Nachwachsende Regenwälder sind keine Kohlenstoffsenke

 

• nach Abholzung nachwachsende Regenwälder geben überraschenderweise mehr Kohlenstoff ab als sie binden und könnten daher Kohlenstoffquelle und nicht -senke sein

 

• Regenwäldern spielen eine wichtige Rolle für die Speicherung von atmosphärischem Kohlenstoff

 

• Fachleute: Erkenntnis nicht grundlegend neu, Studie zeigt aber deutlich, wie wichtig es ist, bei Kohlenstoffbilanzierungen alle Komponenten zu berücksichtigen

 

Abgeholzte Regenwälder sind bis mindestens zehn Jahre nach der Rodung eine Quelle für Kohlenstoffemissionen. Zu diesem Ergebnis kommt ein Team von Forschenden bei Untersuchungen in Malaysia. Mit diesen Erkenntnissen wird die bisher weit verbreitete Annahme in Frage gestellt, dass tropische Wälder nach ihrer Abholzung mehr Kohlenstoff binden als sie freisetzen, weil sie schnell nachwachsen und so atmosphärischen Kohlenstoff in neuer holziger Biomasse binden. Die aktuelle Studie zeigt: Zwar bindet die erhöhte Holzproduktivität Kohlenstoff, aber durch die Zersetzung von organischer Materie durch Mikroorganismen auf und im Boden sowie von zurückbleibendem Totholz wird in der Summe mehr Kohlenstoff in die Atmosphäre freigesetzt. Die Studie ist am 09.01.2023 im Fachjournal „PNAS“ erschienen (siehe Primärquelle).

Die tropischen Regenwälder der Erde spiele eine wichtige Rolle bei der Kompensation der anthropogenen Treibhausgase. Die zunehmende Abholzung für die Holzgewinnung oder zur Umwandlung in Weideflächen beziehungsweise in Anbauflächen für Soja und Palmöl fügt den Urwäldern schwere Schäden zu. Der Amazonas-Regenwald in Südamerika gilt dabei sogar als eines der möglichen Kippelemente des Klimasystems, das bereits massiv in Richtung seines Kipppunktes verändert wurde.

Das Team um Maria Mills von der Uni Leicester untersuchte elf unterschiedliche Flächen in Malaysia, von denen auf einigen nur moderat abgeholzt wurde, auf andern sehr massiv. Dabei nutzten sie zwei verschiedene Untersuchungsmethoden. Zum einen Eddy-Kovarianz-Messungen, bei denen ein 50 Meter hoher Messturm zum Einsatz kam und mit denen eine direkte Messung des Austauschs von Energie, Wasser und Spurengasen zwischen Landoberfläche und der bodennahen Atmosphäre möglich sind. Zum anderen erhoben sie sogenannten biometrische Faktoren der Flächen. Dabei wird der Gasaustausch der Baumstämme, der Blätter des Totholzes und des Bodens gemessen. Für den Boden lassen sich die autotrophe Respiration – Gasaustauch über die Wurzeln – und die heterotrophe Respiration unterscheiden, die durch die mikrobielle Zersetzung organischer Materie abgebildet wird. Die Resultate beider Untersuchungsmethoden verglichen sie mit den Messwerten aus nicht-gerodeten Waldstücken und kamen beide Male zum gleichen Ergebnis: Die abholzten Flächen sind für mindestens ein Jahrzehnt eine beträchtliche Netto-Kohlenstoffquelle. Dies zeigte sich an 99 Prozent der insgesamt 455 Messtage innerhalb von sieben Jahren. Die Forschenden sehen in den Ergebnissen ihrer Arbeit einen starken Hinweis, dass die Menge an Kohlenstoff, die in den Tropenwäldern der Welt gebunden wird, möglicherweise erheblich geringer sein könnte als bisher angenommen.

