Wenn es sehr feucht und sehr warm ist, herrschen optimale Bedingungen für die Bodenbildung: Mikroorganismen laufen zur Höchstform auf und die chemische Verwitterung ist kaum zu bremsen. Je nach Klima verläuft daher die Bodenentwicklung in völlig unterschiedlicher Geschwindigkeit ab. Doch nun haben Forscher überraschend herausgefunden, dass auch umgekehrt der Boden einen großen Einfluss auf das Klima hat. Denn insbesondere der humose Oberboden speichert enorme Mengen Kohlendioxid, das als Treibhausgas zu den Hauptverursachern des derzeitigen Klimawandels zählt.
„Global betrachtet enthalten die Böden vier mal so viel Kohlenstoff wie die Atmosphäre, die Hälfte davon in Form von organischer Materie“, berichtet Jim Amonette vom amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory (PNL). Durch die landwirtschaftliche Bodenbearbeitung verlieren die Böden allerdings im Extremfall wieder bis zu einem Drittel des gebundenen Kohlenstoffs. Noch vor wenigen Jahrzehnten, so Amonette, wurde auf diese Weise sogar mehr Kohlenstoff freigesetzt als durch die Verbrennung fossiler Energieträger – nicht ohne Folgen für das Klima.
Kohlenstoffspeicher wieder auffüllen
Eben dieses Wissen soll nun den Spieß herumdrehen. „Diese kohlenstoffarmen Böden stellen ein gewaltiges potenzielles Reservoir dar, das dazu beitragen kann, den Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids zu verlangsamen“, so der Chemiker Amonette. „Die Menge des pro Jahr in den Boden aufgenommenen Kohlenstoffs ist unglaublich. Heute wird 99 Prozent davon als Kohlendioxid von der Bodenoberfläche wieder abgegeben. Wenn wir den Anteil des im Boden verbleibenden Kohlenstoffs nur um ein kleines Bisschen erhöhen könnten, würde das einen großen Unterschied bedeuten.“
Erreichen wollen dies die Forscher mithilfe des Enzyms Tyrosinase, das die Umwandlung des Kohlenstoffs aus abgestorbenen Pflanzenteilen in so genannte humische Polymere beschleunigt. „Weil humische Polymere weniger leicht durch Mikroorganismen abgebaut werden als ihre Vorläufermoleküle, können sie über Jahrzehnte, wenn nicht gar Jahrhunderte erhalten bleiben“, erklärt Amonette. Noch stecken die Versuche in den Kinderschuhen, mithilfe des Enzyms eine künstliche Kohlendioxidsenke im Boden zu erzeugen. Doch erste Labor-Versuche mit Flugasche als Katalysator der Humusbildung verliefen bereits viel versprechend.
Teufelskreis Klimaerwärmung
Diese Art Experimente erscheint umso dringlicher, als dass Böden mit den zukünftig steigenden Temperaturen auch zusätzliche Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid freisetzen könnten. So lautet zumindest das Ergebnis einer neuen internationalen Studie vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, der Universität Bristol, England, und des Nationalen Zentrums für Atmosphärenforschung in Boulder, USA.
Bislang hatte man angenommen, dass die Mikroorganismen im Boden den Kohlenstoff auch bei steigenden Temperaturen in nahezu konstanten Raten freisetzen würden. Doch anscheinend bezieht sich diese Prognose nur auf einen kleinen Teil der organischen Verbindungen, die bislang sehr leicht zu erforschen war. Doch neben diesen zuckerähnlichen und sehr labilen Komplexen gibt es die kohleartigen und vergleichsweise stabilen Verbindungen, die sogar rund 90 Prozent des Bodenkohlenstoffs ausmachen und für Mikroorganismen nur schwer abbaubar sind. Doch die Abbaugeschwindigkeit dieser Stoffe könnte sich mit einer Erhöhung der Umgebungstemperatur rapide erhöhen.
Sollte sich dadurch tatsächlich die Zufuhr des Kohlendioxids aus dem Boden in die Atmosphäre erhöhen, so würde dies die Klimaerwärmung zusätzlich beschleunigen und vermutlich einen Teufelskreis in Gang setzen. Die Wissenschaftler arbeiten nun daran, ihre Ergebnisse in die komplexen Modellberechnungen der Klimaforschung einzubauen.
Stand: 22.07.2005
