Junger Urwald keine Kohlenstoffsenke

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Nachwachsender Regenwald emittiert mehr CO2, als er bindet

 

Wälder spielen eine Schlüsselrolle im Kampf gegen den Klimawandel. Aufforstung, vor allem tropischer Regenwälder soll der Atmosphäre CO2 zu entziehen. Doch in Südostasien dürfte das den Ergebnissen einer am 09.01.2023 in den Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) erschienen Untersuchung zufolge nicht funktionieren.

Brennender Regenwald – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft, für Solarify

Feldforschung in Malaysia

Bisher glaubte man, durch das Aufforsten abgeholzter Regenwaldflächen sollte sich der Schaden begrenzen und das freigesetzte CO2 erneut binden lassen. Doch jetzt zeigt eine neue Untersuchung, dass dieses einfache Vorgehen dem Praxistest nicht standhält: Ein Team um die Forscherin Maria Mills von der Universität Leicester untersuchte in Malaysia elf verschiedene Regenwaldregionen, in denen unterschiedlich stark abgeholzt worden war. Das Ergebnis: Wälder, die sich vom Holzeinschlag erholen, fungieren entgegen früheren Annahmen zunächst zehn Jahre lang als Kohlenstoffquellen – so die Webseite der Uni Leicester.

Tropische Wälder, die sich von der Abholzung erholen, galten bisher als Kohlenstoffsenken, da die neuen Bäume schnell wachsen. Die neue Studie stellt diese Annahme auf den Kopf und zeigt, dass der vom Boden und vom verrottenden Holz freigesetzte Kohlenstoff die Kohlenstoffaufnahme durch das neue Wachstum übersteigt.

Den Forschern zufolge unterstreicht dieses Ergebnis die Notwendigkeit von Abholzungspraktiken, die den Kollateralschaden minimieren, um die Nachhaltigkeit der Industrie zu verbessern. Die Studie überwachte im Rahmen des SAFE-Projekts (Stability of Altered Forest Ecosystem) den Kohlenstoffgehalt von Wäldern im malaysischen Borneo.

Die Erstautorin Maria Mills, welche die Arbeit am Imperial College begann und an der Universität Leicester abschloss, sagte: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die von uns untersuchten Tropenwälder auch noch ein Jahrzehnt nach der Abholzung eine Kohlenstoffquelle darstellen. Das bedeutet, dass wir ihre Rolle im globalen Kohlenstoffhaushalt neu bewerten müssen – wir können nicht mehr pauschal davon ausgehen, dass sie Kohlenstoffsenken sind“.

Die leitende Forscherin Dr. Terhi Riutta, die jetzt an der Universität von Exeter arbeitet, sagte: „Ein großer Teil des Kohlenstoffs, der in sich erholenden Wäldern freigesetzt wird, stammt aus Kollateralschäden – Bäume, die aufgrund von Schäden bei der Abholzung abgestorben sind und verrotten, und aus gestörtem Boden. Abgeholzte Wälder sind nach wie vor wertvoll – wir wissen, dass sie eine einzigartige biologische Vielfalt aufweisen -, und wenn wir sicherstellen, dass sie durch bessere Abholzungspraktiken keinen zusätzlichen Kohlenstoff freisetzen, wird dies ihre Nachhaltigkeit fördern.

Viele frühere Studien über sich erholende Wälder haben sich auf die Messung des Baumwachstums konzentriert, um die Menge des der Atmosphäre entzogenen Kohlenstoffs zu schätzen. In der neuen Studie wurde auch gemessen, wie viel Kohlenstoff aus dem Boden (Boden und Totholz) stammt, um das Kohlenstoffbudget aus den ein- und ausgehenden Kohlenstoffströmen für abgeholzte und unabgeholzte Wälder (Altbestände) zu berechnen.

Die in der Studie untersuchten Waldparzellen waren in den vergangenen Jahrzehnten in unterschiedlichen Phasen abgeholzt worden. Die Messungen wurden zwischen 2011 und 2017 durchgeführt.

Um den aus dem Boden freigesetzten Kohlenstoff zu messen, untersuchten die Forscher mit einem tragbaren Kohlendioxid-Monitor über mehrere Jahre hinweg monatlich Bodenstellen und Totholzstücke in verschiedenen Parzellen. Das Team hatte außerdem einen 52 Meter hohen Turm über dem Kronendach des Waldes errichtet, um kontinuierlich den Kohlenstofffluss in den und aus dem Wald zu messen, um festzustellen, ob es sich um eine Nettoquelle oder -senke von Kohlenstoff handelt.

Sie fanden heraus, dass nicht abgeholzte Waldgebiete im Allgemeinen kohlenstoffneutral sind, dass aber mäßig und stark abgeholzte tropische Waldgebiete eine Kohlenstoffquelle darstellen. Sie schätzen eine durchschnittliche Kohlenstoffquelle von 1,75 +/- 0,94 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar in mäßig abgeholzten Flächen und 5,23 +/- 1,23 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar in stark degradierten Flächen, wobei die Emissionen noch mindestens ein Jahrzehnt nach der Abholzung anhalten.

