Muttererde bedroht Mutter Erde

08.11.2007

Die Schichten nahe der Erdoberfläche enthalten mehr Kohlenstoff als Erdatmosphäre und Biomasse zusammengenommen. Bleibt dieses Reservoir auch bei Klimaveränderungen stabil?

Man muss nicht tief graben, um auf einen ungeheuren Vorrat an Kohlenstoff zu stoßen: Die Bodenschichten bis drei Meter Tiefe enthalten, das haben Forscher schon zur Jahrtausendwende berechnet, mehr davon als die Atmosphäre (in Form von Kohlendioxid) und die Biomasse der Erde (in Form organischer Kohlenstoff-Verbindungen) zusammen. Was da direkt unter unseren Füßen vergraben ist, besteht vor allem aus Verfallsprodukten der Biomasse, die sich hier über sehr lange Zeit angereichert haben. Wie jeder organische Stoff, sind auch diese unterirdischen Deponien vor Zerfall und Zersetzung durch Mikroorganismen nicht sicher - das Ergebnis ist Kohlendioxid, das den entsprechenden Gehalt der Luftschichten weiter erhöht.

Die Klimaforscher haben sich lange gefragt, wie sich die zunehmende Erderwärmung auf diese Prozesse auswirkt. Steigern sie die Aktivität und Effizienz der Abbautätigkeit der Mikroben? Im Wissenschaftsmagazin Nature gibt ein Forscherteam des französischen nationalen Landwirtschafts-Forschungsinstituts (INRA) jetzt zumindest Teilentwarnung. Die Wissenschaftler untersuchten Flächen in den Bergen des Massif Central auf ihre vertikale Struktur. Die Gebiete sind seit mehr als 50 Jahren grasbewachsen, ursprünglich aber, vor 2000 Jahren, war dies die Heimat großer Walnusswälder. Die Kohlenstoffvorräte, die die Wissenschaftler hier im Boden fanden, sind vor allem Reste dieser großen Wälder.

Über drei Viertel des im Boden gebundenen Kohlenstoffs fanden sich in Tiefen von mehr als zwanzig Zentimetern. Nur die Oberflächenschicht war von erst jüngst abgelagerten Kohlenstoffverbindungen dominiert, die im Mittel über 300 Jahre alt waren. In den unteren Bodenschichten hingegen herrschten C-Methusalems vor, die durchschnittlich über 2500 Jahre alt waren, ermittelt anhand des Gehalts radioaktiver Kohlenstoff-Isotope. Offenbar nimmt die chemische Aktivität mit der Tiefe rasch ab. Das hat seine Gründe nicht in der chemischen Zusammensetzung der Kohlenstoff-Verbindungen - im Massenspektrografen war diese für bodennahe und bodenferne Proben weitgehend ähnlich.

Gefährliche neue landwirtschaftliche Techniken?

Es muss also eine andere Ursache für die verringerte Ersetzungsrate geben (die insofern die Voraussetzung für die erdgeschichtliche Stabilität dieser C-Deponien bildet). Die Forscher vermuten, dass der Kohlenstoff in den tieferen Schichten mit dem dort höheren Mineraliengehalt derart gebunden ist, dass die zersetzenden Mikroorganismen darauf keinen Zugriff haben. Allerdings kann dies nicht die einzige Ursache für die chemische Stabilität sein - die Mineralienverbindungen des Kohlenstoffs müssten dazu, berechneten die Forscher, zehnmal stabiler sein. Ein zweiter Grund könnten demnach die in der Tiefe schlechteren Lebensbedingungen für die Mikroben sein. Mangelnden Sauerstoffgehalt konnten die Wissenschaftler im Experiment schnell als ursächlich ausschließen. Offenbar benötigen die Winzig-Organismen aber auch frischen Kohlenstoff als Nahrung, wie er bei der Verrottung von Pflanzen entsteht.

Tatsächlich erhöhte sich im Versuch die Zerfallsrate in den tiefen Bodenschichten, wenn die Forscher hier künstlich Zellulose zuführten. Die Entwarnung der Wissenschaftler ist insofern nur eine Teilentwarnung: Höhere Temperaturen und Feuchtigkeit beeinträchtigen die Stabilität des im Boden gebundenen Kohlenstoffs zwar nicht. Aber neue landwirtschaftliche Techniken, etwa das Tiefpflügen oder der Einsatz besonders tief wurzelnder Pflanzen, wie er in Trockengebieten gefördert wird, könnten die Vorräte in der Muttererde aufbrechen und der Atmosphäre zuführen.

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