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Herden von Pflanzenfressern erhalten den Permafrost - auch bei starker globaler Erwärmung.
Der arktische Permafrostboden taut. Dadurch könnten grosse Mengen Treibhausgase zusätzlich frei werden und den Klimawandel beschleunigen. In Russland wurden versuchsweise Herden von Pferden, Bisons und Rentieren angesiedelt, um diesem Effekt entgegenzuwirken. Eine im Fachjournal Nature Scientific Reports veröffentlichte Studie der Universität Hamburg zeigt jetzt erstmals, dass diese Methode den Verlust von Permafrostboden tatsächlich deutlich verlangsamen könnte.
Theoretisch könnten 80 Prozent des gesamten weltweiten Permafrostbodens bis zum Jahr 2100 erhalten werden. Das zeigt Prof. Dr. Christian Beer vom Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg und Experte für die dauerhaft gefrorenen Böden der nördlichen Erdhalbkugel. Ohne Gegenmassnahmen würde der Permafrost in diesem Zeitraum zur Hälfte auftauen. Die neue Studie untersucht eine Gegenmassnahme, die eher ungewöhnlich ist: die flächendeckende Ansiedlung von Herden grosser Pflanzenfresser.
Neue Methode hat enormes Potenzial
Vorbild ist der Pleistozän-Park in Cherskii im Nordosten Russlands. Hier siedelten die Wissenschaftler Sergey und Nikita Zimov vor mehr als 20 Jahren Herden von Bisons, Wisenten, Rentieren und Pferden an und untersuchen bis heute die Effekte auf den Boden. Im Winter hat der Permafrostboden hier etwa minus 10 Grad Celsius, die Luft ist mit Temperaturen bis zu minus 40 Grad deutlich kühler. Reichlich Schneefall sorgt für eine dichte Schneedecke, die den Boden von der kalten Luft isoliert und "warm" hält. Wird die Schneeschicht verdichtet, indem sie von den grasenden Tieren umgewälzt und platt getreten wird, verringert sich ihre Isolationswirkung deutlich und der Permafrost friert stärker durch. "Diese Art von natürlicher Manipulation in Ökosystemen, die für das Klimasystem eine wichtige Rolle spielen, ist bisher noch viel zu wenig erforscht - birgt aber ein enormes Potenzial", sagt Beer.
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Die langjährigen Untersuchungen aus Russland zeigen, dass 100 Tiere auf einem Quadratkilometer die Schneehöhe im Mittel auf die Hälfte reduzieren. Christian Beer und seine Kollegen wollten nun wissen, welchen Effekt dies auf den gesamten arktischen Permafrostboden haben könnte. Würden die Tiere theoretisch auch eine sehr starke Erwärmung der Atmosphäre abfedern und ein Tauen des Permafrostbodens aufhalten können?
Auch weniger Tiere kühlen den Boden signifikant
Beer nutzte für seine Studie ein spezielles Klimamodell, das solche Temperaturprozesse an der Landoberfläche über das ganze Jahr für die Zukunft simulieren kann. Die Ergebnisse zeigen: Bei ungebremsten Emissionen (Szenario RCP 8,5 im IPCC-Bericht des Weltklimarats) würde sich der Permafrostboden demnach bis zum Jahr 2100 durchschnittlich um 3,8 Grad Celsius erwärmen und zur Hälfte tauen. Mit Tierherden würde sich der Boden hingegen nur um 2,1 Grad erwärmen. Dies entspricht 44 Prozent weniger Erwärmung, was reichen würde, um 80 Prozent des heutigen Permafrosts zu erhalten, wie das Modell zeigt.
"Es ist zwar utopisch, auf sämtlichen Permafrostböden des Nordens Wildherden anzusiedeln," sagt Erdsystemwissenschaftler Beer. "Doch unsere Ergebnisse zeigen, dass auch weniger Tiere schon einen kühlenden Effekt hätten. Dies ist eine interessante Methode, den Verlust dauerhaft gefrorener Böden und damit den Abbau der darin enthaltenen riesigen Kohlenstofflager zu verlangsamen."
Beer und sein Team haben auch über mögliche Nebenwirkungen nachgedacht. Zum Beispiel zerstören die Tiere im Sommer die kühlende Moosschicht am Boden, was ihn zusätzlich erwärmt. Dies wurde ebenfalls in die Berechnungen miteinbezogen, der Schneeeffekt im Winter ist jedoch um ein Vielfaches höher. Im nächsten Schritt möchte Beer mit Biologinnen und Biologen zusammenarbeiten. Dann kann zum Beispiel konkret untersucht werden, wie sich die Tiere tatsächlich in der Landschaft verteilen.
Originalarbeit:
Fachartikel: Beer C, Zimov N, Olofsson J, Porada P, Zimov S (2020): Protection of Permafrost Soils from Thawing by Increasing Herbivore Density; Scientific Reports
Link: www.nature.com/articles/s41598-020-60938-y
DOI: 10.1038/s41598-020-60938-y
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| Quelle: Text von Stephanie Janssen, CEN, Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit der Universität Hamburg , 17. März 2020 |
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