Ein Wissenschaftler der Washington State University hat herausgefunden, dass ein Viertel des im Boden enthaltenen Kohlenstoffs bis zu sechs Fuß (1,8 m) unter der Oberfläche an Mineralen gebunden ist. Die Entdeckung eröffnet eine neue Möglichkeit, mit dem Element umzugehen, während es die Erdatmosphäre weiter erwärmt.
Ein Problem: Der größte Teil dieses Kohlenstoffs ist tief unter den nassen Wäldern der Welt konzentriert, und sie werden nicht so viel abfangen können, da die globalen Temperaturen weiter steigen.
Marc Kramer, außerordentlicher Professor für Umweltchemie an der WSU Vancouver, nutzte neue Daten aus Böden auf der ganzen Welt, um zu beschreiben, wie Wasser organischen Kohlenstoff löst und dieser dann tief in den Boden gelangt, wo er dann durch physikalische und chemische Prozesse an Minerale gebunden wird. Kramer und Oliver Chadwick, ein Bodenkundler an der University of California in Santa Barbara, schätzen, dass auf diesem Weg etwa 600 Milliarden Tonnen Kohlenstoff gebunden werden. Das ist mehr als das Doppelte des Kohlenstoffs, der seit Beginn der industriellen Revolution in die Atmosphäre eingebracht wurde.
Wissenschaftler müssen immer noch einen Weg finden, um diese Erkenntnis zu nutzen und mehr Kohlenstoff aus der Atmosphäre in den Untergrund zu transportieren, jedoch fügt Kramer hinzu, dass die Böden sehr viel größere Mengen halten können. Für den Anfang sei ein neues Verständnis dieses Weges “ein entscheidender Durchbruch” in unserem Verständnis, wie Kohlenstoff in den Untergrund transportiert wird und dort verbleibt.
“Wir wissen weniger über die Böden auf der Erde als über die Oberfläche des Mars”, sagte Kramer, dessen Arbeit in der Zeitschrift Nature Climate Change erscheint. “Bevor wir über die Speicherung von Kohlenstoff im Boden nachdenken können, müssen wir erst einmal wirklich verstehen, wie er dorthin gelangt und wie wahrscheinlich es ist, dass er dort bleibt. Diese Erkenntnis unterstreicht einen großen Durchbruch unseres Verständnisses.”
(Diagramm mit freundlicher Genehmigung von USDA und USFS.)
Die Studie ist die erste globale Bewertung der Rolle des Bodens und der darin gelösten Mengen organischen Kohlenstoffs und den Mineralen, die ihn speichern. Kramer analysierte Böden und Klimadaten aus Nord- und Südamerika, Neukaledonien, Indonesien und Europa und entnahm Proben von über 65 untersuchten Standorten mit einer Tiefe von bis zu 1,80 Meter.
Unter anderem ließen die beteiligten Forscher eine globale Karte für die Prozesse des Kohlenstofftransports im Boden erstellen.
Beim Vergleich verschiedener Ökosysteme sah Kramer, dass feuchte Umgebungen weit mehr Kohlenstoff einlagerten, als trockene. Im Wüstenklima, wo Regen knapp ist und Wasser leicht verdampft, halten reaktive Minerale weniger als 6 Prozent des organischen Kohlenstoffs des Bodens. Trockenwälder sind nicht viel besser. In nassen Wäldern kann jedoch die Hälfte des gesamten Kohlenstoffs durch reaktive Minerale gebunden werden.
Nasse Wälder neigen dazu, produktiver zu sein, da sie dickere Schichten organischer Materie und mehr Wasser an sich besitzen, aus denen das Wasser dann Kohlenstoff auslösen kann und bis zu 1,80 Meter unter die Oberfläche zu den vorhandenen Mineralen transportiert. “Dies ist einer der beständigsten Transportmechanismen für Kohlenstoff, von denen wir wissen”, sagte Kramer.
Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass der Klimawandel den tief mit Mineralen gebundenen Kohlenstoff direkt beeinflusst, kann er den Transportweg beeinflussen, durch den der Kohlenstoff “vergraben” wird. Dies liegt daran, dass das Abgabesystem von Wasser abhängt, um Kohlenstoff aus Wurzeln, Laub und anderen organischen Stoffen in der Nähe der Oberfläche auszulagern und tief in den Boden zu befördern, wo es sich vor allem an eisen- und aluminiumreiche Minerale anlagert und eine starke Bindung eingeht.
Wenn die Temperaturen in der Nähe der Oberfläche warm sind, kann sich weniger Wasser durch die Böden bewegen, selbst wenn die Niederschlagsmengen gleich bleiben oder ansteigen. Durch das Verdampfen und die Atmung der Pflanzen kann mehr Wasser verloren gehen, wodurch weniger Wasser für die Langzeitlagerung von Kohlenstoff zur Verfügung steht.
Veröffentlichung: Marc G. Kramer, Oliver A. Chadwick. Climate-driven thresholds in reactive mineral retention of soil carbon at the global scale. Nature Climate Change, 2018; DOI: 10.1038/s41558-018-0341-4
Quelle: off. Pm der Washington State University
Pia Gaupels
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