 

• Prof. Dr. Almut Arneth, Leiterin der Arbeitsgruppe Modellierung Globaler Landökosysteme und Leiterin der Abteilung Ökosystem-Atmosphäre Interaktionen, Institut für Meteorologie und Klimaforschung Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Campus Alpin, Garmisch-Partenkirchen

 

• PD Dr. Sven Günter, Leiter des Arbeitsbereichs Waldwirtschaft weltweit, Institut für Waldwirtschaft, Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Hamburg

 

• Prof. Dr. Markus Reichstein, Direktor Department Biogeochemical Integration, Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena

 

• Prof. Dr. Julia Pongratz, Inhaberin des Lehrstuhls für Physische Geographie und Landnutzungssysteme und Direktorin des Department für Geographie, Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU)

 

Statements

Prof. Dr. Almut Arneth

Leiterin der Arbeitsgruppe Modellierung Globaler Landökosysteme und Leiterin der Abteilung Ökosystem-Atmosphäre Interaktionen, Institut für Meteorologie und Klimaforschung Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Campus Alpin, Garmisch-Partenkirchen

„Die Methodik ist meines Erachtens robust. Hinter den Plotmessungen verbirgt sich ein enormer Arbeitsaufwand! Beides – die Eddy-Kovarianz-Messungen und die Plotmessungen – sind aus unterschiedlichen Gründen mit großen Unsicherheiten behaftet und es ist auch nicht überraschend, dass die absoluten Werte divergieren. Aber da beide doch deutlich auf eine Kohlenstoff-Quelle hinweisen, scheint mir das zunächst belastbar.“

„Die Ergebnisse als solche kann man unter mehreren Gesichtspunkten interpretieren. Die Autor*innen haben absolut recht: Die Bodenkomponente fällt häufig unter den Tisch, wenn es um den Einfluss von Holzeinschlag auf die Funktion von Wäldern als Kohlenstoffsenke geht. Vor allem in eher forstwirtschaftlich fokussierten Inventaren ist Bodenatmung nicht immer Bestandteil der angewandten Methodik. Es ist völlig klar, dass diese mitberücksichtigt werden muss. Für mich persönlich sind die Ergebnisse daher nicht wirklich überraschend – auch weil ich aus Projekten, die sich mit dem Management europäischer Wälder beschäftigen, ähnliche Diskussionen kenne. Verkürzt gesagt: Für Wissenschaftler*innen, die sich mit Landnutzung und Kohlenstoffbilanzen beschäftigen, ist es nicht wirklich neu, dass es eine Zeit dauert, bis in einem nachwachsenden Wald tatsächlich eine Netto-Kohlenstoffaufnahme stattfindet. Aber es ist auch wichtig, dies an Politiker*innen, Waldmanager*innen oder die interessierten Leser*innen zu vermitteln, wozu die Studie mit beiträgt.“

„Wie lange der Effekt der Bodenatmung nach Rodung anhält, ist dann eine ganz andere Frage. Dies ist sehr unterschiedlich zwischen Standorten – das mag eine Dekade sein oder länger, in anderen Wäldern und Regionen auch kürzer. Von daher finde ich den Titel der Arbeit – ‚Tropical forests post-logging are a persistent net carbon source to the atmosphere‘ – vielleicht nicht ganz so gut gewählt, da ja ‚persistent‘ wirklich auch anhaltend impliziert. Aus dem Zusammenhang gerissen kann das auch falsch verstanden werden.“

„Es macht in der Tat einen großen Unterschied, ob ein Wald dauerhaft abgeholzt wird, oder nach Einschlag wieder nachwächst. Es macht auch einen großen Unterschied, ob der nachwachsende Wald zum Beispiel als Monokultur gepflanzt wird oder sich natürlich verjüngt. Diese Fragen können natürlich mit der vorliegenden Studie nicht alle beantwortet werden, aber sicherlich ist es auch für tropische Regionen von Interesse, sich nicht nur mit der dauerhaften Umwandlung von Wald in Ackergebiet zu beschäftigen.“

