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- 17.04.2013 Das Schicksal der Waelder
17.04.2013 Das Schicksal der Waelder
Das Schicksal der Wälder: Riesige Mengen Holzkohle enden im Ozean
Ein internationales Team von Wissenschaftern um Rudolf Jaffé von der Florida International University in Miami und Thorsten Dittmar vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie haben ein langjähriges Rätsel um das Schicksal der Holzkohle in Böden gelöst. Sie berichten im Wissenschaftsmagazin Science über ihre Ergebnisse.
Auf den ersten Blick ist es ein unspektakuläres Thema, doch es geht ums Klima. Mit diesen neuen Erkenntnissen können die Forscher das globale Kohlenstoffbudget besser kalkulieren und somit helfen, Klimafolgen abzuschätzen und letztendlich zu mildern. Bisher waren nur grobe Schätzungen über den Verbleib der Holzkohle im Boden möglich und wie sich jetzt herausstellt, sind die meisten dieser Schätzungen falsch.
„Die meisten Forscher dachten, Holzkohle sei resistent und würden für immer im Boden verbleiben. Aber wenn das so wäre, wären die Böden schwarz“, sagt Jaffé.
Die in der Natur vorkommende Holzkohle entsteht vor allem bei Waldbränden und endet zum größten Teil im Boden. Auch bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen und Biomasse bleibt sie als Rückstand übrig.
“Vom chemischen Standpunkt aus gesehen hatte niemand erwartet, dass sich Holzkohle in Wasser lösen würde. Doch sie sammelt sich eben nicht unbegrenzt im Boden an, wie wir alle lange dachten,” sagt Jaffé. „Regenfälle mobilisieren Holzkohle aus dem Boden und über Feuchtgebiete und Flüsse gelangt sie schließlich in den Ozean.“
Sein Kollege Thorsten Dittmar, Leiter der Max-Planck-Forschungsgruppe für Marine Geochemie an der Universität Oldenburg, forscht wie Jaffé schon lange an diesem Thema, allerdings aus Sicht eines Meeresforschers.
Thorsten Dittmar erklärt: “Unser ursprünglicher Ansatz lag im Ozean. Doch um den Ozean verstehen zu können, müssen wir auch die Prozesse an Land verstehen, denn von dorther kommt über die Flüsse die organische Fracht. Deshalb hat unser internationales Team 174 Proben aus Flüssen der ganzen Welt wie dem Amazonas, dem Kongo, dem Jangtse, aber auch der Arktis entnommen und den Gehalt an gelöster Holzkohle bestimmt. Wir waren überrascht, dass in allen Proben der Holzkohleanteil immer 10 % der Gesamtmenge an gelösten organischen Kohlenstoffverbindungen entsprach. Mit diesem Wert gelang es uns dann, aus älteren wissenschaftlichen Studien aus der Fracht an gelösten organischen Verbindungen die globale Holzkohlefracht abzuschätzen.”
Zur Studie beigetragen haben weitere Forscher aus dem Skidaway Institute of Oceanography in Georgia, dem Woods Hole Research Center in Massachusetts, dem USDA Forest Service und der University of Helsinki in Finland. Ihre Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass Holzkohle es bis in die globalen Gewässer schafft. Dittmar kommentiert:” Mit unserer Studie konnten wir zeigen, dass Feuer und Waldbrände zum globalen Kohlenstoffkreislauf dazugehören.”
Diese Entdeckung wirke sich auch auf das Thema Bioengineering aus, sind sich die Autoren sicher. Das globale Kohlenstoffbudget setzt sich zusammen aus den Einträgen aus kohlenstoffproduzierenden Quellen (z. B. Pflanzen) und den Abbau-prozessen, bei denen organischer Kohlenstoff in Kohlendioxid umgesetzt wird. Für die Holzkohle in den Böden gelte, dass die Holzkohle produzierenden Prozesse wie Waldbrände Schritt halten mit dem Abtransport ins Meer, sagen die Autoren der Studie.
Ein internationales Team von Wissenschaftern um Rudolf Jaffé von der Florida International University in Miami und Thorsten Dittmar vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie haben ein langjähriges Rätsel um das Schicksal der Holzkohle in Böden gelöst. Sie berichten im Wissenschaftsmagazin Science über ihre Ergebnisse.
Auf den ersten Blick ist es ein unspektakuläres Thema, doch es geht ums Klima. Mit diesen neuen Erkenntnissen können die Forscher das globale Kohlenstoffbudget besser kalkulieren und somit helfen, Klimafolgen abzuschätzen und letztendlich zu mildern. Bisher waren nur grobe Schätzungen über den Verbleib der Holzkohle im Boden möglich und wie sich jetzt herausstellt, sind die meisten dieser Schätzungen falsch.
