Klimastress verändert Hitzeschutz von Amazonas-Bäumen und damit die Atmosphärenchemie

Eine aktuelle Studie untersucht die Reaktionen von Bäumen im zentralen Amazonas-Regenwald auf Klimastress. Bei thermischer Belastung steigen die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs). Diese kohlenstoffhaltigen Gase beeinflussen die Chemie der Atmosphäre maßgeblich. Die Untersuchung wurde vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie und dem Nationalen Institut für Amazonasforschung (INPA) durchgeführt. Als größte Quelle biogener VOCs reguliert der Amazonas-Regenwald über Aerosol- und Wolkenbildung das regionale Klima. Die Substanzen dienen den Pflanzen natürlicherweise als Schutz gegen oxidative Schäden oder Fressfeinde.

Divergierende Emissionsmuster und Blattwechselstrategien

Die Forschenden quantifizierten am Amazon Tall Tower Observatory (ATTO) VOC-Flüsse und physiologische Parameter. Dabei verglichen sie immergrüne Baumarten mit laubabwerfenden Arten unter kontrollierter Temperaturerhöhung.
Die Analysen zeigen bei höheren Temperaturen eine signifikante Zunahme der VOC-Abgabe. Zudem verschiebt sich das chemische Emissionsspektrum. Anstelle von Isopren (C₅) emittieren die Bäume vermehrt kohlenstoffreichere Monoterpene (C₁₀) und Sesquiterpene (C₁₅). Diese höhermolekularen Verbindungen weisen eine gesteigerte atmosphärische Reaktivität auf. Dieser Effekt war bei laubabwerfenden Arten besonders stark ausgeprägt. Die Verschiebung führt zu einem verstärkten Kohlenstoffverlust der Biosphäre.

Physiologische Hitzetoleranz im Vergleich

„Wir stellten fest, dass verschiedene Baumarten unterschiedliche Strategien gegen Hitzestress nutzen“, erklärt Dr. Michelle Robin. Isopren-freisetzende, laubabwerfende Arten zeigten gesteigerte Photosyntheseraten. Sie vertrauen offenbar auf die protektive Wirkung der VOCs. Immergrüne Arten ohne Isopren-Emission nutzten dagegen eine höhere Stomataleitfähigkeit zur Evaporationskühlung. Sie zeigten zudem eine stabilere Hitzetoleranz photochemischer Prozesse. Diese Bäume setzen folglich auf physiologische Stabilität.

Phänologische Verschiebungen und optimierte Vegetationsmodelle

Anhaltende Erwärmung und Hitzewellen könnten die Zusammensetzung des Waldes langfristig verändern. Unter Dauerstress neigen auch immergrüne Arten zum Laubabwurf. Die Wälder könnten sich daher zunehmend in Richtung laubabwerfend entwickeln. Dies würde die VOC-Gesamtemissionen potenziell weiter verstärken.
Abschließend validierte das Team die Vorhersagegenauigkeit aktueller Vegetationsmodelle für Isopren-Flüsse. Herkömmliche Modellansätze überschätzen diese Emissionen deutlich. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass Modelle mit phänologisch angepassten Parametern, die auf Feldmessungen am ATTO-Standort basieren, realistischere Emissionsschätzungen liefern“, resümiert Dr. Eliane Gomes Alves. Prognostizierte Hitzeextreme gefährden somit die Kohlenstoffspeicherung der Bäume. Die veränderte Atmosphärenchemie könnte regionale und globale Klimaprozesse modifizieren.

Quelle

Max-Planck-Institut für Biogeochemie (07/2026)