Mitautor Professor Rob Ewers von der Abteilung für Biowissenschaften am Imperial College sagte: „Die Messungen vom Turm aus zeigen uns, ob die Waldfläche eine Kohlenstoffquelle oder -senke ist, und die Bodenüberwachung sagt uns, warum das so ist. Aus diesen Messungen wissen wir, dass abgeholzte Wälder noch bis zu einem Jahrzehnt nach der Abholzung eine Kohlenstoffquelle darstellen, und dass diese hauptsächlich aus organischem Material im Boden oder aus verrottendem Holz stammt.“

Das Team sagt, dass die Kohlenstoffüberwachung in anderen Wäldern in verschiedenen Regionen durchgeführt werden sollte, um ein genaueres Bild davon zu erhalten, wie abgeholzte Wälder zum globalen Kohlenstoffhaushalt beitragen.

Lob und Kritik von Fachleuten

In der Fachwelt zeigt man sich erstaunt über das Ergebnis: „Das relativ lange Anhalten der negativen Kohlenstoffbilanz ist überraschend“, sagt Sven Günter vom Johann-Heinrich-von-Thünen-Institut, der von der genauen Bilanzierung der Arbeit begeistert ist.

Auch Almut Arneth vom Karlsruher Institut für Technologie unterstreicht den Wert der Arbeit: „Die Bodenkomponente fällt häufig unter den Tisch, wenn es um den Einfluss von Holzeinschlag auf die Funktion von Wäldern als Kohlenstoffsenke geht.“

Allerdings wird der verhältnismäßig kurze Beobachtungszeitraum von zehn Jahren bemängelt. Das mache die Interpretation der Ergebnisse schwierig, bemerkt etwa Günter: „Wie lange der Effekt der Bodenatmung nach Rodung anhält, ist dann eine ganz andere Frage.“ Günter stellt außerdem infrage, ob das Ergebnis von den betrachteten südostasiatischen Tropenwäldern auf bewirtschaftete tropische Wälder im Allgemeinen zu übertragen sei. Laut ihm könnte der hohe Kohlenstoffausstoß mit übermäßig viel Totholz durch unvorteilhafte Bewirtschaftungsmethoden zu tun haben. „Um verallgemeinerbare Schlussfolgerungen für die Praxis ziehen zu können, ist es wichtig, die Befunde auch für Bestände zu prüfen, die unter Nachhaltigkeitskriterien bewirtschaftet werden“, sagt Günter.

Julia Pongratz, Klimaforscherin und Professorin für Geografie an der LMU München, erinnert daran, dass ein nachhaltig bewirtschafteter Wald sehr wohl eine CO2-Senke darstellen könne, „insbesondere wenn die Holzprodukte langlebiger Natur sind, wie etwa als Konstruktionsmaterial“. Almut Arneth wünscht sich Folgeuntersuchungen.

Im Fall des malaysischen Tropenwalds zeigt sich jedenfalls, dass ein Aufforsten die schädlichen Folgen der Rodung von Wäldern für das Klima nicht kompensieren kann. „Generell ist es so, dass der Stopp der weiteren Abholzung natürlicher Wälder an allererster Stelle steht, was deren Klimawirksamkeit anbelangt – mit essenziellem Mehrwert für Biodiversität oder Wasserhaushalt“, sagt Arneth.

PNAS-Artikel

Abgeholzte Tropenwälder werden aufgrund der holzigen Biomasse, die sie bei der Wiederbewaldung nach einer Störung wiedergewinnen, in den globalen Kohlenstoffbudgets als wichtige Kohlenstoffsenken gezählt, aber diese Annahme ignoriert die gleichzeitigen Kohlenstoffverluste aus dem Ökosystem. Wir haben herausgefunden, dass abgeholzte tropische Wälder bei der Quantifizierung aller Quellen- und Senkenbegriffe des Kohlenstoffhaushalts des Ökosystems eine Nettoquelle für Kohlenstoff in die Atmosphäre darstellen. Diese Quelle bleibt mindestens 10 Jahre nach der Abholzung bestehen, was bedeutet, dass die Raten der Kohlenstoffbindung in sich erholenden Tropenwäldern wahrscheinlich viel niedriger sind als geschätzt.

Abstrakt

Abgeholzte und strukturell geschädigte Tropenwälder werden schnell zu einer der häufigsten Landnutzungsarten in den Tropen und gelten routinemäßig als Nettokohlenstoffsenke, da sie schnell nachwachsen. Diese Annahme basiert jedoch auf Waldbiomasseninventuren, die zwar die Erholung des Kohlenstoffbestands erfassen, aber die gleichzeitigen Kohlenstoffverluste aus dem Boden und der Nekromasse nicht berücksichtigen. Hier haben wir Waldparzellen und einen Eddy-Kovarianz-Turm verwendet, um den Netto-CO2-Austausch von Ökosystemen im malaysischen Borneo zu quantifizieren und aufzuteilen, einer Region, die ein Hotspot für Entwaldung und Walddegradierung ist.

