Bäume im Amazonasgebiet tauschen ständig Gase mit der Atmosphäre aus. Doch sie sind nicht allein. Unter dem Blätterdach setzen Böden und Laub auf dem Waldboden ständig wichtige Gase frei und nehmen sie wieder auf. Sie tauschen Kohlendioxid, Methan und eine Vielzahl anderer Verbindungen aus. Dazu gehören biogene flüchtige organische Verbindungen (BVOCs) – leichte Moleküle auf Kohlenstoffbasis, die die Luftchemie und das Klima beeinflussen. Trotz ihrer Bedeutung wissen wir immer noch überraschend wenig über BVOC- und Methanflüsse aus Böden und Laub. Und noch weniger wissen wir darüber, wie sich diese Flüsse je nach Waldtyp und Umweltbedingungen im Amazonasgebiet unterscheiden.
Um mehr darüber zu erfahren, untersuchten Débora Pinheiro-Oliveira und ihre Kolleg*innen, wie Waldtyp und Umweltbedingungen die Flüsse von BVOCs und Methan in der Boden-Laub-Schicht beeinflussen. Dazu konzentrierten sie sich auf drei gegensätzliche Ökosysteme im zentralen Amazonasgebiet: den Wald auf weißen Sandböden (Campinarana), den Hochlandwald (Terra Firme) und den Wald auf alten Flussterrassen. In diesen Lebensräumen setzten sie Bodenkammern ein, um zu messen, ob Böden und Laub Gase freisetzten oder aufnahmen. Darüber hinaus untersuchten sie, in welchem Zusammenhang dieser Austausch mit Faktoren wie Nährstoffverfügbarkeit, mikrobieller Aktivität, Temperatur und Feuchtigkeit stand.
Die Forscher stellten fest, dass die Gasflüsse je nach Waldtyp stark variierten. Der Wald der Campinaranas wies die höchsten und dynamischsten Gasflüsse auf, mit sowohl starken Emissionen als auch einer starken Aufnahme von Gasen. Die Emissionen waren besonders hoch bei Verbindungen wie Acetaldehyd, Isopren und Methan, während andere Verbindungen, wie beispielsweise Monoterpene, überwiegend aufgenommen wurden. Im Gegensatz dazu wies der Terra-Firme-Wald insgesamt geringere Flüsse auf, mit moderaten Emissionen und einer moderaten Aufnahme von Gasen wie Dimethylsulfid, Isopren und Acetaldehyd. Und der Wald auf der alten Flussterrassen zeigte fast gar keine nennenswerten Austausch-Flüsse. Statistische Modelle ergaben, dass Bodenfeuchte und -temperatur die Haupttreiber dieser Gasaustausche im White-Sand-Wald waren, während die mikrobielle Biomasse im Boden der Haupttreiber im Hochlandwald war.
Diese Ergebnisse zeigen, dass die Böden des Amazonasgebiets keineswegs einheitlich sind. Vielmehr sorgen die Vielfalt der Waldtypen und die Umweltbedingungen für ein Mosaik aus Gasaustauschprozessen in der gesamten Region. Dies ist von Bedeutung, da diese Gase die Chemie der Atmosphäre und das Klima beeinflussen. Auch wenn die Campinaranas nur einen kleinen Teil des Amazonasbeckens bedecken, können sie unter bestimmten Umweltbedingungen eine große Rolle bei den regionalen BVOC- und Methanflüssen spielen. Für Klimamodelle bedeutet dies, dass die Betrachtung des Amazonasgebiets als ein einziges, einheitliches System die Gefahr birgt, wichtige Unterschiede in der Wechselwirkung der Wälder mit der Atmosphäre zu übersehen. Durch ein besseres Verständnis der Unterschiede in den Gasflüssen zwischen den verschiedenen Waldtypen können Wissenschaftler*innen ihre Vorhersagen darüber verbessern, wie sich ein zunehmend variables Klima – beispielsweise intensivere Dürren oder Veränderungen im Niederschlagsverhalten – auf den Beitrag des Amazonasgebiets zur Atmosphärenchemie und zur globalen Erwärmung auswirken wird und wie sich diese Veränderungen wiederum auf das Klimasystem auswirken könnten.
Pinheiro‑Oliveira und ihre Kolleg*innen veröffentlichten die Studie “Forest diversity and environmental factors shape contrasting soil–litter fluxes of biogenic volatile organic compounds and methane in three central Amazonian ecosystems” als Open Access Artikel in der Fachzeitschrift Biogeosciences.
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