Atombombentests verraten Kohlenstoffalter

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Eine weitere Möglichkeit, neuen von altem Kohlenstoff zu unterscheiden ist ein weiteres Isotop des Kohlenstoffs, das 14C. Diese radioaktive Atomvariante hat natürlicherweise einen bestimmten Anteil im Kohlenstoff. Allerdings können bestimmte Ereignisse und Prozesse diesen Anteil verändern.

Atombombentest in der Südsee: Explosionen wie diese hinterließen messbare Spuren in der Isotopenverteilung des Kohlenstoffs © US Air Force

So erzeugten die oberirdischen Atombombentests in den 1960er-Jahren Zerfallsprodukte, die den 14C-Gehalt im CO2 der Luft auf das Doppelte erhöhten. Diese Anreicherung gelangte über die Pflanzen auch in den Boden, wo sie bis heute nachweisbar ist. Ein Vergleich der 14C-Konzentrationen in Bodenproben eines Standorts, die vor und nach den Atombombentests genommen wurden, zeigt daher, wie schnell und in welchem Umfang der alte Kohlenstoff in Bodenproben durch neuen ersetzt wurde.

Erstaunlich aktives Reservoir in der Tiefe

Mithilfe dieser 14C-Bestimmung stellten Susan Trumbore, Direktorin am Jenaer Max-Planck-Institut, und ihre Kollegen unter anderem fest, dass der Kohlenstoff in tieferen Bodenschichten sich sehr viel stärker verändert und am Kohlenstoffkreislauf teilnimmt als bisher angenommen. „Obwohl die Mehrheit der Wurzeln, Pflanzenausscheidungen und mikrobiellen Aktivität in den oeren 20 Zentimetern Boden liegen, gibt es klare Belege dafür, dass ein aktiver Kreislauf bis hinab an die Spitzen der Pflanzenwurzeln reicht“, erklärt die Forscherin 2009 in einer Veröffentlichung.

Bis in die Tiefe der Wurzelspitzen wird noch aktiv Kohlenstoff umgesetzt © Diana Connolly/ CC-by-sa 2.0 us

Das aber bedeute, dass diese kleinen, tiefen Reservoire, wenn man große Flächen und lange Zeiträume betrachte, erhebliche Kohlenstoffflüsse erzeugen können. „Bisherige Modelle basieren auf den oberen 20 Zentimeter des Bodens, sie könnten daher die Reaktion des Bodenkohlenstoffs auf das Klima oder eine Veränderung der Landnutzung signifikant unterschätzen“, so Trumbore.

Und noch eine Erkenntnis haben die Max-Planck-Forscher bereits aus ihren Untersuchungen gewonnen: Insgesamt nimmt das mittlere Kohlenstoffalter mit der Bodentiefe deutlich zu – je tiefer man hinabgeht, desto länger ist auch der Kohlenstoff bereits im Boden gebunden. Dafür ist vor allem der an Minerale gebundene Kohlenstoff verantwortlich, der im Unterboden deutlich älter ist als der freie, ungebundene Kohlenstoff. Die Änderung des mineralgebundenen Kohlenstoffalters mit der Tiefe scheint dabei von der Menge und Mobilität des gelösten organischen Kohlenstoffs im Boden abhängig zu sein. Weitere Experimente sollen zeigen, unter welchen Umständen der alte mineralisch gebundene Kohlenstoff wieder mobilisiert und abgebaut werden kann.