„Die meisten Forscher dachten, Holzkohle sei resistent und würden für immer im Boden verbleiben. Aber wenn das so wäre, wären die Böden schwarz“, sagt Jaffé.
Die in der Natur vorkommende Holzkohle entsteht vor allem bei Waldbränden und endet zum größten Teil im Boden. Auch bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen und Biomasse bleibt sie als Rückstand übrig.
“Vom chemischen Standpunkt aus gesehen hatte niemand erwartet, dass sich Holzkohle in Wasser lösen würde. Doch sie sammelt sich eben nicht unbegrenzt im Boden an, wie wir alle lange dachten,” sagt Jaffé. „Regenfälle mobilisieren Holzkohle aus dem Boden und über Feuchtgebiete und Flüsse gelangt sie schließlich in den Ozean.“
Sein Kollege Thorsten Dittmar, Leiter der Max-Planck-Forschungsgruppe für Marine Geochemie an der Universität Oldenburg, forscht wie Jaffé schon lange an diesem Thema, allerdings aus Sicht eines Meeresforschers.
Thorsten Dittmar erklärt: “Unser ursprünglicher Ansatz lag im Ozean. Doch um den Ozean verstehen zu können, müssen wir auch die Prozesse an Land verstehen, denn von dorther kommt über die Flüsse die organische Fracht. Deshalb hat unser internationales Team 174 Proben aus Flüssen der ganzen Welt wie dem Amazonas, dem Kongo, dem Jangtse, aber auch der Arktis entnommen und den Gehalt an gelöster Holzkohle bestimmt. Wir waren überrascht, dass in allen Proben der Holzkohleanteil immer 10 % der Gesamtmenge an gelösten organischen Kohlenstoffverbindungen entsprach. Mit diesem Wert gelang es uns dann, aus älteren wissenschaftlichen Studien aus der Fracht an gelösten organischen Verbindungen die globale Holzkohlefracht abzuschätzen.”
Zur Studie beigetragen haben weitere Forscher aus dem Skidaway Institute of Oceanography in Georgia, dem Woods Hole Research Center in Massachusetts, dem USDA Forest Service und der University of Helsinki in Finland. Ihre Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass Holzkohle es bis in die globalen Gewässer schafft. Dittmar kommentiert:” Mit unserer Studie konnten wir zeigen, dass Feuer und Waldbrände zum globalen Kohlenstoffkreislauf dazugehören.”
Diese Entdeckung wirke sich auch auf das Thema Bioengineering aus, sind sich die Autoren sicher. Das globale Kohlenstoffbudget setzt sich zusammen aus den Einträgen aus kohlenstoffproduzierenden Quellen (z. B. Pflanzen) und den Abbau-prozessen, bei denen organischer Kohlenstoff in Kohlendioxid umgesetzt wird. Für die Holzkohle in den Böden gelte, dass die Holzkohle produzierenden Prozesse wie Waldbrände Schritt halten mit dem Abtransport ins Meer, sagen die Autoren der Studie.
Waldbrand im borealen Nadelwald. (Foto Stefan Doerr, Swansea University). Rechts: Gemälde "Kaski" von Eero Järnefelt (1893). Das Bild gehört der Finnisschen National Art Gallery. "Kaski" ist das finnische Wort für Brandrodung, die seit mehr als 4 000 Jahren und bis zum 19 Jahrhundert praktiziert wurde. Die dabei entstehende Holzkohle endet im Boden.
Kritisch: Holzkohle als technischer Kohlenstoffspeicher und der Klimawandel
Während die Konsequenzen des Holzkohleeintrags in die Ozeane für die Umwelt noch nicht bekannt sind, betonen die Autoren, dass ihre Ergebnisse in die Überlegungen zur technischen Kohlenstoffspeicherung eingehen sollten.
Kohlenstoffspeicherung im Boden in Form von Biokohle ist solch eine Technik. Holzkohle aus Pflanzen wird dem Boden beigemischt und soll so als Kohlenstoffspeicher dienen. Daher weisen Jaffé und Dittmar auf die Gefahr hin, dass diese Holzkohle sich wieder aus dem Boden löst. Beide Forscher wollen in Zukunft weiter an diesem Projekt arbeiten. Nachdem sie jetzt gezeigt haben, dass die Holzkohle aus dem Boden im Ozean endet, lautet nun die Frage, wie dieses passiert und welche Konsequenzen dies für die Umwelt hat. Je besser man diese Prozesse verstehe, desto besser sind die Chancen, eine optimale Technik der Kohlenstoffspeicherung entwickeln zu können, meinen die Autoren.
