Eine neue Studie zeigt, dass der Klimawandel signifikante Veränderungen im Hitzeschutz von Bäumen im zentralen Amazonas-Regenwald mit sich bringt, was wiederum die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre beeinflusst. Diese Forschungsarbeit, durchgeführt von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena und des Nationalen Instituts für Amazonasforschung (INPA) in Brasilien, wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications Earth & Environment veröffentlicht.
Die zentralen Erkenntnisse der Studie deuten darauf hin, dass steigende Temperaturen die Emission von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) aus den Blättern der Bäume erhöhen. Zu diesen Verbindungen gehören hochreaktive Stoffe wie Monoterpene und Sesquiterpene. Interessanterweise zeigen laubabwerfende Bäume eine deutliche Zunahme dieser Emissionen im Vergleich zu immergrünen Baumarten. Diese verstärkten VOC-Emissionen führen zu einem erhöhten Kohlenstoffverlust aus dem Ökosystem in die Atmosphäre, was weitreichende Folgen für den Kohlenstoffkreislauf und die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre haben könnte.
Der Amazonas-Regenwald spielt eine entscheidende Rolle als Kohlenstoffspeicher und ist gleichzeitig die größte natürliche Quelle für biogene VOCs weltweit. Diese Gase werden von Pflanzen produziert, um sich vor verschiedenen Stressfaktoren zu schützen, darunter oxidative Schäden und Fressfeinde. In der Atmosphäre reagieren VOCs schnell mit anderen Gasen, was die Bildung von Aerosolen und Wolken beeinflusst und somit das regionale Klima sowie die Niederschlagsmuster verändert.
Um die Auswirkungen der Klimaerwärmung auf die VOC-Emissionen zu untersuchen, führten die Wissenschaftler Messungen am Amazon Tall Tower Observatory (ATTO) durch. Dort analysierten sie die Emissionen von VOCs unter verschiedenen Temperaturbedingungen und untersuchten gleichzeitig die physiologischen Merkmale der Bäume, die mit der Photosynthese und der Hitzetoleranz in Verbindung stehen. Die Forscher verglichen zwei ökologische Gruppen: immergrüne Bäume und laubabwerfende Bäume.
Laubabwerfende Bäume verlieren einmal jährlich während der Trockenzeit ihre Blätter, was in tropischen Regenwäldern nur für einen kurzen Zeitraum von etwa einem Monat geschieht. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass bei höheren Temperaturen die Emission von VOCs ansteigt, wobei sich das Emissionsmuster von Isopren zu den reaktiveren Monoterpenen und Sesquiterpenen verschiebt. Dies war insbesondere bei laubabwerfenden Arten ausgeprägt. Diese chemischen Verbindungen sind besonders reaktiv und haben das Potenzial, atmosphärische Prozesse stark zu beeinflussen.
Ein bemerkenswerter Aspekt der Studie ist die unterschiedliche Anpassungsfähigkeit der Baumarten an Hitzestress. Laubabwerfende Bäume, die Isopren abgeben, zeigen höhere Photosyntheseraten, was darauf hinweist, dass sie auf die schützenden Eigenschaften der VOCs angewiesen sind. Im Gegensatz dazu weisen immergrüne Bäume ohne Isopren eine höhere Stomatadurchlässigkeit auf, was eine Kühlung durch Verdunstung ermöglicht und ihre Hitzetoleranz stabiler macht. Dies deutet auf unterschiedliche Strategien der Bäume hin, um sich an die Herausforderungen des Klimawandels anzupassen.
Die Ergebnisse dieser Forschung sind besonders relevant, da sie darauf hinweisen, dass Bäume ihre Schutzstrategien anpassen können. Sogar immergrüne Arten könnten unter Stressbedingungen ihre Blätter abwerfen. Angesichts der prognostizierten steigenden Temperaturen und häufigeren Hitzewellen besteht die Möglichkeit, dass die Amazonas-Wälder zunehmend laubabwerfend werden, was mit einer Erhöhung der VOC-Emissionen einhergehen könnte.
Die Wissenschaftler testeten auch, inwieweit die Berücksichtigung der Blattwechselstrategien die Genauigkeit von Vorhersagemodellen für Isoprenemissionen verbessern kann. Herkömmliche Modelle neigen dazu, die Isoprenemissionen zu überschätzen. Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass Modelle, die an phänologische Parameter angepasst sind und auf Feldmessungen basieren, realistischere Schätzungen liefern.
Zusammenfassend zeigen die Erkenntnisse, dass der Klimawandel die Kohlenstoffspeicherung in den Bäumen des Amazonasgebietes verändern könnte, und zwar durch die Menge und Art der freigesetzten VOCs. Da diese Emissionen die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre, die Aerosolbildung, die Wolkenentwicklung und den Kohlenstoffkreislauf