Auf die Frage, welche Rolle dem in der Studie als wichtigen Faktor benannten Totholz zukommt:
„Totholz hat zunächst in Wäldern nicht nur Bedeutung für die Kohlenstoffbilanz, sondern dessen Zersetzung trägt auch zu anderen Aspekten bei. Zunächst wird ja nicht der komplette Kohlenstoff veratmet, sondern nur ein Teil. Zudem werden bei der Zersetzung auch andere, für den Wald wichtige Nährstoffe wieder dem Boden zugefügt. Wenn also das Totholz völlig entnommen wird, dann trägt das eher zur Bodendegradation bei. Ganz abgesehen davon, dass eine völlige Totholzentnahme auch den Boden mechanisch stark belasten würde, durch den Einsatz der dazu notwendigen Maschinen.“

Auf die Frage, inwiefern die Studie ein neues Licht in die Debatte um die Potenziale von Aufforstungen und deren Funktion als Kohlenstoffsenke wirft:
„Generell ist es so, dass der Stopp der weiteren Abholzung natürlicher Wälder an allererster Stelle steht, was deren Klimawirksamkeit anbelangt – mit essentiellem Mehrwert für Biodiversität oder Wasserhaushalt. Die bestehenden Wälder, Savannen und andere Ökosysteme tragen bereits heute dazu bei, dass jährlich fast 30 Prozent der CO₂-Emissionen wieder in Landökosysteme absorbiert werden. Wieviel ‚mehr' wollen wir denn noch erwarten? Klimawandel erfordert schon seit Jahren eine rapide, massive Reduktion der fossilen Emissionen, die aber immer noch nicht stattfindet. Die ganze Debatte um den zusätzlichen – sprich durch Aufforstung – erwarteten Beitrag der Wälder lenkt davon eher ab. Gerne Wälder, Savannen, Grasländer, Moore wieder renaturieren, wo es geht – keine Frage. Das kann sicher einen weiteren Beitrag zu Klimawandelminderung leisten – mit Riesenmehrwert für Biodiversität und andere Ökosystemleistungen. Aber bitte eben da ansetzen, wo es Not tut, und das sind die fossilen Emissionen.“

PD Dr. Sven Günter

Leiter des Arbeitsbereichs Waldwirtschaft weltweit, Institut für Waldwirtschaft, Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Hamburg

„Die Studie wurde in von Dipterocarpaceae dominierten Naturwäldern (Dipterocarpaceae sind Flügelfruchtgewächse, die vor allem im indo-malaysischen Raum vorkommen und zur Ordnung der Malvenartigen gehören; Anm. d. Red.) Südostasiens durchgeführt und ist nicht direkt auf andere Waldtypen übertragbar – beispielsweise auf Sekundärwälder in frühen bis mittleren Phasen oder Plantagen und Aufforstungen. Im Titel wird suggeriert, das Ergebnis gelte allgemein für bewirtschaftete tropische Wälder. Hier besteht die Gefahr der Fehlinterpretation.“

„Kohlenstoff-Mineralisierungseffekte nach Holzeinschlag sind bekannt. Die Stärke der aktuellen Studie liegt in der genauen Bilanzierung. Das relativ lange Anhalten der negativen Kohlenstoffbilanz ist überraschend. Das könnte allerdings auch an bodenkundlichen Aspekten liegen, auf die hier nicht genau eingegangen wird. Die Abholzungsflächen und Flächen mit langjährigem Wachstum sind räumlich getrennt und weisen daher standörtliche Unterschiede auf. Dadurch entsteht die offene Frage, welchen Anteil Standortaspekte am beobachteten Effekt haben.“

„Betrachtet wurden in der Studie die ersten zehn bis zwanzig Jahre nach Eingriff. Die Umtriebszeit (Zeitraum von Gründung eines Baumbestandes bis zur Nutzung durch Holzeinschlag; Anm. d. Red.) beträgt 60 Jahre – bis dahin kann sich viel ändern. Dieser Aspekt wird nicht diskutiert. Im Titel (Tropical forests post-logging are a persistent net carbon source to the atmosphere; Anm. d. Red.) wird suggeriert es handle sich um einen dauerhaften (‚persistent‘) Effekt. Dies kann zu Fehlinterpretationen verleiten.“

