Eine vielfältige Pflanzenwelt wirkt als Puffer gegen Schwankungen der Bodentemperatur. Das fand eine aktuelle Studie heraus. Eine wichtige Erkenntnis, denn unsere Böden heizen sich durch den Klimawandel immer stärker auf.
Ein Ergebnis der Studie: Pflanzendiversität hat das Potenzial, die Bodentemperatur das ganze Jahr über zu stabilisieren.
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Unsere Böden heizen sich durch den Klimawandel sehr stark auf. Nach einer aktuellen Studie nahm und nimmt die Anzahl der Tage mit Hitzeextremen im Boden doppelt so schnell zu wie in der Luft. Dabei spielt die Bodentemperatur eine zentrale Rolle bei der Steuerung wichtiger Ökosystemprozesse zum Beispiel in Bezug auf Wasser-, Kohlenstoff- und Nährstoffdynamik, mikrobielle Aktivität und landwirtschaftliche Produktivität.
Forschende der Universität Leipzig, der Friedrich-Schiller-Universität Jena, des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung Halle-Jena-Leipzig (iDiv) und anderer Forschungseinrichtungen fanden nun heraus, dass eine vielfältige Pflanzenwelt als Puffer gegen Schwankungen der Bodentemperatur wirkt. Die Forschenden präsentieren in ihrer im Fachjournal „Nature Geoscience“ veröffentlichten Studie die Ergebnisse eines umfassenden Datensatzes, der von 2004 bis 2021 in einem groß angelegten Grasland-Biodiversitätsexperiment, dem sogenannten Jena-Experiment, gesammelt wurde.
Das Versuchsgelände umfasst 80 Parzellen mit einer unterschiedlichen Pflanzenvielfalt, die von einer bis zu 60 Arten reicht. Außerdem lieferten vier Parzellen mit unbepflanztem Boden und zwei Parzellen mit unkontrolliertem Bewuchs wichtige Bezugspunkte. Die Bodentemperatur wurde automatisch in 5 und 15 cm Tiefe mit einer Auflösung von einer Minute über einen Zeitraum von 18 Jahren aufgezeichnet. So wurde eine erhebliche Klimavariabilität abdeckt.
Mehr Temperatur-Stabilität bei Hitze und Kälte
Im Sommer, an Tagen mit besonders hoher Lufttemperatur, lag die Bodentemperatur in Pflanzengemeinschaften mit 60 Arten um 5,04 °C niedriger als in unbepflanzten Parzellen. Zum Vergleich: Dieser Unterschied war damit mehr als doppelt so hoch wie der Unterschied zwischen Monokulturen und unbepflanztem Boden zum gleichen Zeitpunkt. An Tagen mit besonders niedriger Lufttemperatur war jedoch die Bodentemperatur in der 60-Arten-Pflanzengemeinschaft um 1,48 °C wärmer als im unbepflanzten Parzellen, was fünfmal so hoch war wie der Unterschied zwischen Monokulturen und dem unbepflanzten Boden.
Die Forschenden um die Erstautorin der Studie, Dr. Yuanyuan Huang, kamen zu dem Schluss, dass Pflanzenvielfalt die Bodentemperatur das ganze Jahr über stabilisieren kann. Die Auswirkungen verstärkten sich mit zunehmendem Alter der Versuchsgemeinschaften und sind gerade unter harten klimatischen Bedingungen wie sengend heißen Tagen und trockenen Jahren noch prägnanter.
In einem zweiten Schritt wurden die Ursachen für die stabilisierende Wirkung untersucht. Die Pflanzenvielfalt erhöhte zum einen die Gesamtheit an Blattflächen der Pflanzen, was zu einer stärkeren Beschattung führte, sowie zum anderen auch den Gehalt an organischem Kohlenstoff im Boden. Die stabilisierende Wirkung zeigte sich durch eine Reduktion der Wärmeleitung in den oberen 60 Zentimetern des Bodens. Infolgedessen blieb die Bodentemperatur in Gemeinschaften mit einer höheren Pflanzendiversität das ganze Jahr über und durch den kompletten Oberboden hinweg stabiler.
Potenzial, die globale Erwärmung zu verlangsamen
Die Ergebnisse der Forschenden könnten weitreichende Auswirkungen haben. In Graslandschaften der gemäßigten Zonen und darüber hinaus könnte die durch die Pflanzenvielfalt bewirkte Stabilisierung der Bodentemperatur entscheidend sein, um negative Auswirkungen extremer klimatischer Ereignisse abzuschwächen. Dazu gehört auch der Abbau von Kohlenstoff im Boden und dessen Freisetzung in die Atmosphäre. Hierdurch habe dieser natürliche Mechanismus nach Ansicht der Forschenden zusätzlich das Potenzial, den Prozess der globalen Erwärmung zu verlangsamen.
"Unsere Forschung zeigt die bemerkenswerte Fähigkeit der Pflanzenvielfalt, als Schutzschild gegen die Auswirkungen des Klimawandels zu wirken. Sie erinnert uns eindringlich daran, wie wichtig es ist, die biologische Vielfalt in unseren Ökosystemen zu erhalten und zu fördern, um die Umwelt zu schützen und eine nachhaltige Zukunft zu sichern", sagt Prof. Dr. Nico Eisenhauer, Leiter der Studie und Sprecher des Jena-Experiments. Die Studie erweitere nicht nur das Verständnis der lebenswichtigen Rolle der biologischen Vielfalt, sondern biete auch einen Hoffnungsschimmer im laufenden Kampf gegen den Klimawandel.