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Der Abbau von totem Pflanzenmaterial ist ein wichtiger Schritt im globalen Kohlenstoffkreislauf. Wenn eine Pflanze stirbt, zersetzen Mikroorganismen das organische Material. Bei diesem Abbauprozess wird das Treibhausgas CO2 freigesetzt. Steigen CO2 in der Atmosphäre und Temperaturen an, wachsen die Pflanzen möglicherweise stärker und nehmen mehr Kohlenstoff auf. Was passiert nun aber im Boden? Wirkt er als Kohlenstoffspeicher oder wird der Abbau von Pflanzenmaterial schneller, sodass mehr Kohlendioxid freigesetzt wird?
Diese Prozesse und ihre Mechanismen sind in gemässigten Zonen bereits recht detailliert untersucht. Im Gebirge gibt es aber bisher wenige Daten. Um hier mehr Informationen über die Geschwindigkeit des Streuabbaus zu sammeln, wenden Sonja Wipf und Christian Rixen am SLF in mehreren Studien das „Tea bag Index“ Protokoll in Gebirgsböden an.
Wie funktioniert die „Teebeutel-Methode“?
Zwei Teesorten in Nylon-Teebeuteln der Marke „Lipton“ dienen als einheitliches Substrat: Grüntee, eher leicht abbaubar und Rooibostee, eher schwer abbaubar. Zuerst werden die Teebeutel gewogen und anschliessend im Boden vergraben. Nach gewissen Zeitschritten (z.B. 3 Monaten, 1 Jahr) werden die Beutel wieder „geborgen“, getrocknet und erneut gewogen. Aus der Differenz berechnen die Forscher die Rate des Biomasse-Abbaus.
Dieses einfache Verfahren wird inzwischen weltweit verwendet, um Forschungsfragen wie etwa zur Abhängigkeit der Zersetzungsraten vom Klima oder von Bodeneigenschaften zu beantworten. Am SLF wird die Methode beispielsweise im Rahmen des internationalen Projektes „TeaComposition“ auf Berggipfeln angewandt, um langfristige Zersetzungsraten unterschiedlicher Gebirgsregionen und Höhenlagen zu vergleichen. Die sieben Standorte sind auch Teil des GLORIA-Projektes (GLobal Observation Research Initiative in Alpine environments) und liegen im und um den Schweizerischen Nationalpark.
Weltweit werden die beiden Teesorten auf Berggipfeln innerhalb 12 Ländern auf vier Kontinenten (Europa, Asien, Nord- und Südamerika) vergraben und untersucht.
Dieses Teebeutel-Experiment auf Berggipfeln ergänzt Jonathan von Oppen (Masterstudent am SLF) durch weitere Experimente: zusätzlich zu den beiden Teesorten bestimmt er die Abbauraten von zwei einheimischen Pflanzenarten (Dryas octopetala [Silberwurz, vermutlich eher schwer abbaubar] und Anthyllis vulneraria [Wundklee, vermutlich leichter abbaubar]). Der Masterstudent möchten einerseits testen, ob die heimischen Pflanzen von den Bodenmikroorganismen schneller zersetzt werden, wenn die Pflanzen auch in Natura am Standort vorkommen. Andererseits möchte er ein realistisches Bild für den lokalen Abbau und das freigesetzte CO2 erhalten.
Ein weiterer Aspekt, der untersucht wird, ist der Temperatureinfluss auf die Abbauprozesse der verschiedenen Streusorten. Denn kleinräumige Standortunterschiede, wie die Exposition, haben im Gebirge einen grossen Einfluss auf die Temperatur. Aus diesen Grund wurden auf den jeweiligen Gipfeln an allen vier Hauptexpositionen (N, E, S, W) Teebeutel vergraben, um die Variabilität der Zersetzungsrate innerhalb des Gipfels zu untersuchen.
Allerdings kann so der Effekt der Temperatur nicht von anderen standörtlichen Unterschieden, beispielsweise des Bodens, unterschieden werden. In einem zusätzlichen Experiment werden deshalb die verschiedenen Streusorten unter kontrollierten Bedingungen verschiedenen Temperaturen ausgesetzt. Dabei werden die Standardmischungen aus Pflanzenerde und Sand mit Mikroorganismen der verschiedenen Gipfel „geeimpft“, bevor sie, bestückt mit Teebeuteln, in kleinen Plastikbehältern in Davos (1560 m) und auf dem Flüelapass (2390 m) vergraben werden. So kann bestimmt werden, in welchem Ausmass etwaige Unterschiede bei der Zersetzung auf den Einfluss der Temperatur oder der Mikroorganismen verschiedener Berge zurückzuführen sind.
Details zum Projekt
Projektdauer
2017 - 2021