Die Erderwärmung hat vielerlei Folgen. Mit einer umfangreichen Übersichtsarbeit kann ein Forschungsteam klären, was bestimmte Szenarien für die Besiedlung von Böden bedeuten.

Die Klimaerwärmung schädigt nicht nur Wälder und Meere, sondern hat einer Studie zufolge auch erhebliche Auswirkungen auf die Böden der Erde. Bislang gelten sie als Kohlenstoffspeicher, doch die Speicherkapazität droht mit zunehmender Hitze zurückzugehen. Das geht aus einer zusammenfassenden Analyse von mehr als 100 Studien hervor.

Im Durchschnitt reduzierte eine in Experimenten vorgenommene Erwärmung um 2,3 Grad die bakterielle Vielfalt um 16,0 Prozent und die der Pilze um 19,7 Prozent, wie ein chinesisches Team im US-Fachblatt "Proceedings of the National Academy of Sciences" ("PNAS") berichtet. Die Kohlenstoffspeicherung sank demnach um 18 Prozent, dafür stieg der Ausstoß an CO2.

Durchweg negative Effekte

Bisherige Studien hätten unterschiedliche Auswirkungen der Erderwärmung auf die Artenvielfalt ergeben. Das Team um Yuan Sun von der Yancheng Teachers University in Yancheng und Xinli Chen von der Zhejiang A&F University in Hangzhou hat nun 102 veröffentlichte Studien ausgewertet. Das seien dreimal so viele wie frühere Analysen. Darunter waren Analysen von Böden aus Asien, Europa, Nordamerika, Südamerika und Afrika - sowohl aus gemäßigten als auch aus tropischen Regionen.

"Diese global verteilten Studien zeigten durchweg negative Effekte der Klimaerwärmung auf die mikrobielle Vielfalt im Boden", schreibt das Team. Die Pilzgemeinschaft reagiere dabei empfindlicher auf Wärme als die der Bakterien. Bodenmikroben zersetzen organisches Material und machen so Substanzen wieder für Pflanzen verfügbar. Sie sind somit entscheidend für das Ökosystem Boden.

Mit zunehmender Intensität der Erwärmung - je nach Experiment von 0,3 bis 6,8 Grad - und einer Dauer von einem bis zu zwölf Jahren verstärkten sich die negativen Reaktionen der bakteriellen und pilzlichen Vielfalt. "Dies deutet darauf hin, dass anhaltende globale Erwärmung künftig zu erheblichen und weit verbreiteten Verlusten der mikrobiellen Vielfalt führen könnte", heißt es in der Studie.

Für das wärmste Klimaszenario - einem Anstieg um 3,4 Grad von 2010 bis 2070 - wird die bakterielle Vielfalt im Boden nach Annahmen des Teams innerhalb dieser 60 Jahre um 56 Prozent abnehmen. Bei den Pilzen seien es sogar 81 Prozent.

Temperatur und andere Faktoren

Die Ergebnisse der Studie seien plausibel, sagte Thomas Reitz vom Institut für Agrar-und Ernährungswissenschaften der Martin-Luther-Universität Halle. Er hebt zugleich einen Punkt hervor, den die Studie ebenfalls erwähnt: Die Temperatur ist nicht der alleinige Treiber für einen Rückgang der Mikrobenvielfalt. Der Bodenwasserhaushalt spiele dabei eine sehr große Rolle. "Bei höheren Temperaturen gibt es in der Regel weniger verfügbares Wasser im Boden, da mehr Wasser verdunstet und von Pflanzen aufgenommen wird."

Sein Team habe in den letzten Jahren noch keinen signifikanten Rückgang in eigenen Untersuchungen zur Mikrobenvielfalt des Bodens festgestellt, sagte Reitz auf Anfrage. In einzelnen extrem warmen und trockenen Jahren sei die Vielfalt jedoch vermindert gewesen.

Bakterien produzieren bei Wärme mehr CO2

"Wir betonen, dass eine langanhaltende Erwärmung die mikrobielle Vielfalt im Boden erheblich verringern und die Kohlenstoff-Speicherung mindern könnte", schreibt das chinesische Team. Das wiederum könne die zukünftige Erwärmung beschleunigen und unterstreiche damit den dringenden Handlungsbedarf zur Eindämmung des globalen Klimawandels.

Dabei spielen verschiedene Faktoren eine Rolle: So kann die Erwärmung die Kohlenstoffspeicher direkt verringern, weil Bakterien bei Wärme höhere Stoffwechselraten haben und etwa mehr organisches Material zu CO2 abbauen. Ein Rückgang der Mikrobenvielfalt könne ebenfalls dazu führen, dass weniger Kohlenstoff gespeichert wird.

Ähnliche Wirkung auf Acker, Wald und Weide

Artenreiche Gemeinschaften nutzen den Autoren zufolge Kohlenstoff effizienter und investieren mehr in Biomasseaufbau statt in Atmung, was die Kohlenstoffspeicherung fördere. Zudem werden nach Annahmen der Forscher wärmeliebende Arten gefördert und kälteliebende verdrängt, was zu einer geringeren Artenvielfalt führe. Die Effekte seien in Ackerland, Wäldern und Grasregionen ähnlich.

Da Bodenkohlenstoff entscheidend für die Abschwächung des Klimawandels und die Unterstützung der Produktivität von Ökosystemen ist, sei es wichtig, die Klimaerwärmung zu vermindern. Chemische Düngemittel und Pestizide müssten reduziert und organische Bodenverbesserungsmittel stärker genutzt werden, um den Bodenkohlenstoff zu erhalten oder sogar zu erhöhen, betont das Team.