Wenn Mikroorganismen organisches Material im Boden zersetzen, geben sie aktiv CO₂ an die Atmosphäre ab – man spricht dann von heterotropher Atmung. Neueste Forschung zeigt, dass dieser CO₂-Ausstoß bis zum Ende des Jahrhunderts um bis zu vierzig Prozent zunehmen könnten, am stärksten in den Polarregionen.

Der Anstieg der Kohlenstoffdioxid-Konzentration in der Atmosphäre ist ein Hauptauslöser der globalen Erderwärmung. Etwa ein Fünftel des CO₂ in der Atmosphäre stammt aus Quellen im Boden. Dies ist zum Teil auf die Aktivität von Mikroorganismen wie Bakterien, Pilzen und weiteren Kleinstlebewesen zurückzuführen, die im Boden mithilfe von Sauerstoff organisches Material wie beispielsweise abgestorbene Pflanzenteile zersetzen. Während dieses Prozesses wird CO₂ in die Atmosphäre freigesetzt, was in der Wissenschaft als heterotrophe Bodenatmung bekannt ist.

Eine Studie zeigt jetzt, dass der CO2-Ausstoß, die Bodenmikroben in die Erdatmosphäre abgeben, bis zum Ende dieses Jahrhunderts nicht nur zunehmen, sondern sich auch weltweit beschleunigen werden. Beim ungünstigsten Klimaszenario könnten sie weltweit einen Anstieg von bis zu rund vierzig Prozent erreichen – im Vergleich zu den heutigen Werten.

Untersuchung des mikrobiellen CO2-Ausstoßes wichtig

Den Berechnungen zufolge werden die mikrobiellen CO₂-Emissionen in den Polarregionen unter dem ungünstigsten Klimaszenario bis zum Jahr 2100 voraussichtlich um zehn Prozent pro Jahrzehnt ansteigen, also doppelt so schnell wie im Rest der Welt. Diese Diskrepanz lässt sich auf die optimalen Bedingungen für die heterotrophe Atmung zurückführen, die dann auftreten, wenn sich die Böden in einem „halbgesättigten“ Zustand befinden, also weder zu trocken noch zu nass sind. Diese Bedingungen herrschen in den Polarregionen vor, wenn die Böden auftauen.

„Der prognostizierte Anstieg der mikrobiellen CO₂-Emissionen wird also weiter zur Verschärfung der globalen Erwärmung beitragen, was die dringende Notwendigkeit unterstreicht, genauere Hochrechnungen der heterotrophen Atmungsintensität zu erhalten“, sagt Studienautor Alon Nissan vom ETH-Institut für Umweltingenieurwissenschaften.

Die Kohlenstoffbilanz in Böden, die den Ausschlag gibt, ob Böden eine Kohlenstoffquelle oder -senke darstellen, hängt vom Zusammenspiel zweier entscheidender Prozesse ab: der Photosynthese, bei der Pflanzen CO₂ aufnehmen, und der Atmung, die CO₂ freisetzt. Daher ist die Untersuchung des mikrobiellen CO2-Austoßes von entscheidender Bedeutung, um zu verstehen, ob die Böden in Zukunft CO₂ speichern oder freisetzen werden.

„Aufgrund des Klimawandels ist das Ausmaß dieser Kohlenstoffflüsse, sowohl des Zuflusses durch die Photosynthese als auch des Abflusses durch Atmung, ungewiss“, erklärt Alon Nissan: „Ihr Ausmaß wird sich jedoch auf die Rolle der Böden auswirken, die heute noch eine Kohlenstoffsenke sind.“

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