Torfseen im Kongobecken geben Jahrtausende alten Kohlenstoff ab

Die riesigen Sumpf- und Torfgebiete der Tropen spielen im weltweiten Kohlenstoffkreislauf und damit f¨¹r das globale Klima eine wichtige Rolle. Das Amazonasbecken, das Kongobecken und die tropischen Feuchtgebiete S¨¹dostasiens reichern Kohlenstoff in Form von abgestorbenem nicht zersetzten Pflanzenmaterial an und speichern dadurch rund 100 Gigatonnen Kohlenstoff.  

Einer der gr?ssten und wichtigsten dieser tropischen Kohlenstoffspeicher liegt im Kongobecken im Herzen Afrikas, mit dem m?chtigen Kongo-Fluss und seinen zahlreichen Nebenarmen. Die Sumpf- und Torfgebiete des Kongobeckens nehmen zwar nur 0,3 Prozent der Landoberfl?che der Erde ein, aber ein Drittel des in tropischen Torfgebieten gespeicherten Kohlenstoffs ist hier gelagert. 

Wie gross der Einfluss dieser Torf-?kosysteme auf den globalen Kohlenstoffkreislauf und das Klima ist, ist kaum erforscht, unter anderem deshalb, weil das zentrale Kongo-Becken nach wie vor nur schwer zug?nglich ist. Boote und Pirogen sind oft die einzigen Verkehrsmittel, um in die abgelegenen S¨¹mpfe und Seen vorzudringen. 

Forschung st?sst auf ?berraschendes 

Trotz dieser Schwierigkeiten hat ein interdisziplin?res Forschungsteam unter der Leitung der ETH Z¨¹rich in den vergangenen zehn Jahren das Kongobecken genauer unter die Lupe genommen. Dabei stiessen die Forschenden auf mehrere ?berraschungen, wie zum Beispiel einen der dunkelsten Schwarzwasserfl¨¹sse der Welt, den Ruki-Fluss (ETH-News berichtete).  

In der j¨¹ngsten Studie, die soeben in der Fachzeitschrift externe Seite Nature Geoscience erschienen ist, befassen sich die Forschenden erneut mit Wasser, das durch das Auslaugen von Pflanzenresten dunkel gef?rbt wurde: mit dem gr?ssten Schwarzwassersee Afrikas, dem Lac Mai Ndombe, und seinem kleineren Nachbarn, dem Lac Tumba ¨C und stiessen wieder auf eine ?berraschung.  

Der Mai-Ndombe-See ist mehr als viermal so gross wie der Bodensee, sein Wasser sieht aus wie Schwarztee. Der See ist umgeben von ausgedehnten Sumpfw?ldern und fast unber¨¹hrtem Tiefland-Regenwald, die auf der dicken Torfschicht wachsen. Organische Stoffe, die aus verrottendem Pflanzen- und Bodenmaterial der umgebenden Sumpf- und Tieflandregenw?lder ausgewaschen werden, f?rben das Seewasser dunkelbraun.  

Uralten Kohlenstoff freigesetzt 

Nun zeigen die Forschenden auf, dass die beiden Seen gr?ssere Mengen Kohlenstoff in Form von CO₂ in die Atmosph?re ausstossen.  

Entgegen den Erwartungen der Forschenden stammt der Kohlenstoff aber nur teilweise aus in j¨¹ngster Zeit produzierter Pflanzenmasse. Bis zu 40 Prozent des Kohlenstoffs stammt aus Torf, der sich in den umliegenden ?kosystemen ¨¹ber Tausende von Jahren aufgebaut hat. Das zeigen Altersbestimmungen (Radiokarbondatierungen) des im Seewasser gel?sten CO₂.  

?Dass ¨¹ber den See uralter Kohlenstoff freigesetzt wird, hat uns ¨¹berrascht?, erkl?rt Erstautor Travis Drake, Wissenschaftler in der Gruppe Nachhaltige Agrar?kosysteme von ETH-Professor Johan Six. ?Der Kohlenstoffspeicher hat quasi ein Leck, aus dem uralter Kohlenstoff austritt?, erg?nzt Co-Autor Matti Barthel. 

Wie kommt der Kohlenstoff frei? 

Bis anhin ging die Forschung davon aus, dass Kohlenstoff, der im Torf des Kongobeckens gespeichert ist, ¨¹ber sehr lange Zeit gebunden bleibt und nur unter bestimmten Bedingungen, wie langanhaltende Trockenheiten freikommt.  

