Wie Pflanzen die Gebirgsbildung prägen - wissenschaft.de
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Erde+Klima

Wie Pflanzen die Gebirgsbildung prägen

In dieser mediterranen Klimazone in den Bergen von Zentral-Chile führen Vegetation und Niederschlage zusammen zu vergleichsweise stark verwitterten Bodenprofilen. (Bild: Todd Ehlers)

Sie stabilisieren Hänge, brechen mit ihren Wurzeln aber auch das Gestein auf – Pflanzen formen Berge in überraschend vielschichtiger Weise, berichten Forscher. Sie haben in den südamerikanischen Anden Einblicke in die interessanten Wechselwirkungen von Vegetation und Klima auf die Gebirgsbildung gewonnen. Je nach Region kann der Einfluss von Pflanzen auf die Erosionsprozesse demnach sogar gegensätzlich ausfallen.

Durch geologische Prozesse werden manche Bereiche der Erdkruste nach oben gedrückt und aufgefaltet – es entstehen Bergketten wie die Alpen, der Himalaya oder die Anden. Wie sich die Strukturen der Berge anschließend verändern, hängt damit zusammen, welchen Erosionsfaktoren sie ausgesetzt sind. In manchen Regionen werden sie etwa von Gletschern abgeraspelt, in anderen spülen heftige Regenfälle ihr Material nach und nach fort. Doch auch das Leben beeinflusst die Gestaltung der Berge: Dass auch Pflanzenbewuchs Erosionsprozesse erheblich beeinflussen kann, scheint klar. Über die Details des Zusammenspiels von Vegetation, Erosion und anderen Umweltfaktoren ist bisher allerdings wenig bekannt. Ein Wissenschaftlerteam der Universität Tübingen hat sich diesem Forschungsthema nun gewidmet.

Als Untersuchungsregion haben sie sich die Anden ausgesucht: Das Studiengebiet erstreckt sich fast über die ganze Länge von Südamerika vom 6. bis zum 36. südlichen Breitengrad. Diese Region beinhaltet sechs Klimazonen – von sehr trocken bis gemäßigt. Die Forscher erfassten dort Klimainformationen, geologische Daten sowie Informationen über die Vegetation. Die Erosionsrate erfassten sie über den Nachweis von sogenannten kosmogenen Nukliden. Da diese Atomvarianten durch Strahlung aus dem Weltall auf der Erdoberfläche entstehen, reichern sich diese Nuklide nur in freiliegendem Boden an. Dadurch sind Rückschlüsse auf Erosionsprozesse möglich.

Dem Faktor Vegetation auf der Spur

Basierend auf Messungen der Nuklidkonzentration in 86 Flusssedimenten konnten die Wissenschaftler errechnen, wie schnell die jeweiligen Gebirgsstrukturen abgetragen wurden. Wie sie berichten, lagen die Erosionsraten zwischen 1,4 und 150 Metern in einer Million Jahre. Mit dieser Grundlage konnten sie auch die Erosion in Abhängigkeit von unterschiedlichem Pflanzenbewuchs und verschiedenen Klimazonen in den untersuchten Gebieten einschätzen. Ihre Ergebnisse belegen, wie unterschiedlich die Vegetation die Erosion und damit die Landschaftsentwicklung je nach Region beeinflussen kann: Während zum Beispiel in der trockenen Atacama-Region die spärliche Vegetation den Boden eher festhält, ist im Gegensatz dazu in gemäßigten feuchteren Regionen eine höhere Erosionsrate mit einer dichteren Pflanzendecke verknüpft.

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Die Forscher erklären dies folgendermaßen: Pflanzen halten mit ihren Wurzeln den Boden an Hängen fest und bremsen dadurch fließendes Wasser auf der Oberfläche, sodass Bergseiten stabiler werden. Andererseits können Pflanzen die Erosion aber auch verstärken: Mit ihren Wurzeln brechen sie festes Gestein auf und wandeln es in lockeren Boden um, der dann einfacher abgetragen werden kann. Welcher Aspekt mehr zum Tragen kommt, hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab, die erneut zwiespältig wirken können, erklären die Wissenschaftler. So steigert Regen das Wachstum der Pflanzen, ist gleichzeitig aber auch ein entscheidender Faktor der Erosion.

Komplexes Zusammenspiel

„Man könnte annehmen, dass je dichter die Pflanzendecke ist, auch der Schwund an Material umso geringer ist. Dieser einfache Zusammenhang stimmt für einige Andenregionen tatsächlich“, sagt Co-Autor Todd Ehlers. „Aber auch andere Faktoren wie Niederschlagsraten spielen eine wichtige Rolle. Es ist spannend zu sehen, wie die Erosion von Gebirgen das Zusammenspiel von Pflanzen und Niederschlag widerspiegelt“, so der Wissenschaftler. Zum Beispiel gibt es in den klimatisch gemäßigten Andengebieten nur deswegen eine dichte Pflanzendecke, weil auch viel Regen fällt. Die dortigen Niederschlagsmuster verstärken trotz des Bewuchses insgesamt die Bodenerosion, stellten die Forscher fest. Mit weiter steigendem Pflanzenbewuchs in anderen Regionen vermindern jedoch Pflanzen die Erosion, sodass sich Hänge stabilisieren können und steiler werden.

„Unsere Untersuchung entlang dieses weiten Klimagradienten in den Anden hilft nun dabei, die Beobachtungen aus vielen anderen Studien zusammenzuführen“, sagt Ehlers. „Diese Studien wurden größtenteils in geografischen Regionen mit engen ökologischen oder klimatischen Bedingungen durchgeführt. Erst ein Überblick ermöglicht nun einen breiteren Eindruck davon, wie Pflanzen und Klima mit der Topografie interagieren“, so der Wissenschaftler.

Quelle: Universität Tübingen, Fachartikel: Science, doi: 10.1126/science.aaz0840

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