21/06/2012 - Die steigenden Temperaturen werden dazu führen, dass aquatische Ökosysteme mehr CO2 erzeugen als terrestrische

Menéame

Eine internationale Studie, an der sich Spanien beteiligt und die Zeitschrift veröffentlicht Natur In dieser Woche wird das von aquatischen Ökosystemen erzeugte CO2 bisweilen doppelt so hoch sein wie das von Land. Eine umfassende Datensammlung und eine mathematische Theorie haben es ermöglicht, die Zunahme der Atmung dieser Umgebungen bei Temperaturschwankungen zu berechnen.

Die Erklärung dafür liegt in dem zusätzlichen Kohlenstofffluss, der von Land zu Wasser in die Ökosysteme gelangt, und zwar durch das Abgleiten nach dem Regen, wodurch sie mehr Kohlenstoff verbrennen können, als sie durch das Atmen produzieren.

"Die Atmung ist ein wesentlicher Bestandteil des Kohlenstoffzyklus und reguliert die CO2-Konzentration in der Atmosphäre und damit das Klima. Aber er ist empfindlich auf Temperaturerhöhungen: Je mehr Wärme er macht, desto größer wird der Stoffwechsel, desto mehr wird er die Atmung und die Produktion von CO2 erhöhen," erklärt José María Montoya, einer der Autoren der Studie und Forscher am Institut für Meereswissenschaften (CSIC).

Die Berechnung dieses Anstiegs der Kohlendioxidemissionen erfolgte durch eine Analyse der Atemraten und eine in dieser Arbeit entwickelte mathematische Theorie, die die Atemdaten der Organismen verschiedener Ökosysteme mit ihren Reaktionen auf die Temperaturerhöhung kombiniert.

Echosystemische Atmung

Die in Nature veröffentlichte Arbeit ermöglichte es, die vorhandenen Daten über die ökosystembedingte Atmung (die Gesamtheit aller individuellen Atemzüge der Organismen in einem Ökosystem) in verschiedenen Arten von Lebensräumen wie Wäldern, Böden, Flüssen, Seen, Ästuaren und Meeren zu analysieren und beurteilte, welche Ökosysteme aufgrund einer steigenden Temperatur am meisten atmen werden.

Die Energie zur Aktivierung der Atmung in aquatischen Ökosystemen kann doppelt so hoch sein wie die Energie, die auf dem Boden beobachtet wird.

Diese Berechnung wurde unter Berücksichtigung der Aktivierungsenergie vorgenommen, die die Empfindlichkeit der CO2-Produktion gegenüber einer Temperaturänderung misst.

Kurzfristig, wir sprechen von Tagen und Wochen, verhalten sich alle Ökosysteme gleich: Der gleiche Temperaturanstieg führt zu einem Anstieg von CO2. Das Erstaunliche ist, was auf lange Sicht geschieht. Ein Jahr lang kann beispielsweise die Energie zur Atmungsaktivierung in aquatischen Ökosystemen doppelt so hoch sein wie die Energie, die auf dem Land beobachtet wird, was bedeutet, dass sie in einigen Fällen bis zu einem Doppelten von CO2 erzeugt," sagt Montoya.

Kohlenstoffstrom

In "geschlossenen" Ökosystemen, die keine zusätzliche Kohlenstoffzufuhr aus einem anderen Lebensraum haben, können die Organismen nicht mehr Kohlenstoff atmen, als sie aus der Atmosphäre, der Photosynthese, herstellen. Dies ist der Fall bei den Ökosystemen auf der Erde.

Wasserökosysteme hingegen erhalten Kohlenstoffströme in Wäldern und Böden sowie Nährstoffe, die durch Regenfälle in Flüsse, Seen, Ästuare und das Meer gewaschen werden. Dadurch werden sie nicht durch Photosynthese eingeschränkt und können mehr verbrennen, als sie produzieren.

"Dies beobachten wir in praktisch allen untersuchten Wassersystemen, wo die Aktivierungsenergie des Atems größer ist als in den Erdteilen," so der Forscher. Langfristig werden die aquatischen Ökosysteme mehr CO2 in die Atmosphäre ausstoßen, so dass "der Treibhauseffekt und die damit verbundene Klimaerwärmung sehr wahrscheinlich zunehmen werden."

Die Auswirkungen auf globaler Ebene erfordern eine detailliertere Modellierung, aber der Mechanismus und die Unterschiede, die bei dieser Arbeit aufgedeckt werden, sind "ein grundlegender Schritt," so der Experte abschließend.

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Bibliographische Referenz:

Gabriel Yvon‐Durocher, Jane M. Caffrey, Alessandro Cescatti, Matteo Dossena, Paul del Giorgio, Josep M. Gasol, José M. Montoya, Jukka Pumpanen, Peter A. Staehr, Mark Trimmer, Guy Woodward, Andrew P. Allen. “Reconciling the temperature dependence of respiration across timescales and ecosystem types”. Nature. DOI: 10.1038/nature11205

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