„Bei den in der aktuellen Studie untersuchten Eingriffen handelt sich um sehr starke Eingriffe – auch bei den hier sogenannten ‚moderaten‘ Eingriffen. Diese Eingriffsstärken sind typisch für von Dipterocarpaceae dominierte Naturwälder Südostasiens, da ein großer Anteil der Baumarten wirtschaftlichen Wert hat. Tieflandregenwälder in anderen tropischen Kontinenten haben geringere Abundanzen (Anzahl der Individuen einer Art in einem Habitat; Anm. d. Red.) wertvoller Arten und sind daher häufig – nicht immer – durch geringere Eingriffsstärken charakterisiert. Die wichtige Frage, wie sich der Effekt bei Betrachtung geringerer Eingriffsstärken ändert, wird nicht beantwortet.“

„Die Eingriffe sind so stark, dass bezweifelt werden kann, dass hier unter dem Prinzip des nachhaltigen Zuwachses bewirtschaftet wurde. Die Autoren der aktuellen Studie schreiben, dass dies zumindest für einige Flächen nicht der Fall war und betonen dies nochmals in der Diskussion. Um verallgemeinerbare Schlussfolgerungen für die Praxis ziehen zu können, ist es wichtig, die Befunde auch für Bestände zu prüfen, die unter Nachhaltigkeitskriterien bewirtschaftet werden. Die starken Totholzeffekte können ein Hinweis auf nicht angepasste Fäll- und Erntetechniken sein. Wie sieht das Ergebnis unter Einsatz von sogenanntem Reduced Impact Logging und unter Berücksichtigung eines Nachhaltertrags aus? Erst der Vergleich von nachhaltiger und nicht nachhaltiger Nutzung liefert weitreichende Schlussfolgerungen für die Praxis.“

Prof. Dr. Markus Reichstein

Direktor Department Biogeochemical Integration, Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena

„Die Studie basiert auf zwei unabhängigen Methoden – Biometrie und Eddy-Kovarianz – und entspricht damit dem Stand der Forschung. Die Ergebnisse sind glaubwürdig und plausibel. Es wurde nur in einer Region untersucht, sodass eine globale Generalisierung schwierig ist, ohne die genauen Standortbedingen zu kennen. Aber die Autoren der aktuellen Studie machen in der Tat zu Recht auf einen immer noch teilweise vorhandenen ‚blinden Fleck‘ in der Kohlenstoffforschung aufmerksam: Die Dynamik des Totholzes und des Kohlenstoffs im Boden. Am untersuchten Standort war der Abbau des Kohlenstoffs größer als der Kohlenstoffgewinn durch die wachsenden Bäume – dass dies das ganze Jahr der Fall ist, ist in dem ausgeglichenem Tageszeitenklima der Tropen nicht sehr überraschend. Dass dieser Effekt nach zehn Jahren sogar stärker als nach zwei bis drei Jahren ist, hat mich überrascht, ist aber unter Umständen zu erklären dadurch, dass das Totholz erstmal zersetzt werden muss. Dadurch wird die Oberfläche größer, an der Mikroorganismen angreifen können.“

„Die Frage, was mit dem entnommenen Holz passiert, ist dafür nicht relevant. In jedem Fall müssen die Kohlenstoffverluste aus dem Ökosystem berücksichtigt werden.“

