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Lay summary
Klimaerwärmung und Veränderungen des Stickstoffkreislaufs sind zwei der wichtigsten Komponenten des globalen Umweltwandels. Während man die physikalischen Grundlagen des Klimawandels recht gut versteht, sind die ökologischen Auswirkungen auf Prozesse in Ökosystemen kaum erforscht. Das gilt besonders für Gewässer und für Situationen, wo mehrere Umweltfaktoren gleichzeitig wirken. Wir gingen deshalb der Frage nach, wie sich eine Temperaturerhöhung und Zunahme der Stickstoffverfügbarkeit auf den Abbau pflanzlicher Biomass auswirkt. Dies ist einer der wichtigsten Prozesse in Ökosystemen. In einem Freilandversuch simulierten wir in so genannten Mesokosmen gleichzeitig eine Klimaerwärmung (+4 °C) und die Zunahme von Stickstoffeinträgen. Unser Studienobjekt war ein Schilfgürtel eines voralpinen Sees, wo besonders viel pflanzliche Biomasse gebildet wird. Darüber hinaus besteht ein Gleichgewicht zwischen Abbauprozessen, bei denen Kohlendioxid gebildet wird, und solchen, bei denen zusätzlich das viel stärker klimawirksame Methangas entsteht. Veränderungen auch der relativen Bedeutung dieser Prozesse können deshalb Rückwirkungen auf das Klimasystem haben. Unsere Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:1) In den erwärmten Mesokosmen war der Abbbau der Schilfblätter beschleunigt. Hingegen wirkte sich die Stickstoffdüngung tendenziell hemmend auf den Abbau aus. 2) Schilfhalme zeigten im Gegensatz zu Schilfblättern weder bei Erwärmung noch bei Stickstoffdüngung veränderte Abbauraten.3) Blätter aus erwärmten oder gedüngten Mesokosmen waren verstärkt von Bakterien besiedelt. Jedoch konnten wir weder veränderte Wachtumsgeschwindigkeiten noch eine drastisch veränderte Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft nachweisen. Auch Pilze, die einen wichtigen Beitrag zum Abbau leiste, zeigten keine deutliche Veränderung ihrer Menge oder Wachstumsgeschwindigkeit. 4) Blätter von Schilfpflanzen, die im erwärmten Wasser wuchsen, hatten höhere Nährstoffkonzentrationen, was generell mit einer erhöhten Qualität des Blattmaterials für Abbauorganismen gleichgesetzt wird. Dies beschleunigte den Abbau jedoch nicht. Auch Stickstoffzugaben während des Pflanzenwachstums wirkten sich weder auf die chemische Blatt-Zusammensetzung noch auf die Abbaugeschwindigkeit aus.5) Wie beim Blattabbau hatte die Zugabe von Stickstoff eine tendenziell hemmende Wirkung auf den Stoffumsatz in den Mesokosmen, den wir als tagesperiodische Veränderung des Sauerstoffgehalts abschätzten. 6) Auf die Methanfreizetzung konnten wir wegen grosser räumlicher Variabilität keinen Effekt der Erwärmung oder Stickstoffdüngung nachweisen. Es zeigte sich jedoch, dass der Schilfgürtel trotz seiner geringen Flächenausdehnung die Gesamt-Methanfreisetzung aus Mittellandseen dominiert. Realistische Abschätzungen der Auswirkungen von Klimaerwärmung und vermehrter Stickstoffzufuhr auf den Methanumsatz in Röhrichten sind deshalb von wesentlicher Bedeutung für die Beurteilung der Konsequenzen des globalen Umweltwandels.