Das Erbe vergangener Störungen prägt die Stabilität des Küstenwaldbodens

Küstenwälder sind zunehmend den Auswirkungen des Klimawandels und des Meeresspiegelanstiegs ausgesetzt. Wissenschaftler haben jedoch ein unvollständiges Verständnis darüber, was dies für die Bodenstabilität bedeutet. In einem Experiment wurde untersucht, wie sich der Boden verändern könnte, wenn er zwischen Teilen eines Gezeitenbaches mit unterschiedlichem Salzgehalt verpflanzt wird.

Wissenschaftler fanden heraus, dass Böden mit einer Vorgeschichte von Salzgehalt und Überschwemmung durch Meerwasser widerstandsfähiger gegen Veränderungen der Wassereigenschaften und -bewegungen waren. Dies deutet darauf hin, dass die Böden bereits „gelernt“ haben, sich an Umweltveränderungen anzupassen.

Die Forscher vermuten, dass die Unterschiede in der Widerstandsfähigkeit des Kohlenstoffkreislaufs der Böden von Landschaft zu Landschaft unterschiedlich sind. Diese Variation ist wahrscheinlich auf die Zusammensetzung, die Chemie und andere Eigenschaften des Bodens sowie auf das Erbe früherer Störungen zurückzuführen. Die Forschungsergebnisse des Teams werden in der Zeitschrift veröffentlicht Bodenbiologie und Biochemie.

Die Forschung zu Küstenveränderungen konzentriert sich traditionell auf Umgebungen, die dem Ozean am nächsten liegen, wie zum Beispiel Barriereinseln, Gezeitenfeuchtgebiete und Gezeitenökosysteme. Diese Studien haben zu widersprüchlichen Ergebnissen geführt. Folglich wissen Forscher wenig über die Empfindlichkeit des Kohlenstoffs im Boden von Küstenwäldern gegenüber zukünftigen Veränderungen der Klimabedingungen.

Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass die Hinterlassenschaften von Störungen die Reaktion des Küstenwaldbodens auf sich ändernde Salzgehalte und Überschwemmungen durch steigende Meeresspiegel und Stürme beeinflussen. Im Kontext des anhaltenden Klimawandels stellt diese Art manipulativer Transplantationsexperimente eine entscheidende schlussfolgernde Verbindung zwischen reinen Beobachtungsexperimenten, Datensynthesebemühungen und groß angelegten Ökosystemmanipulationen her.

Die Forscher nutzten einen natürlichen Salzgehaltsgradienten in einem Gezeitenfluss im Osten von Maryland, um zu untersuchen, wie sich die Bodenatmung und -chemie unter neuartigen Salzgehalts- und Überschwemmungsstörungsregimen verändern könnte. Zu dem Team gehörten das Pacific Northwest National Laboratory, das Joint Global Change Research Institute des Labors und das Smithsonian Environmental Research Center.

Die Forscher verpflanzten Bodenmonolithen auf Parzellen mit unterschiedlicher Meerwasserlage und unterschiedlicher Höhe über dem Bach und überwachten die Böden zwei Jahre lang. Die Reaktion der Bodenatmung – der Kohlendioxidfluss vom Boden in die Atmosphäre – hing vom Salzgehalt und den Überschwemmungserscheinungen ab, die mit jedem Untersuchungsort verbunden waren. Die Atmung veränderte sich unter neuen Feuchtigkeitsbedingungen in Tieflandböden, die in der Vergangenheit Meerwasser ausgesetzt waren, nicht (dh hoher Widerstand).

Umgekehrt verringerte sich die Atmung (d. h. geringer Widerstand) in Hochlandböden, die in der Vergangenheit nur wenig Meerwasser ausgesetzt waren, oder die Überschwemmung nahm ab (d. h. geringer Widerstand) und blieb unterdrückt (d. h. geringe Widerstandsfähigkeit), wenn diese Böden feuchteren, salzhaltigen Bedingungen ausgesetzt waren. Darüber hinaus führte die Transplantation zu größeren Veränderungen der Bodenchemie im Hochland im Vergleich zu den in Tieflandböden beobachteten Veränderungen.

Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass Störungsvermächtnisse die Reaktionen des Küstenwaldbodens auf sich ändernde Salzgehalts- und Überschwemmungsstörungsregime beeinflussen. Um jedoch die Abhängigkeit der Systemreaktionen von den Störungsvermächtnissen vollständig zu verstehen, sind zukünftige Untersuchungen über eine Vielzahl von Systemen sowie räumlichen und zeitlichen Maßstäben erforderlich.