Trockengebiete nehmen etwa 40 Prozent der Landoberfläche der Erde ein und spielen eine entscheidende Rolle im globalen Austausch von Kohlenstoff zwischen Land und Atmosphäre. In diesen Ökosystemen ist der Großteil des Kohlenstoffs im Boden gespeichert, jedoch gibt es wenig Wissen über die Stabilität und Beständigkeit dieses Kohlenstoffs bei Veränderungen des Klimas und der Vegetation. Eine aktuelle Studie des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie hat nun gezeigt, dass organischer Kohlenstoff in den Oberböden trockener Regionen viel älter ist als zuvor angenommen, mit einem durchschnittlichen Alter von etwa 2.000 Jahren.
Die Forschung ergab, dass, wenn trockene Böden befeuchtet werden, selbst alter Kohlenstoff von Mikroben abgebaut und als CO₂ freigesetzt wird. Diese Ergebnisse sind von Bedeutung für die Vorhersagen über die Dynamik des organischen Kohlenstoffs in den globalen Trockengebieten, insbesondere angesichts der schnellen Veränderungen durch Klima- und Landnutzungswandel. Trockengebiete sind nicht nur die größten natürlichen Ökosysteme auf der Erde, sondern beherbergen auch fast 40 Prozent der Weltbevölkerung, die zunehmend unter dem Druck von Landnutzungsänderungen leidet.
Ein kürzlich veröffentlichtes Assessment des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) hebt hervor, wie wichtig es ist, die potenziellen Entwicklungen von Trockengebieten unter zukünftigen Klima- und Landnutzungsszenarien zu verstehen. Eine nachhaltige Entwicklung in diesen Regionen erfordert ein mechanistisches Verständnis der biogeochemischen Prozesse in den Ökosystemen, wobei der Kohlenstoffkreislauf von besonderem Interesse ist. Trotz der allgemein niedrigen Kohlenstoffkonzentrationen in Trockengebieten hält der große Flächenanteil dieser Böden ein beträchtliches Reservoir an organischem Kohlenstoff.
Die Forscher führten Radiokohlenstoffmessungen durch, um das Alter und die Umsatzzeiten des organischen Kohlenstoffs im Boden zu quantifizieren. Während Radiokohlenstoffmessungen in feuchten und bewaldeten Ökosystemen weit verbreitet sind, ist die Verfügbarkeit solcher Daten für Trockengebiete überraschend gering. Dr. Jianbei Huang, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, betont, dass diese Wissenslücke die Fähigkeit einschränkt, wie lange Trockengebiets-Böden Kohlenstoff speichern und freisetzen.
Um diese Lücke zu schließen, analysierte Hui Wang, Doktorand und Erstautor der Studie, den Radiokohlenstoff in organischer Substanz des Bodens sowie in dem aus Böden freigesetzten CO₂. Dies war möglich durch Proben, die von einem internationalen Team an 97 Trockengebietstandorten auf sechs Kontinenten gesammelt wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass der in diesen Böden gespeicherte organische Kohlenstoff im Durchschnitt über 2.000 Jahre alt war, während der freigesetzte Kohlenstoff als CO₂ etwa 500 Jahre alt war – deutlich älter als vorherige Modelle vorhersagten.
Die Forscher untersuchten auch, welche Faktoren das Alter des Kohlenstoffs im Boden und den freigesetzten CO₂ beeinflussen. Es stellte sich heraus, dass die Aridität, die Produktivität der Pflanzen und die Menge des im Boden gespeicherten organischen Kohlenstoffs einen starken Einfluss auf das Alter des Kohlenstoffs hatten. Wang erklärt, dass in Trockengebieten die Wasserverfügbarkeit wichtiger ist als die Temperatur, da Wasser das Pflanzenwachstum und somit die Zufuhr von neuem Kohlenstoff in die Böden steuert.
Die Erkenntnisse dieser Studie haben weitreichende Implikationen für die zukünftige Entwicklung von Trockengebieten unter dem Einfluss des Klimawandels und der Landnutzungsänderungen. Dr. Huang weist darauf hin, dass, wenn Trockengebiete durch den Klimawandel trockener werden, Kohlenstoff möglicherweise länger im Boden verbleibt, aber die Böden weniger in der Lage sein könnten, zusätzlichen Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufzunehmen. Professor Susan Trumbore ergänzt, dass Maßnahmen zur Verbesserung der Kohlenstoffzufuhr durch Vegetation, wie das Pflanzen von Bäumen, den Böden helfen können, mehr Kohlenstoff zu speichern, aber auch den Kohlenstoffkreislauf beschleunigen und die Fähigkeit der Böden zur Kohlenstoffspeicherung im Laufe der Zeit verringern könnten.
Insgesamt zeigt diese Forschung, wie wichtig internationale Zusammenarbeit in der
