Unsichtbarem auf der Spur: Baumwurzeln in der zukünftigen Atmosphäre im Mittelpunkt

22.9.2022 Erhöhtes Kohlendioxid in der Atmosphäre führt dazu, dass Bäume mehr Ressourcen in die Entwicklung unterirdischer Wurzelsysteme stecken.

Dieser zusätzliche unterirdische Kohlenstofffluss ist ein wichtiger und oft übersehener Weg, wie die Natur auf künftige Treibhausgasemissionen reagieren wird.

In einer neuen Studie, die von den Universitäten Birmingham (Großbritannien) und Bergen (Norwegen) geleitet wurde, zeigen Forscher, dass atmosphärisches CO2, das in einem reifen Wald in Mengen gepumpt wird, die bis 2050 als Norm vorhergesagt werden, dazu führen wird, dass Bäume mehr und länger Wurzeln produzieren.

Die in Science of the Total Environment veröffentlichte Forschung wurde in der Freiluft-CO2-Anreicherungsanlage (FACE) durchgeführt, die vom Birmingham Institute of Forest Research (BIFoR) betrieben wird. Damit werden frühere Forschungsergebnisse erweitert, die zeigen, dass dieselben Bäume ihre Photosyntheserate unter erhöhten CO2-Bedingungen um bis zu einem Drittel erhöhen.

BIFoR FACE ist ein „Sci-Fi“-Wald, der ein Drittel des weltweit größten Experiments darstellt, das die Auswirkungen des globalen Wandels auf die Natur untersucht. Gemeinsam mit Schwesteranlagen in der Nähe von Sydney in Australien und Manaus im Amazonasgebiet wird daraus ein riesiges „Ökosystem-O-Scope“. An allen drei Stellen wird zusätzliches CO2 eingeführt, um zu zeigen, was bis 2050 voraussichtlich weltweit die Norm sein wird. Um die Natürlichkeit des Waldes zu erhalten, wird die CO2-reiche Luft durch einen „unsichtbaren Vorhang“ ohne Dach oder Wände hinzugefügt .

In der Studie sammelte ein Forschungsteam Tausende von Bildern von winzigen Baumwurzeln, manchmal weniger als einen Millimeter breit, die über zwei Jahre im BIFoR FACE-Wald erstellt wurden. Diese Bilder wurden verwendet, um ein mathematisches Bild der Geburt, des Wachstums und des Todes von Wurzeln in einem Eichenwald zu erstellen. Einige Bilder wurden von den Wurzeln an Ort und Stelle aufgenommen, wobei eine hochauflösende Kamera verwendet wurde, die in einem Satz langer Plexiglasröhren unter den Waldboden geschickt wurde. Andere Bilder stammen von Wurzeln, die mühsam aus Erdkernen herausgerissen wurden, die aus dem Experiment gewonnen wurden.

Professor Iain Johnston, der die Studie von Birmingham und dann von Bergen aus leitete, erklärt: „Es ist offensichtlich schwer zu sehen, wie diese Prozesse unter der Erde ablaufen. Aber eine Kombination aus innovativer Technik und sorgfältiger Feld- und Laborarbeit unseres Teams hat uns geholfen, dieses Verhalten neu zu beleuchten – und zu zeigen, wie sicher wir uns auf unsere Ergebnisse verlassen können.“

Mathematische Modellierung und Datenanalyse der Bilder, die am BIFoR und an der Universität Bergen durchgeführt wurden, kamen zu dem Schluss, dass unter den Bäumen, die in der kohlendioxidreichen Atmosphäre wachsen, immer längere Wurzeln auftauchen.

Clare Ziegler, beteiligte Forscherin aus Birmingham: „Diese Arbeit steht für ein großes Maß an Zusammenarbeit, von studentischen Freiwilligen bis zum BIFoR-Führungsteam. Die Forscher nutzten im Projekt diesen kooperativen Geist sowie die individuellen Stärken in Umweltwissenschaften, Biowissenschaften und mathematischer Modellierung, um ein Verständnis zu erlangen, das größer war als die Summe seiner Teile und mit einem disziplinären Ansatz nicht möglich gewesen wäre.“

Die Ergebnisse stützen weitere Beweise dafür, dass Bäume einen begrenzten Schutz gegen den durch fossile Brennstoffe verursachten Anstieg des Kohlendioxids und damit den Klimawandel bieten und möglicherweise weiterhin bieten, indem sie den Kohlenstoff absorbieren und speichern. Dies ist jedoch bei weitem kein ausreichender Schutz, um unsere Emissionen erheblich zu kompensieren.

Forscherin Angeliki Kourmouli sagt: „Wir nehmen den Boden normalerweise als selbstverständlich hin, aber er bildet einen entscheidenden Teil vieler Ökosysteme und spielt eine bedeutende Rolle bei der Kohlenstoffspeicherung. Zu verstehen, was unter der Erde vor sich geht, wenn der Wald nicht nur einem erhöhten CO2-Ausstoß ausgesetzt ist, sondern auch den zusätzlichen Belastungen des Klimawandels wie Extremwetter, gibt uns wirklich wichtige Einblicke in das, was wir in Zukunft erwarten können.“

Professor Rob MacKenzie, Gründungsdirektor von BIFoR, fügte hinzu: „Jetzt haben wir eindeutige Beweise dafür, dass der zusätzliche Kohlenstoff teilweise dazu verwendet wird, den Bäumen zu helfen, die nährstoffreiche Welt unter ihnen zu erkunden. Ich bin versucht zu sagen, dass die Wurzeln in der Atmosphäre der Zukunft lange leben und gedeihen, aber es wird weitere Jahre sorgfältiger Beobachtung erfordern, um sicher zu sein, dass dies tatsächlich der Fall ist.“