Noch ungekl?rt ist, wie der Kohlenstoff aus den nicht abgebauten Pflanzenresten mobilisiert wird. Auch auf welchen Wegen der Kohlenstoff ins Seewasser gelangt, ist noch unbekannt.  

F¨¹r die Forschenden ist deshalb entscheidend herauszufinden, ob die Freisetzung von altem Kohlenstoff einen destabilisierenden Wendepunkt anzeigt oder einen nat¨¹rlichen Gleichgewichtszustand, der durch neue Torfablagerungen ausgeglichen wird. 

Droht das Trockenfallen der Torfgebiete? 

Dass alter Kohlenstoff freigesetzt wird, k?nnte auf ein gr?sseres Problem hinweisen: dass Umwelt?nderungen, die durch den Klimawandel angestossen werden, zu einer Kettenreaktion f¨¹hren.  

Wird das Klima beispielsweise trockener, k?nnte mehr Kohlenstoff mobilisiert werden, weil das Torf ?fter und ¨¹ber l?ngere Zeit trockenf?llt und Sauerstoff in tiefere Torfschichten gelangt. Dies f?rdert den Abbau von einst stabiler organischer Materie durch Mikroorganismen, mit Folgen f¨¹r das globale Klima, da vermehrt CO₂ aus diesem riesigen Kohlenstoffspeicher in die Atmosph?re gelangt.  

?Unsere Resultate helfen, globale Klimamodelle zu verbessern, denn tropische Seen und Feuchtgebiete sind darin bisher vernachl?ssigt worden?, sagt Six. 

Wasserstand beeinflusst Ausgasung massiv 

Neben der Untersuchung des Alters und der Herkunft des ausgegasten CO₂ untersuchten die Forschenden auch die Emissionen von zwei weiteren wichtigen Treibhausgasen aus dem Mai Ndombe-See, dem Lachgas und Methan. 

In dieser parallelen Studie, die erst als externe Seite Preprint ver?ffentlicht wurde, fanden die Forschenden heraus, dass beispielsweise der Wasserstand einen starken Einfluss darauf hat, wie viel Methan in die Atmosph?re entweicht.  

Je h?her der Pegelstand des Sees, desto effektiver bauen Mikroorganismen Methan ab. Ist der Pegel tief(er) wie in der Trockenzeit ¨¹blich, wird Methan weniger stark abgebaut und entweicht in gr?sseren Mengen aus dem See.  

?Wir bef¨¹rchten, dass der Klimawandel auch dieses Gleichgewicht aus dem Lot bringt. Werden Trockenheiten l?nger und intensiver, k?nnten die Schwarzwasserseen dieser Region zu bedeutenden Quellen von Methan werden, die das globale Klima beeinflussen?, sagt ETH-Professor Jordon Hemingway, der an der Studie beteiligt ist. ?Wann der Kipppunkt erreicht ist, wissen wir derzeit nicht.? 

Landnutzungs?nderung k?nnte gravierend sein 

Doch nicht nur der Klimawandel k?nnte sich auf das Gleichgewicht auswirken. Noch gravierender k?nnten Landnutzungs?nderungen sein. Sch?tzungen zufolge wird sich die Bev?lkerungszahl der Demokratischen Republik Kongo bis ins Jahr 2050 verdreifachen. Um Kulturland zu gewinnen, werden die Menschen k¨¹nftig mehr Wald roden.  

Die Entwaldung f?rdert wiederum die Trockenheit, was den Seepegel dauerhaft tief halten k?nnte. ?Wir alle kennen die Analogie: W?lder sind die gr¨¹ne Lunge der Erde?, sagt Barthel. ?Sie sind jedoch nicht nur f¨¹r den Gasaustausch verantwortlich wie die Lunge, sondern sie verdunsten ¨¹ber ihre Bl?tter Wasser und reichern damit die Atmosph?re mit Wasserdampf an. Das f?rdert die Wolkenbildung und den Niederschlag, der wiederum Fl¨¹sse und Seen speist. ? 

Die Ergebnisse helfen, die Rolle tropischer Torfgebiete und Schwarzwasserseen im globalen Klimageschehen zu kl?ren. Zudem ist die Forschung wichtig, um Strategien zur Reduktion von Treibhausgasen und den Schutz von Feuchtgebieten im Kongobecken und rund um den ?quator zu entwickeln. 

Diese Studien wurden im Rahmen des von der ETH geleiteten und vom Schweizerischer Nationalfonds finanzierten Projekts TropSED zusammen mit Wissenschaftler:innen der Universit?t Louvain in Belgien sowie aus der Demokratischen Republik Kongo durchgef¨¹hrt.