Eine aktuelle Untersuchung des Max-Planck-Instituts für Chemie befasst sich mit der Reaktion des Amazonas-Regenwaldes auf die extremen Dürrebedingungen während des El-Niño-Ereignisses 2023–2024. Diese Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature Communications Earth & Environment, zeigt, wie der tropische Wald in Brasilien chemisch auf Stress reagiert und diese Anpassungen auch über den Zeitraum der Dürre hinaus aufrechterhält.
Im Verlauf des El-Niño-Ereignisses, das als das schwerste in der Geschichte des Amazonasbecken gilt, wurde eine signifikante Veränderung in der chemischen Kommunikation des Waldes festgestellt. Die Emissionen von Sesquiterpenen, einer Gruppe flüchtiger organischer Verbindungen (BVOCs), stiegen während dieser kritischen Phase um beeindruckende 122 Prozent. Im Gegensatz dazu blieben die Werte von Isopren und Monoterpenen nahezu konstant. Diese Sesquiterpene fungieren als Stresssignale und Schutzstoffe, die der Wald produziert, um sich gegen die Belastungen von Hitze und Trockenheit zu wappnen. Ein bekanntes Beispiel für ein Sesquiterpen ist Caryophyllen, das in Gewürznelken und schwarzem Pfeffer vorkommt.
Besonders überraschend war die Entdeckung, dass die Bäume in der Regenzeit nach der Dürre spezielle, weniger flüchtige Alkohole freisetzten. Dazu gehören Verbindungen wie Beta-, Alpha- und Gamma-Eudesmol, die darauf hindeuten, dass der Wald auf oxidativen Stress reagiert, der durch die biochemischen Schäden verursacht wird, die Hitze und Wassermangel in den Pflanzenzellen anrichten. Diese veränderten Emissionen blieben auch lange nach dem Ende der Dürre bestehen, was auf eine nachhaltige Anpassung des Waldes hinweist.
Joseph Byron, der Erstautor der Studie, betont, dass die veränderte chemische Zusammensetzung der Luft während schwerer Dürreperioden ein grundlegendes Umdenken im Stoffwechsel des Waldes widerspiegelt. Der Wald versucht aktiv, die negativen Auswirkungen des extremen Trockenstresses zu mildern. Jonathan Williams, der Projektleiter, führt weiter aus, dass zwischen den El-Niño-Ereignissen, die alle zwei bis sieben Jahre auftreten, der Regenwald Zeit hat, zu seinem ursprünglichen Emissionsprofil zurückzukehren. Allerdings deuten Klimamodelle darauf hin, dass solche extremen Wetterereignisse in Zukunft häufiger und intensiver auftreten könnten. Dies könnte dazu führen, dass die veränderten Emissionen zu einem dauerhaften Zustand werden, was erhebliche Auswirkungen auf die Atmosphäre über dem Regenwald haben könnte.
Die Forschungsergebnisse basieren auf umfangreichen Luftproben, die vom Amazon Tall Tower Observatory (ATTO) in Brasilien entnommen wurden. In einer Höhe von 23 Metern über dem Kronendach des Regenwaldes sammelte das Forschungsteam alle eineinhalb bis drei Stunden Proben der Waldluft. Diese Proben wurden anschließend im Labor in Mainz mit Hilfe von Gaschromatographie und Massenspektrometrie analysiert, um die enthaltenen chemischen Verbindungen zu identifizieren.
Die Untersuchung ist eine Fortsetzung früherer Arbeiten des Teams, das bereits spezifische Spiegelmoleküle als chemische Stressindikatoren im Amazonas-Regenwald identifiziert hatte. Diese aktuelle Studie erweitert unser Verständnis darüber, welche reaktiven flüchtigen Verbindungen der Wald in Zeiten extremer klimatischer Belastungen gezielt produziert, um seine Abwehrmechanismen zu stärken.
Angesichts des Klimawandels wird es zunehmend wichtig, die chemischen Reaktionen des Regenwaldes zu verstehen. Prognosen zeigen, dass El-Niño-Ereignisse in Zukunft intensiver und länger andauern werden. Die Verschiebung hin zu reaktiveren chemischen Verbindungen könnte nicht nur die Atmosphärenchemie über dem Regenwald nachhaltig beeinflussen, sondern auch die Widerstandsfähigkeit des gesamten Ökosystems gefährden.
Das ATTO-Projekt, das 2009 ins Leben gerufen wurde, ist eine deutsch-brasilianische Kooperation, die von mehreren Institutionen, darunter das Max-Planck-Institut für Biogeochemie und das Max-Planck-Institut für Chemie, geleitet wird. Die Forschung wird von verschiedenen brasilianischen und deutschen Förderorganisationen unterstützt.
Die Erkenntnisse aus dieser Studie sind entscheidend für das künftige Verständnis der ökologischen Dynamik des Amazonas-Regenwaldes und seiner Fähigkeit, sich an die Herausforderungen des Klimawandels anzupassen.
