich in nasse Marschen. In diesen nassen Bedingungen gedeihen die an das Permafrost angepassten Sträucher nicht mehr. Stattdessen breiten sich Torfmoose aus, die schließlich von schnell wachsenden Gräsern wie Wollgräsern und Seggen abgelöst werden.
Im Rahmen der Studie wurde der Stoffwechsel im Wurzelbereich der verschiedenen Pflanzenarten systematisch erfasst. Über die gesamte Wachstumsperiode hinweg wurden die natürlichen Wurzelausscheidungen und die resultierenden Treibhausgase zu bestimmten Zeitpunkten gemessen. Dabei flossen zahlreiche Faktoren der Bodenchemie in die Analysen ein. Die Ergebnisse zeigen, dass die Gräser in den aufgetauten Mooren und Marschen die saisonale Dynamik der Stoffumsätze und Treibhausgasemissionen maßgeblich beeinflussen. Mit fortschreitendem Auftauen des Permafrosts können diese Pflanzen nicht nur mehr Kohlenstoff freisetzen, sondern fördern auch aktiv die Methanemission.
Im Früh- und Hochsommer, von Juni bis August, speichern die Gräser große Mengen an Kohlendioxid. Doch im Verlauf der Wachstumsperiode nehmen die Methanemissionen zu, wobei die höchsten Werte in der Regel im Spätsommer auftreten. Die Gesamtemissionen übertreffen die positiven Effekte der CO2-Speicherung bei Weitem. Zudem geben die Gräser im Herbst durch reduzierte Fotosyntheseaktivität und absterbendes Pflanzenmaterial Kohlendioxid ab, was die Treibhausgasemissionen insgesamt erhöht.
Die Ergebnisse dieser Studie verdeutlichen, dass Permafrostböden beim Auftauen zur Kohlenstoffquelle werden. Die Gräser könnten diesen Kohlenstoffausstoß zum Ende der Wachstumsperiode weiter steigern. Dies hat weitreichende Implikationen für die globale Klimabilanz, da Permafrostböden fast die Hälfte des weltweit im Boden gebundenen Kohlenstoffs speichern. Die Erkenntnisse legen nahe, dass die pflanzenbedingten Prozesse im Jahresverlauf dazu führen können, dass sich auftauende Permafrostregionen schneller von einer Kohlenstoffsenke zu einer Kohlenstoffquelle wandeln, als bisher angenommen.
Professorin Dr. Karla Pollman, Rektorin der Universität Tübingen, hebt hervor, dass das Verständnis der Prozesse in empfindlichen Ökosystemen wie den Permafrostgebieten entscheidend ist, um den Klimawandel effektiv zu bekämpfen. Das Wissen über die Rolle der Böden im globalen Kohlenstoffkreislauf