Weitere Informationen
Dr. Thorsten Dittmar
Max-Planck-Forschungsgruppe Marine Geochemie, Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM), Carl-von-Ossietzky-Strasse 9-11
D-26129 Oldenburg, Tel.: 0441 798-3602, E-Mail: tdittmar@mpi-bremen.de
Dr. Jutta Niggemann
Max-Planck-Forschungsgruppe Marine Geochemie, Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM), Carl-von-Ossietzky-Strasse 9-11, D-26129 Oldenburg, Tel.: 0441 798-3365, E-Mail: jniggema@mpi-bremen.de
Pressesprecher
Dr. Manfred Schlösser
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Celsiusstraße 1, D-28359 Bremen, Tel.: 0421 2028-704, E-Mail: mschloes@mpi-bremen.de
Originalveröffentlichung
Global Charcoal Mobilization from Soils via Dissolution and Riverine Transport to the Oceans
Rudolf Jaffé, Yan Ding, Jutta Niggemann, Anssi V. Vähätalo, Aron Stubbins, Robert G.M. Spencer, John Campbell, Thorsten Dittmar. Science 2013. DOI: 10.1126/science.1231476
Beteiligte Institute
Southeast Environmental Research Center (SERC), and Department
of Chemistry and Biochemistry, Florida International University (FIU),
Miami, FL 33199, USA.
Max Planck Research Group for Marine Geochemistry, Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment, UniversityOldenburg,
D-29129 Oldenburg, Germany.
Department of Environmental Science, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland.
Department of Biological and Environmental Science, University of Jyväskylä,
40500 Jyväskylä, Finland
Skidaway Institute of Oceanography, 10 Ocean Science Circle, Savannah, GA 31411, USA.
Woods Hole Research Center, 149 Woods Hole Road, Falmouth,
MA 02540, USA.
U.S. Department of Agriculture Forest Service, Northern Research Station, Durham, NH 03824, USA.
Während die Konsequenzen des Holzkohleeintrags in die Ozeane für die Umwelt noch nicht bekannt sind, betonen die Autoren, dass ihre Ergebnisse in die Überlegungen zur technischen Kohlenstoffspeicherung eingehen sollten.
Kohlenstoffspeicherung im Boden in Form von Biokohle ist solch eine Technik. Holzkohle aus Pflanzen wird dem Boden beigemischt und soll so als Kohlenstoffspeicher dienen. Daher weisen Jaffé und Dittmar auf die Gefahr hin, dass diese Holzkohle sich wieder aus dem Boden löst. Beide Forscher wollen in Zukunft weiter an diesem Projekt arbeiten. Nachdem sie jetzt gezeigt haben, dass die Holzkohle aus dem Boden im Ozean endet, lautet nun die Frage, wie dieses passiert und welche Konsequenzen dies für die Umwelt hat. Je besser man diese Prozesse verstehe, desto besser sind die Chancen, eine optimale Technik der Kohlenstoffspeicherung entwickeln zu können, meinen die Autoren.
Weitere Informationen
Dr. Thorsten Dittmar
Max-Planck-Forschungsgruppe Marine Geochemie, Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM), Carl-von-Ossietzky-Strasse 9-11
D-26129 Oldenburg, Tel.: 0441 798-3602, E-Mail: tdittmar@mpi-bremen.de
Dr. Jutta Niggemann
Max-Planck-Forschungsgruppe Marine Geochemie, Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM), Carl-von-Ossietzky-Strasse 9-11, D-26129 Oldenburg, Tel.: 0441 798-3365, E-Mail: jniggema@mpi-bremen.de
Pressesprecher
Dr. Manfred Schlösser
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Celsiusstraße 1, D-28359 Bremen, Tel.: 0421 2028-704, E-Mail: mschloes@mpi-bremen.de
Originalveröffentlichung
Global Charcoal Mobilization from Soils via Dissolution and Riverine Transport to the Oceans
Rudolf Jaffé, Yan Ding, Jutta Niggemann, Anssi V. Vähätalo, Aron Stubbins, Robert G.M. Spencer, John Campbell, Thorsten Dittmar. Science 2013. DOI: 10.1126/science.1231476
Beteiligte Institute
Southeast Environmental Research Center (SERC), and Department
of Chemistry and Biochemistry, Florida International University (FIU),
Miami, FL 33199, USA.
Max Planck Research Group for Marine Geochemistry, Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment, UniversityOldenburg,
D-29129 Oldenburg, Germany.
Department of Environmental Science, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland.
Department of Biological and Environmental Science, University of Jyväskylä,
40500 Jyväskylä, Finland
Skidaway Institute of Oceanography, 10 Ocean Science Circle, Savannah, GA 31411, USA.
Woods Hole Research Center, 149 Woods Hole Road, Falmouth,
MA 02540, USA.
U.S. Department of Agriculture Forest Service, Northern Research Station, Durham, NH 03824, USA.