Wenn Luftschadstoffe den Waldboden saurer machen, dann ist das für Bäume in gleich mehrfacher Hinsicht ein Problem. Eine bisher unerkannte Nebenwirkung des „sauren Regens“ haben nun Forscher identifiziert. Demnach werden Bäume durch saure Waldböden „durstiger“ – sie verdunsten mehr Wasser und benötigen entsprechend mehr Nachschub. Die Luftverschmutzung kann so dazu beitragen, Wälder noch anfälliger gegenüber Hitze und Trockenstress durch den Klimawandel zu machen.
Bei der Verbrennung von Kohle, Erdöl und anderen fossilen Brennstoffen werden neben Kohlendioxid auch Schwefeldioxid und Stickoxide freigesetzt. Werden die Abgase nicht entsprechend gereinigt, können diese Luftschadstoffe mit Wasser in der Atmosphäre zu Schwefelsäure und Salpetriger Säure reagieren – es entsteht saurer Regen. Vor allem in den 1970er und 1980er Jahren führte dieser zu einer massiven Versauerung der Waldböden, bevor strengere Luftreinhaltungs-Vorschriften in Europa und Nordamerika den Schwefelgehalt der Emissionen reduzierten. Dadurch erholen sich die Waldböden inzwischen allmählich wieder, ihre pH-Werte steigen.
Calciummangel durch saure Böden
Aber das Problem ist noch nicht vom Tisch. Bei uns sorgen erhöhte Stickoxidwerte noch immer für den Eintrag von Luftschadstoffen in die Böden, in anderen Regionen der Erde wie in China ist die Luftverschmutzung zudem deutlich höher. „Die Folgen der Versauerung sind noch immer von globaler Bedeutung, vor allem auf der Leeseite von Großstädten oder in Gebieten mit intensiver Landwirtschaft“, erklären Matthew Lanning von Indiana University und seine Kollegen. Sie haben untersucht, welche Folgen die Bodenversauerung auf den Wasserhaushalt von Pflanzen und besonders Bäumen hat.
Ihr Verdacht: Weil der verringerte pH-Wert des Bodens viele Spurenelemente löst und versickern lässt, könnten damit auch für die Bäume wichtige Botenstoffe verloren gehen. Zu diesen gehört vor allem Calcium, das von den Pflanzen als Zellbotenstoff und wichtiger Akteur bei Bewegungsprozessen wie dem Schließen der Spaltöffnungen benötigt wird. „Ein Calcium-Defizit der Pflanzen könnte daher zu einem vermehrten Bedarf an Wasser unter anderem durch zunehmende Transpiration führen“, erklären die Forscher. Weil die Bäume ihre Spaltöffnungen nicht mehr wie sonst bei Trockenheit und Hitze schließen können, verlieren sie mehr Wasser über die Blätter und benötigen entsprechend mehr Nachschub aus dem Boden.
Anfälliger für Trockenstress
Soweit die Hypothese. Ob dies tatsächlich der Fall ist, überprüften die Wissenschaftler anhand von Daten eines in einem Waldstück in West Virginia durchgeführten Langzeitexperiments. Ein Waldhang wurde von einem Wasserzulauf versorgt, der seit 1985 zweimal im Jahr durch ammoniumhaltigen Dünger verunreinigt wurde und dadurch Säure in die Waldböden einbrachte. Ein zweiter Hang wurde von einem Wasserzulauf versorgt, der nicht mit Dünger verunreinigt war. In beiden Waldgebieten ermittelten die Forscher durch Proben und Sensoren den Säuregrad und Calciumgehalt des Bodens, die Wasserversickerung, die Wasserzufuhr durch Regen und die Kanäle sowie den Wasserverbrauch der Bäume durch Evapotranspiration.
Es zeigte sich: In dem Waldgebiet mit den saureren Böden lag der Wasserverbrauch der Bäume über 18 Jahre hinweg zwischen fünf und elf Prozent höher als im Kontrollwaldstück. Gleichzeitig sank der Calciumgehalt in den oberen Bodenschichten stetig ab. „Mehrere Datenlinien belegen demnach, dass die verstärkte Calciumlösung durch den Säureeintrag den Wasserbedarf der Vegetation erhöhte“, sagen Lanning und sein Team. Ihrer Ansicht nach deutet dies darauf hin, dass die Luft- und Wasserverschmutzung dadurch die Anfälligkeit der Bäume gegenüber Trockenperioden zusätzlich erhöhen kann. „Wenn eine Dürre kommt und die Bäume können ihre Spaltöffnungen nicht schließen, werden sie vermehrt aus Wassermangel absterben“, sagt Koautor Lixin Wang. „Das könnte die Folgen des Klimawandels auf Wälder noch verstärken.“
Quelle: Indiana University; Fachartikel: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aav5168
