Verborgenes Phosphor-Recycling sichert Wachstum des Amazonas-Regenwaldes trotz steigendem CO₂

Der Amazonas-Regenwald könnte seine wichtige Rolle als natürliche CO₂-Senke möglicherweise länger aufrechterhalten als bisher angenommen. Das geht aus Untersuchungen von Wissenschaftler*innen der Vrije Universiteit Amsterdam, des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie und anderer Forschungseinrichtungen hervor. Demnach verwerten Bäume in weiten Teilen des Regenwaldes den knappen Nährstoff Phosphor immer effizienter.

Die unterirdisch verborgene Wiederverwertung von Phosphor trägt dazu bei, dass der Wald weiterwächst, macht allerdings das Ökosystem gleichzeitig anfälliger für den Klimawandel.

Die in Global Change Biology veröffentlichte Studie basiert auf jüngsten Experimenten, die gezeigt haben, dass Bäume im Amazonasgebiet ihre Wurzelstrategien anpassen, wenn die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre steigt. „Wir wollten wissen was passiert, wenn sich diese Anpassungen über Jahrzehnte hinweg fortsetzen und den gesamten Amazonas-Regenwald betreffen“, sagt die Erstautorin und Systemökologin Katrin Fleischer.

Phosphor als entscheidender Faktor

Mithilfe eines innovativen Ökosystemmodells, das von den Autoren am Max-Planck-Institut für Biogeochemie entwickelt wurde, simulierten die Forscher wie Phosphor zwischen Boden, Mikroorganismen und Pflanzen zirkuliert. Im Gegensatz zu den meisten Biosphärenmodellen werden in diesem Modell Bodenmikroorganismen und der Phosphorkreislauf explizit berücksichtigt – zwei entscheidende Faktoren für das Wachstum tropischer Wälder. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht alle Waldökosysteme im Amazonasbecken gleich reagieren: Wälder auf phosphorreichen Böden können weitgehend die vorhandenen Vorräte im Boden nutzen. In phosphorarmen Gebieten verläuft der Prozess anders: Bäume investieren dort mehr in die Phosphoraufnahme und Bodenmikroorganismen setzen Phosphor aufwändiger aus organischem Material frei. Dadurch wird derselbe limitierte Phosphor immer wieder recycelt.

„In den nährstoffärmsten Wäldern wird im Durchschnitt alle drei Jahre eine Phosphormenge, die dem gesamten Phosphorvorrat des Ökosystems entspricht, vollständig recycelt. Dieser schnelle Kreislauf ermöglicht es den Wäldern, trotz fehlender neuer Nährstoffzufuhr weiter zu wachsen“, sagt Mitautor Lin Yu von der Universität Hamburg. Diese erhöhte Aufnahme hat jedoch ihren Preis: Bäume müssen mehr in schnell wachsende Wurzelsysteme investieren, um Phosphor aufzunehmen. „Das bedeutet, dass bei gleicher Kohlenstoffaufnahme weniger in der oberirdischen Biomasse gespeichert wird, was die langfristige Kohlenstoffspeicherung einschränkt“, erklärt Prof. Sönke Zaehle, leitender Autor der Studie und Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie.

Klimastörungen sind ein Problem

Da Waldökosysteme aufgrund des steigenden CO₂-Gehalts in der Atmosphäre zunehmend auf einen effizienten Phosphorkreislauf angewiesen sind, können Störungen wie anhaltende Dürren oder andere Klimaextreme diesen Kreislauf unterbrechen. Wenn Nährstoffe langsamer oder weniger effizient zu den Bäumen zurückgelangen, werden Wälder anfälliger für Stress. Das verringert letztlich ihre Fähigkeit zur CO₂-Aufnahme. Die Studie macht deutlich, dass die Zukunft des Amazonas als Kohlenstoffsenke nicht nur vom steigenden CO₂-Gehalt abhängt, sondern auch von der Fähigkeit des Waldes, Nährstoffe im Ökosystem zu recyclen. Um vorherzusagen, wie tropische Wälder auf den Klimawandel reagieren werden, ist das Verständnis dieser verborgenen unterirdischen Prozesse unerlässlich.

Im nächsten Schritt werden die Modellvorhersagen anhand von Messungen aus dem AmazonFACE-Experiment überprüft. Bei diesem Experiment sind Teile des Amazonas-Regenwaldes über viele Jahre hinweg erhöhten CO₂-Konzentrationen ausgesetzt. Das Experiment soll aufklären helfen, ob der Wald mithilfe der unterirdischen Recyclingmechanismen auch bei weiter steigenden CO₂-Konzentrationen und immer häufiger auftretenden Klimaextremen, wie Dürren, weiterhin wachsen kann.

[Diese Pressemitteilung wurde mit Genehmigung der VU Amsterdam adaptiert.]