"Tundra ist Klimawandel-Beschleuniger"

BildDie Erderwärmung verändert die Vegetation in der Tundra, zeigt die internationale "Tundra-Studie". Was dort passiert und wie die Veränderungen in der Vegetationszone wiederum den Klimawandel verstärken, erklärt der Landschaftsökologe und Tundra-Kenner Martin Wilmking.

Martin Wilmking ist Professor für Landschaftsökologie an der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald. Während seiner Doktorarbeit lebte und arbeitete er viele Jahre in Alaska. In Grönland, Nordskandinavien, Russland und Alaska untersucht er die Ökosystemdynamik der Tundren und borealen Wälder. Seine Forschungsschwerpunkte sind Kohlenstoffdynamik, Waldökologie und Dendroökologie.

klimaretter.info: Herr Wilmking, Ihr Institut war zusammen mit wissenschaftlichen Einrichtungen aus insgesamt neun Ländern an der weltweiten "Tundra-Studie" beteiligt, die zeigt, wie der Klimawandel die Vegetation in der arktischen Tundra verändert. Warum ist so wichtig, was in dieser Vegetationszone passiert?

Martin Wilmking: Die Tundra ist eine wichtige Zone auf der Erde, weil sie ein Beschleuniger oder Verlangsamer des Klimawandels sein kann. In der Vergangenheit hat sich die Tundra deutlich stärker erwärmt als andere Gebiete der Erde. Sie beeinflusst das Klima über die Bindung von Kohlenstoff im Boden und die Rückstrahlung von einfallendem Sonnenlicht ins Weltall – zurzeit als Beschleuniger des Klimawandels. Beide Faktoren werden von der Vegetation auf der Landoberfläche beeinflusst.

Was haben Sie und Ihre Kollegen untersucht?

Die Forscher sind an unterschiedliche Orte der Tundra gefahren und haben dort jeweils die Stämmchen von kleinen Büschen abgeschnitten. In den Laboren wurde dann zum einen das Wachstum in die Breite analysiert, das sich – wie bei Bäumen auch – anhand von Jahresringen bestimmen lässt. Untersucht wurde aber auch das Längenwachstum, das heißt, um wie viel Zentimeter einzelne Zweige in einer bestimmten Zeit gewachsen sind. Diese Ergebnisse haben wir für die vergangenen 60 Jahren mit verschiedenen Umweltparametern wie Bodenfeuchtigkeit, nassen Tagen und natürlich auch Klimadaten verrechnet. Untersucht haben wir, ob die Temperaturen das Buschwachstum tatsächlich so beeinflussen, wie wir es in der Vergangenheit angenommen hatten.

Und was war Ihr Ergebnis?

Viele der untersuchten Büsche reagieren deutlich auf Temperatur und andere Einflüsse; das heißt, es gibt tatsächlich einen direkten Link. Das ist zwar nicht überall so, aber zumindest in einem großen Teil Europas und Nordwestrusslands gilt: Je wärmer es ist, desto mehr wachsen die Büsche. In Nordamerika haben wir dagegen ein heterogenes Bild; hier gibt es vereinzelt auch Standorte, wo die Büsche weniger wachsen, wenn es wärmer wird.

Welche Rückkopplung hat das stärkere Wachstum der Büsche auf den Klimawandel?

Entscheidend sind zwei Rückkopplungsmechanismen: Das eine ist die Rückstrahlung des Sonnenlichts durch die Erdoberfläche in den Weltraum. Hierfür ist besonders die Höhe der Büsche entscheidend. Denn wenn die Büsche größer werden und deshalb durch die Schneedecke ragen, ist diese stärker durchbrochen. Im Vergleich zu einer reinen weißen Schneedecke ist dadurch die Albedo-Eigenschaft, das heißt die Rückstrahlfähigkeit der Erdoberfläche, geringer. Das verstärkt den Klimawandel.

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Herbst in der Tundra des Yukon Delta National Wildlife Refuge im Südwesten Alaskas. (Foto:
US Fish and Wildlife Service/Wikimedia Commons)

Und auch der zweite Rückkopplungsmechanismus hat mit der Größe der Büsche zu tun. Sind sie größer, fangen sie im Winter und Frühjahr den treibenden Schnee stärker ein. Dadurch gibt es größere "Schneeberge" um die Buschzonen herum. Der Schnee isoliert den Boden gegen die Kälte, Permafrost kann tauen. In dem wärmeren Boden laufen die Zersetzungsprozesse stärker ab, dadurch werden einerseits größere Mengen an Kohlendioxid und Methan freigesetzt, und diese stärkere Mineralisierung führt auch zu einer besseren Verfügbarkeit von Nährstoffen, wodurch die Büsche – und auch andere Pflanzen – wiederum besser wachsen können.

Die höheren Temperaturen lassen die Büsche stärker wachsen. In welchen Größenordnungen bewegen wir uns da?

Wenn man die Höhe betrachtet, bewegen wir uns je nach Buschart im Zentimeter- bis Dezimeter-Bereich. Wenn die Büsche in der Vergangenheit zum Beispiel in einer Region im Durchschnitt 30 bis 40 Zentimeter hoch waren, können sie nun um 20 Zentimeter höher sein. Die Buschstämmchen sind um ein paar Millimeter dicker geworden. Über die schon beschriebenen Wirkungen hinaus hat das den Effekt, dass die Büsche, die besser wachsen, sich auch grundsätzlich besser reproduzieren können. Dadurch verbuscht im Endeffekt mehr Fläche in der Tundra.

Werden die Büsche mit den steigenden Temperaturen künftig noch stärker wachsen?

Was wir relativ deutlich sagen können, ist, dass der überwiegende Anteil der Büsche bei Erwärmung besser wächst – es sei denn, es ist nicht genügend Feuchtigkeit im Boden. Dann kann die Wirkung der Wärme auf das Wachstum auch "verpuffen".

Und wir haben noch eine Beobachtung gemacht: Am stärksten reagieren die Büsche auf die Temperaturveränderungen an ihrer nördlichen Verbreitungsgrenze, das heißt, der Grenze, bis zu der die jeweiligen Buscharten aufgrund der Temperaturverhältnisse gerade noch wachsen. Das führt dazu, dass wir an der Grenze zwischen Buschtundra und Hocharktis die größten Veränderungen erwarten. Zufällig sind das auch die Gebiete, wo relativ viel Kohlenstoff im Permafrostboden gespeichert ist.

Helfen die Daten der Tundra-Studie die Klimamodelle weiter zu verbessern?

Ja, unsere Daten können dazu beitragen, deutlich bessere regionale Auflösungen zu erreichen. Bislang gehen die Klimamodelle relativ eindeutig davon aus, dass es umso mehr Büsche gibt, je wärmer es ist. Wir können nun zeigen, dass es regionale Unterschiede gibt und wie man diese quantifizieren kann.

Sie haben die Tundra wiederholt bereist. Haben Sie die Veränderungen wahrgenommen?

Ich selbst arbeite seit Ende der 90er Jahre in der Arktis und Subarktis und meine, selbst in diesem relativ kurzen Zeitraum Veränderungen wahrgenommen zu haben. Vor allem aber sagen die Ureinwohner der Tundra-Gebiete ganz deutlich: Dort und dort haben wir früher gejagt und heute kommen wir mit unseren Schneemobilen nicht mehr durch, weil da jetzt Büsche sind.

Interview: Eva Mahnke

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