Auf die Frage, inwiefern die Betrachtung einer nach der Abholzung nicht vom Menschen genutzten Fläche ein relevantes Szenario beschreibt, da die ehemaligen Waldflächen häufig zu Acker- oder Weideland umgenutzt werden:
„In der Tat würde eine Nutzung als Weideland größere Verluste des ökosystemaren Kohlenstoffs mit sich bringen, da der (teilweise) Ausgleich durch die nachwachsenden Bäume ausbleibt – und die Agrarprodukte normalerweise ein schnelles Turnover haben. Also im Vergleich zu dem Szenario ändert die Studie wenig im Vergleich zum Wissensstand vorher. Aber es muss eben in beiden Szenarien – Aufforstung oder Nutzung – der beschriebene Kohlenstoffverlust aus dem Totholz berücksichtigt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass aber zum Beispiel die Aufforstung eines zum Beispiel mehrere Jahrzehnte landwirtschaftlich genutzten Gebietes durchaus Sinn macht – in diesem ist das Totholz ja bereits veratmet, sodass nur der Zuwachs zählt und über die Zeit auch der Boden Kohlenstoff gewinnen kann.“

„Man könnte das Totholz natürlich entnehmen und konservieren oder als Substitut für fossile Brennstoffe nehmen. Dann wäre es im Vorgriff bilanziell ‚nachwachsend‘. Aber ob das realistisch ist, vermag ich nicht zu beurteilen. Die Auswirkungen auf Biodiversität sind mit Sicherheit auch nicht gut, da Totholz Lebensraum ist. Insgesamt ist es in jedem Fall am sichersten, gar nicht mehr weiter abzuholzen, statt auf Aufforstungen zu spekulieren.“

Auf die Frage, inwiefern diese Studie ein neues Licht auf die Debatte um die Potenziale von Aufforstung und deren Funktion als Kohlenstoffsenke wirft:
„Die Studie zeigt in der Tat, dass man bei diesen Betrachtungen immer alle Effekte anschauen muss, nicht nur das ‚Offensichtlichste‘ – im Fall von Aufforstung eben nicht nur ‚die nachwachsenden Bäume‘.“

Prof. Dr. Julia Pongratz

Inhaberin des Lehrstuhls für Physische Geographie und Landnutzungssysteme und Direktorin des Department für Geographie, Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU)

„Die Methodik und die Ergebnisse der Studie scheinen solide. Es erscheint plausibel und entspricht auch dem bisherigen Wissensstand, dass Regenwald, der durch selektiven Holzeinschlag stark geschädigt ist, eine CO₂-Quelle darstellt. Auch in den Extratropen (Regionen außerhalb der tropischen Zonen; Anm. d. Red.) wird beispielsweise intensiv diskutiert, wann ein bewirtschafteter Wald mehr CO₂ bindet als er entlässt, wenngleich für unsere Regionen die Debatte meist von vornherein lange Zeiträume im Auge hat. So können sich CO₂-Emissionen und -Aufnahme leichter wieder annähern, während der Wald sich von der Störung durch den Holzeinschlag erholt. In der vorliegenden Studie hingegen wird ein kurzer Zeitraum von einem Jahrzehnt gewählt. Auf solch kurzen Zeitskalen schlagen die Effekte, die CO₂ ausgasen, im Vergleich viel stärker zu Buche.“

„Glücklicherweise berücksichtigen die globalen Kohlenstoff- und Klimamodelle die genannten Prozesse grundsätzlich – den durch Kollateralschäden bedingten Anstieg toter Biomasse, die zersetzt wird und das Ausgasen von CO₂ aus dem Boden durch Nutzung von Wäldern. Schwieriger ist die Lage bei Beobachtungsdaten wie Satellitenbildern, Waldinventuren oder lokalen Messungen, wie in der vorliegenden Studie. Hier ist die Datenlage für den Boden – gerade auf langen Zeiträumen – in der Tat sehr schwach, insbesondere in den Tropen.“

„Wie sich verschieden genutzte Wälder auf die atmosphärische CO₂-Konzentration auswirken, ist noch deutlich komplexer, als es die Studie mit den verwendeten Daten angehen kann. Nur eine volle Lebenszyklusanalyse würde Klarheit bringen, wie sich die CO₂-Bilanz ausgestaltet, wenn der Wald über viele Jahrzehnte – bis zum vollständigen Aufwachsen – verfolgt wird und wenn auch die Verwendung der Holzprodukte miteinbezogen wird. Ein nachhaltig bewirtschafteter Wald kann sehr wohl eine CO₂-Senke darstellen, insbesondere wenn die Holzprodukte langlebiger Natur sind, wie etwa als Konstruktionsmaterial. Auch über Substitutionseffekte können positive Effekte auf die Klimabilanz erzeugt werden, etwa wenn energie- oder emissionsintensive Produkte wie Stahl oder Zement durch Holzprodukte ersetzt werden oder Holz selbst als Energielieferant an die Stelle fossiler Energien tritt.“

