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23.12.2012

Wie Sträucher den positiven Klimaeinfluss von Mooren mindern

Peat moss and shrubs
Abb. 1: Langfristige Kohlenstoff-Akkumulation in Mooren ist mehr auf Torfmoose (rötlich) als auf Gefässpflanzen angewiesen.

Foto: Luca Bragazza / WSL

 
Peatland with shrubs
Abb. 2: Nur die Gesamtheit biogeochemischer Reaktionen zwischen Bodenorganismen und Gefässpflanzen kann die Ausdehnung kleiner Sträucher in Mooren in Abhängigkeit vom Klima erklären.

Foto: Luca Bragazza / WSL

 
Altitude gradient simulates climate change
Abb. 3: Durchschnittliche Temperatur von Torf (bei -5 cm und -10 cm) und durchschnittlicher Wassergehalt von Torf (zwischen -5 und -10 cm) während der Vegetationsperiode im May-October 2010 und 2011 in vier Mooren entlang eines Höhengradienten im ClimaBog-Experiment.

Grafik: Luca Bragazza / WSL

 

Eine Gruppe von Forschern der Eidg. Forschungsanstalt WSL und der EPFL hat erstmals beschrieben, warum die Moore langfristig ihre Rolle als wirksamster Kohlenstoffspeicher verlieren könnte. Dafür untersuchten sie die Mechanismen, die zur Verbuschung von Mooren führen. Es handelt sich dabei um  komplexe Wechselbeziehungen zwischen Pflanzen und Mikroorganismen. Die Erkenntnisse wurden heute in Nature Climate Change online publiziert.

Moore (Sumpfland, Torfmoore) gehören weltweit zu den besten Speichern von Kohlenstoff aus der Luft, und wirken so der Klimaerwärmung entgegen. Im Verlauf der letzten 30 bis 50 Jahre kamen die Torfmoose (Sphagnum), die beim Zerfall Torf produzieren, jedoch verstärkt durch Gefässpflanzen, hauptsächlich kleinere Sträucher, in Bedrängnis.


Wissenschaftler aus der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL und der Eidg. Technischen Hochschule EPFL in Lausanne beschreiben in einer neuen Studie zum ersten Mal, wodurch diese Vegetationsveränderung verursacht wird und warum Gefässpflanzen unter wärmeren Klimabedingungen besser gedeihen als Torfmoose (Sphagnum).

Die Resultate in Kürze

Die Forschergruppe unterzog vier Torfmoore in Höhenlagen zwischen 600 und 1900 m über eine Zeitspanne von drei Jahren einer genauen Beobachtung. Der gewählte Höhengradient spiegelt die bis zum Jahr 2050   erwarteten Klimaveränderungen für den Norden der Schweiz wider. Aufgrund Verbuschung und der Erhöhung der Bodentemperatur entlang des Höhengradienten nahmen die Abbauprodukte der Torfmoose, aus welchen Torf im Wesentlichen besteht, um 50% ab. 


Die Analysen zeigten, dass Gefässpflanzen die Verfügbarkeit von Stickstoff (einer der wichtigsten Pflanzennährstoffe) im Boden durch spezielle  chemische Verbindungen in ihren Blättern steigern können. Sie nutzen den Nährstoff, der ihnen durch eine Pilzsymbiose auf Wurzelebene (Mykorrhizen) vermittelt wird, für ihr Wachstum, und zwar umso mehr, je höher die Bodentemperatur ansteigt. Gleichzeitig geben Gefässpflanzen mit steigender Bodentemperatur mehr organische Substanzen durch ihre Wurzeln in den Boden ab, was  die Mikroorganismen im Boden zur Intensivierung ihrer Zersetzungsaktivität anregt.


Wenn weniger Torfmoose wachsen, steht weniger junger Torf zur Speicherung von Kohlenstoff aus der Luft zur Verfügung. Zusätzlich beschleunigt die gesteigerte Zersetzungsaktivität der Bodenorganismen den Abbau des alten Torfs. Auf diese Weise kann Kohlenstoff, der sonst Jahrtausende lang gebunden geblieben wäre, in die Atmosphäre entweichen. Diese Situation verheisst nichts Gutes für die künftige  Kohlenstoffspeicherkapazität von Torfmooren. Als Folge könnten Torfmoore sogar von Kohlenstoffspeichern zu Kohlenstoffquellen werden und so die Klimaerwärmung unterstützen anstatt sie zu bremsen. 

Torfmoore spielen eine zentrale Rolle für den Klimaschutz

Obwohl Torfmoore nur geschätzte 3% der Erdoberfläche bedecken, binden sie ungefähr 30% der organischen Bodensubstanzen, was ungefähr der Hälfte des Kohlenstoffdioxidgehalts in der Luft entspricht. Weltweit enthalten Torfmoore doppelt soviel Kohlenstoff wie die Biomasse der Wälder. Sie sind sozusagen Hotspots der Kolhlenstoffspeicherung und haben Jahrtausende lang zur Abkühlung des Klimas beigetragen, indem sie der Atmosphäre Treibhausgase entzogen haben.

In der Schweiz sind Torfmoore seit der Rothenturminitiative, die 1987 zu einem Bundesverfassungsartikel zum Schutz  der Torfmoore führte, für jedermann ein Begriff. 


In Torfmooren wird die Torfproduktion im Wesentlichen von einer eigenartigen Pflanzengruppe, den Torfmoosen (fachlich Sphagnum Moose) vorangetrieben, deren Abbauprodukte antibiotische Eigenschaften besitzen, welche die  Zersetzungstätigkeit der Bodenmikroorganismen hemmen. Zusätzlich begünstigt das üppige Wasservorkommen in Torfmooren nicht nur das Wachstum von Torfmoosen (die keine Wurzeln wie die Gefässpflanzen haben) sondern schafft auch anoxische  Bedingungen im Boden, die den Abbau von Torf weiter bremsen. Typische Torfmoorlandschaften werden von Torfmoosen geprägt.

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