Naturwissenschaftliches Grundwissen
2. Die Bedeutung des Bodens als Kohlenstoffquelle und -senke
Inhalt dieses Kapitels
1. Einführung
2. Akkumulations- und Freisetzungsökosysteme
am Beispiel von Mooren
Der globale Ausstoß von Kohlenstoffdioxid aus dem Boden ist einer der größten Komponenten des Kohlenstoffkreislaufes und wird auf 50 bis 75 Gt C pro Jahr geschätzt. Dies entspricht etwa 20 bis 40 % des jährlichen Kohlenstoffinputs in die Atmosphäre. Eine globale Temperaturerhöhung könnte diesen Kohlendioxidausstoß durch die Bodenatmung noch deutlich erhöhen.
Durch die Zersetzung von organischer Materie durch Mikro- und Makroorganismen, durch die Wurzelrespiration, aber auch durch chemische Oxidation und die Lösung von Carbonaten wird Kohlenstoff in Form von Kohlenstoffdioxid, als gelöster organischer Kohlenstoff (DOC) und Methan aus dem Boden ausgetragen. Die Quantität des Kohlenstoffausstoßes ist global und zeitlich stark heterogen und abhängig von der Bodenstruktur, der Temperatur, der Jahreszeit, dem Bodenwassergehalt bzw. der Bodenfeuchtigkeit, der Bakterien-, Pilz- und Wurzeldichtenverteilung sowie dem Gehalt an organischer Materie und der Bodendurchlässigkeit.
Es gibt zwei Arten von Kohlenstoffvorräten (Carbon Pools) in der Pedosphäre: der organische Kohlenstoff des Bodens (SOC) und anorganische Kohlenstoff des Bodens (SIC). Der SOC wird global auf etwa 1.550 Gt C geschätzt. Dem gegenüber wird der schlechter zu schätzende meist in Carbonaten gebundene SIC durchschnittlich auf etwa 950 Gt C geschätzt. Circa 30 % des globalen terrestrischen Kohlenstoffs ist in Mooren gebunden und umfasst etwa zwischen 500 bis 650 Gt C.
Moorprofil eines Überflutungsmoores im Nationalpark Unteres Odertal
 (Foto: Michael Thelemann 2011) |
Die Dynamik des organischen Bodenkohlenstoffs wird durch die Nettobilanz zwischen Kohlenstoff anreichernden und degradierenden Prozessen bestimmt.
Kohlenstoffquelle: Faktoren, die zum Abbau des organischen Kohlenstoffs des Bodens beitragen: Bodenerosion, Auslaugung/Auswaschung (Leaching) und Zersetzung von organischem Bodenmaterial, Verflüchtigung (Volatilization) und Mineralisierung
Kohlenstoffsenke: Faktoren, die den organischen Kohlenstoff des Bodens anreichern: Pflanzenbiomasseproduktion, Humifizierung, Aggregation, Sedimentation, Kohlenstoffablagerung (Deposition), Kohlenstoffbindung (Sequestration).
2. Akkumulations- und Freisetzungsökosysteme am Beispiel von Mooren
Die Besonderheit von Moorökosystemen besteht darin, dass sie ihrem Ausgangssubstrat in Form von Torfen aufwachsen. Bei der Torfbildung dienen sie somit als Kohlenstoffsenke, während sie beim Torfabbau als Kohlenstoffquelle fungieren. Der Wasserstand eines Moorbodens beeinflusst im Wesentlichen die Redoxprozesse, die die Löslichkeit und die chemischen Reaktionen von Nähr- und Schadstoffen bestimmen. In Abhängigkeit des Nährstoffangebotes und der aktuellen Redoxverhältnisse wird die vorhandene Vegetation beeinflusst und damit die Eigenschafen von sich bildenden Torfen. In diesem Zusammenhang lassen sich zwei Arten von Moorökosystemen unterscheiden.
Zum einen gibt es als Akkumulationsökosystem wachsende Moore, in denen abgestorbene Pflanzenreste langsamer abgebaut werden, als sie produziert werden. Dies steht im Zusammenhang mit der weitgehenden Wassersättigung des Moorausgangssubstrates, wodurch der Streuabbau stark einschränkt wird. Der fehlende Sauerstoff bremst die Aktivität der Makro-, Meso- und Mikroorganismen, wie Bodentieren, Pilzen und Bakterien. In Verbindung mit niedrigen Temperaturen werden physikalische Prozesse, wie die Diffusion, chemische Prozesse, wie die Oxidation und biologische Prozesse, wie die mikrobielle Veratmung zusätzlich verringert. Aus diesem Grund wird der Kohlenstoff in Form von Torfen akkumuliert. Bei dieser Art von Moorökosystem handelt es sich somit um Kohlenstoffsenken.
Zum anderen gibt es meist anthropogen beeinflusste Freisetzungsökosysteme in Form von degradierten Mooren, in denen die weitgehende Wassersättigung des Substrates, beispielsweise durch Entwässerungsmaßnahmen, aufgehoben wurde und die abgestorbenen Pflanzenreste somit schneller abgebaut als produziert werden können. In diesen Freisetzungsökosystemen wird der vormals gebundene Kohlenstoff durch oxidative Torfzersetzung in Form von mikrobiellem Abbau veratmet und große Mengen Kohlendioxid freigesetzt. Dies geht einher mit einer verstärkten Versauerung oder Eutrophierung. Bei dieser Art von Moorökosystem handelt es sich somit um Kohlenstoffquellen.
Literatur:
Bundesamt für Naturschutz (2010): Ökosystemdienstleistungen von Mooren – insbesondere Klimarelevanz - Bundesamt für Naturschutz, Pressehintergrundinfo. (http://www.biologischevielfalt.de/fileadmin/NBS/documents/df_Presse2010_Hintergrund_Moore.pdf) [eingesehen am 02.04.2012]
Lal, R.; Kimble, J.; Follett,
R.; Stewart, B. (1998):
Soil Processes and the Carbon Cycle, Advanced in Soil Science, CRC
Press, United States of America
Lankreijer, H.; Janssens, I.; Buchmann, N.; Longdoz, B.; Epron, D.; Dore, S. (2003): Measurement of Soil Respiration. In: Valentini, R. (2003): Fluxes of Carbon, Water and Energy of European Forests, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York. S. 37-49.
Timmermann, T.; Joosten, H.; Succow, M.
(2009): Restaurierung von Mooren. In: Zerbe, S.; Wiegleb, G.
(2009): Renaturierung von Ökosystemen in Mitteleuropa, Spektrum
Akademischer Verlag Heidelberg. (http://www.springerlink.com/content/t52214128k28k585/)
[eingesehen am
20.12.2011