Totholz im globalen Kohlenstoff-Kreislauf

Lebende Bäume nehmen viel Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und sind damit wichtige Klimaschützer. Über die Rolle von toten Bäumen im globalen Kohlenstoffkreislauf ist aber wenig bekannt. Dabei gehören die Zersetzung von Holz und die Rückführung der darin gespeicherten Nährstoffe zu den wichtigsten Prozessen in Wäldern.

Wie viel Kohlenstoff wird weltweit aus verrottendem Holz freigesetzt? Welche Rolle spielen dabei Insekten? Das wurde nun erstmals in einem globalen Forschungsprojekt untersucht, etabliert vom Nationalpark Bayerischer Wald und koordiniert von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) und der Technischen Universität München (TUM).

Experiment an 55 unterschiedlichen Standorten liefert die Grundlage

An 55 Wald-Standorten auf sechs Kontinenten haben Forscherinnen und Forscher Hölzer von über 140 Baumarten ausgelegt, um den Einfluss des Klimas auf die Abbaugeschwindigkeit zu messen. Die Hälfte der Hölzer befand sich in engmaschigen Käfigen. So konnte ausgeschlossen werden, dass hier Insekten an der Zersetzung mitwirken.

Die erhobenen Daten zeigen, dass die Abbaugeschwindigkeit und der Beitrag der Insekten sehr stark vom Klima abhängen und vor allem mit steigender Temperatur zunehmen. Höhere Niederschläge beschleunigen in warmen Regionen den Abbau, in Regionen mit niedrigen Temperaturen verlangsamen sie den Abbau.

50 Forschungsgruppen weltweit führten das Experiment teilweise unter schwierigsten Bedingungen durch. Manche Flächen mussten aufwändig vor Elefanten geschützt werden. Eine Fläche ging durch einen Waldbrand verloren und wurde neu aufgebaut, ein anderes Gebiet wurde überschwemmt.

Globale Kohlenstoffbilanzierung

„Aus dem Experiment konnten wir modellieren, in welchem Ausmaß Totholz am globalen Kohlenstoffkreislauf beteiligt ist,“ sagt Rupert Seidl, Professor für Ökosystemdynamik und Waldmanagement an der der Technischen Universität München (TUM).

„Demnach werden jährlich 10,9 Gigatonnen Kohlenstoff weltweit aus Totholz freigesetzt. Ein Teil des Kohlenstoffs geht dabei in den Boden, während ein anderer Teil in die Atmosphäre freigesetzt wird. Die aus Totholz freigesetzte Menge entspricht rund 115 Prozent der Emissionen aus fossilen Brennstoffen“, ergänzt Dr. Werner Rammer, Wissenschaftler an der TUM, der die globalen Berechnungen federführend durchgeführt hat

„Mit 93 Prozent tragen die Tropenwälder auf Grund ihrer hohen Holzmasse in Kombination mit schnellen Abbauprozessen überproportional zu diesem Ergebnis bei. Langsamer Abbau in Wäldern der nördlichen und gemäßigten Breiten führt dazu, dass hier Kohlenstoff über lange Zeiträume in Totholz gespeichert wird. Insekten haben am Holzabbau einen Anteil von fast einem Drittel, der sich überwiegend auf die Tropen beschränkt. In Wäldern der nördlichen und gemäßigten Breiten sind die Beiträge der Insekten jedoch gering“, erklärt PD Dr. Sebastian Seibold, Erstautor der Studie.

Auswirkungen des globalen Wandels

„Die Studie unterstreicht die Rolle von Totholz im globalen Kohlenstoffkreislauf, ebenso wie die funktionale Bedeutung von Insekten beim Abbau von Holz. Damit schließen wir eine weitere Lücke für die globale Modellierung von Kohlenstoffkreisläufen“, sagt Professor Jörg Müller, Leiter der Forschung im Nationalpark Bayerischer Wald und der Ökologischen Station der JMU Würzburg.

„Im globalen Wandel beobachten wir zum Teil drastische Rückgänge der Artenvielfalt und Änderungen des Klimas. Die aktuelle Studie zeigt, dass sowohl Klimaveränderungen als auch der Verlust von Insekten das Potenzial haben, den Holzabbau und damit die Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufe weltweit zu verändern“, erklärt PD Dr. Seibold. Er war von 2016 bis 2020 als Habilitand an der JMU; jetzt forscht er an der TUM und im Nationalpark Berchtesgaden.

Publikation

Seibold et al. (2021): The contribution of insects to global forest deadwood decomposition. Nature, 1. September 2021, DOI: 10.1038/s41586-021-03740-8

Kontakt

PD Dr. Sebastian Seibold, Technische Universität München, Wissenschaftler am Lehrstuhl für Ökosystemdynamik und Waldmanagement und Co-Leiter des Sachgebiets Forschung im Nationalpark Berchtesgaden, T +49 8161 71 4686 / +49 8652 9686 135, Sebastian.Seibold@tum.de

Prof. Dr. Jörg Müller, Ökologische Station Fabrikschleichach, Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie (Zoologie III), Biozentrum, Universität Würzburg, T +49 160 90966475, joerg.mueller@uni-wuerzburg.de