„Die Studie zeigt wieder einmal, wie vielschichtig eine Treibhausgasbilanzierung für Wälder ist. Aber sie unterstreicht ebenso, dass ein Stoppen der Entwaldung und eine Vermeidung von Degradierung beziehungsweise ein Drängen auf Nachhaltigkeit in der Forstwirtschaft mit Sicherheit gute Ideen sind.“

„In den vergangenen Jahren kamen mehr und mehr Studien auf, die zeigten, dass in den tropischen Regionen Degradierung durch Holzeinschlag, Dürren, Feuer und Austrocknen der Wälder an den Rändern von Rodungen massiv zunimmt. Inzwischen sind vergleichbare oder sogar größere Flächen von Degradierung betroffen als von direktem Kahlschlag. Für die Kohlenstoffbilanz ist entscheidend, was mit dem Wald im Anschluss geschieht – bei Degradierung durch Holzeinschlag besteht die Chance, dass sich der Wald erholt. Bei Dürren hilft nur der Kampf gegen den Klimawandel. Kahlschlag für landwirtschaftliche Flächen bedeutet meist eine permanente Nutzung und dass absehbar nicht nennenswert CO₂ zurückgewonnen werden kann. Insofern müssen zukünftige Politikmaßnahmen alles im Auge behalten: Das Stoppen der Entwaldung und die Abschwächung des Klimawandels ebenso wie eine Umkehr der neueren Trends hin zu zunehmender Degradierung.“

„Die Kollateralschäden, die beim selektiven Holzeinschlag entstehen, sind in den Tropen sehr oft sehr groß. Oft werden nur spezielle Baumarten entnommen und es wird in wenig schonender Arbeitsweise vorgegangen. Hier besteht großes Potenzial, die Schädigung der Ökosysteme zu reduzieren.“

„Inwieweit das Totholz nutzbar wäre, ist wohl abhängig von den Rahmenbedingungen. Eine Entnahme und Nutzung in langlebigen Holzprodukten könnte die CO₂-Bilanz verbessern, ein Verbrennen als Bioenergie hingegen würde das CO₂ noch schneller in die Atmosphäre zurück entlassen als das langsame Verrotten im Wald.“

Auf die Frage, inwiefern diese Studie ein neues Licht auf die Debatte um die Potenziale von Aufforstung und deren Funktion als Kohlenstoffsenke wirft:
„In den globalen Abschätzungen zu Aufforstung sind die Effekte vorausgegangener Landnutzung bereits berücksichtigt, wenngleich sicherlich nicht in dem lokalspezifischen Detail, das die vorliegende Studie für Malaysia liefert. Die Studie macht aber noch einmal deutlich, dass ein Vorgehen gegen Degradierung, wie internationale politische Programme wie ‚REDD+‘ es fordern, ebenso wichtig ist, wie der Ruf nach einem Ende der Kahlschlagpolitik und nach Aufforstung.

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Prof. Dr. Almut Arneth: „Keine.“

Alle anderen: Keine Angaben erhalten.

Primärquelle

Mills MB et al. (2023): Tropical forests post-logging are a persistent net carbon source to the atmosphere. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.2214462120.

Literaturstellen, die von den Experten zitiert wurden

[1] Friedlingstein et al. (2022): Global Carbon Budget 2022. Earth System Science Data, DOI: doi.org/10.5194/essd-14-4811-2022.

und dazu Science Media Center (2022): Das Global Carbon Budget 2022 – Welchen Trend zeigen die globalen CO2-Emissionen? Press Briefing. Stand: 08.11.2022