Unsere Daten stellen den gesamten Kohlenstoffhaushalt tropischer Wälder dar, der während eines Abholzungsereignisses und der anschließenden Erholung gemessen wurde, und zeigen, dass diese Wälder eine beträchtliche und dauerhafte Nettokohlenstoffquelle darstellen. Im Einklang mit der bestehenden Literatur zeigte unsere Studie einen deutlich größeren Zuwachs an holzartiger Biomasse in mäßig und stark abgeholzten Wäldern im Vergleich zu unabgeholzten Wäldern, was jedoch durch viel größere Kohlenstoffverluste aus organischer Bodensubstanz und Totholz in abgeholzten Wäldern wieder ausgeglichen wurde, wobei die Emissionen mindestens ein Jahrzehnt nach der Abholzung mit diesen Raten fortgesetzt werden. Unsere Daten widersprechen direkt der Standardannahme, dass sich erholende abgeholzte und degradierte Tropenwälder Nettokohlenstoffsenken sind, was bedeutet, dass die Menge an Kohlenstoff, die in den Tropenwäldern der Welt gebunden wird, erheblich geringer sein könnte als derzeit geschätzt.

Eine der wichtigsten Ökosystemleistungen, die Wälder erbringen, ist die Speicherung und Bindung von Kohlenstoff. Die Tropenwälder sind für den globalen Kohlenstoffhaushalt besonders wichtig, da sie etwa 55 % des globalen oberirdischen Kohlenstoffbestands der Wälder und etwa 40 % der globalen terrestrischen Kohlenstoffsenke ausmachen. Dennoch sind Ausdehnung und Funktion der Tropenwälder durch den Klimawandel, Landnutzungsänderungen und strukturelle Degradierung durch Abholzung, Brände im Unterholz und Fragmentierung bedroht.

Abgeholzte Tropenwälder sind heute in den meisten Gebieten der Tropen weiter verbreitet als unabgeholzte Wälder. Dennoch ist das Verständnis der Kohlenstoffdynamik tropischer Wälder als Reaktion auf die Abholzung begrenzt. Studien, die sich mit den Auswirkungen von Landnutzungsänderungen auf die Kohlenstoffvorräte und -flüsse befassen, haben sich meist auf die Entwaldung konzentriert, aber es wird geschätzt, dass die gesamten Kohlenstoffverluste durch die strukturelle Degradierung tropischer Wälder ähnlich hoch sind wie die durch die Entwaldung oder sogar höher. Das Nachwachsen von Tropenwäldern nach einer Störung, wie z. B. der Abholzung, kann potenziell eine wichtige Kohlenstoffsenke darstellen, da degradierte Gebiete während der Erholung Biomasse zurückgewinnen. Bisher hat sich die Forschung über die Erholung abgeholzter und degradierter Wälder auf den Verlauf der Biomasse-Kohlenstoffbestände konzentriert, also auf die „Einkommensseite“ des Kohlenstoffhaushalts. Diese Studien dienen jedoch nicht zur Bewertung des Kohlenstoffbudgets des Ökosystems, da sie die „Abgänge“ von Kohlenstoffverlusten aus heterotrophen Quellen wie der Zersetzung von Totholz und der heterotrophen Bodenatmung, die in abgeholzten Wäldern nachweislich höher ist als in Primärwäldern, nicht berücksichtigen. Trotz der höheren Wachstumsraten von Bäumen in gestörten abgeholzten Wäldern im Vergleich zu nicht abgeholzten Wäldern fungieren diese Systeme daher möglicherweise nicht als Nettokohlenstoffsenken, wenn frühere Störungen anhaltende Kohlenstoffverluste aus dem Boden und aus Nekromassebeständen verursachen.

Hier stellen wir direkte Messungen des Netto-CO2-Austauschs von Ökosystemen und des gesamten Kohlenstoffbudgets über einen Gradienten der Abholzungsintensität in einer strukturell degradierten tropischen Waldlandschaft im malaysischen Borneo vor, einer Region, die ein Hotspot für Entwaldung und Degradierung ist. Wir haben die beiden wichtigsten Methoden zur Quantifizierung des CO2-Austauschs zwischen dem Ökosystem und der Atmosphäre angewandt: die Eddy-Kovarianz-Methode und umfassende biometrische Bodenschätzungen, die wir mit biometrischen Schätzungen für nahe gelegene, nicht abgeholzte Wälder verglichen haben. Beide Methoden bestätigen unabhängig voneinander, dass diese Landschaft für mindestens ein Jahrzehnt nach der Abholzung eine beträchtliche Netto-Kohlenstoffquelle für die Atmosphäre darstellt.

->Quellen: