Trotz der harten Bedingungen wachsen arktische Pflanzen in einer Vielzahl von Formen, Farben und Grössen in der Tundra. Doch der arktische Tundraboden ist bekannt für seine Nährstoffarmut, besonders bei Nitrat. Ein internationales Forschungsteam hat nun den allgemeinen Fakt, dass arktische Pflanzen Stickstoff in Form von Nitraten nicht benötigen würden, getestet und für falsch befunden. Ihre Resultate aus der Tundraregion Alaskas zeigen, dass arktische Pflanzen Nitrate mit vergleichbaren Raten absorbieren können wie jede andere Vegetation an nitrat-reichen Standorten.

Die arktische Tundra besteht normalerweise aus Büschen, Gräsern, Blumen und Moosen und Flechten. Der Boden ist normalerweise nähstoffarm, besonders arm an Nitraten Doch viele Pflanzen können trotzdem diesen essentiellen Nährstoff wie jeder andere Pflanze aufnehmen. Bild: Michael Wenger
Die arktische Tundra besteht normalerweise aus Büschen, Gräsern, Blumen und Moosen und Flechten. Der Boden ist normalerweise nähstoffarm, besonders arm an Nitraten Doch viele Pflanzen können trotzdem diesen essentiellen Nährstoff wie jeder andere Pflanze aufnehmen. Bild: Michael Wenger

Stickstoff, ein essentieller Pflanzennährstoff, wird von Pflanzen vor allem in Form von Ammonium und Nitraten aufgenommen. Aufgrund der sehr niedrigen Mengen an Nitraten im Tundraboden sind Wissenschaftler lange Zeit davon ausgegangen, dass Pflanzen in diesem Lebensraum keine Nitrate benötigen. Doch eine neue Studie eines internationalen Forscherteams unter der Leitung des Marine Biological Laboratory (MBL) hat nun diese Annahme widerlegt. Die Studie, die in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht worden ist, fand heraus, dass Pflanzen in der Tussock-Tundra des nördlichen Alaska Nitrate in vergleichbaren Raten aufnehmen kann wie die Vegetation in Nitrat-reichen Regionen. Nitrat selbst macht rund einen Drittel des Stickstoffes aus, den Pflanzen in der Tundra aufnehmen. Einige untersuchten Arten wie beispielsweise Polygonum bistorta, eine Pflanze mit pinkfarbenen Blüten, konnte Nitrat sogar in höheren Mengen aufnehmen, als Arten in niedrigeren Breiten, die aber höhere Nitratmengen aufweisen.

Viele Arten der Arktis haben ähnliche Aufnahmeraten für Nitrate wie Pflanzen in niedrigeren Breitengraden. Andere Pflanzen haben trotz der niedrigen Mengen an Nitraten im arktischen Boden sogar noch höhere Aufnahmeraten. Bild: Alfred Cook
Viele Arten der Arktis haben ähnliche Aufnahmeraten für Nitrate wie Pflanzen in niedrigeren Breitengraden. Andere Pflanzen haben trotz der niedrigen Mengen an Nitraten im arktischen Boden sogar noch höhere Aufnahmeraten. Bild: Alfred Cook

Die Resultate der Studie sind wichtig im Hinblick auf den mensch-verursachten Klimawandel, der für einen Anstieg von Stickstoff, besonders in Form von Nitraten, im Tundraboden sorgen wird. Denn durch das Erwärmen werden bakterielle Prozesse, die Nitrat produzieren, beschleunigt. Zusätzlich könnte der Permafrost, der stets gefrorene Bereich des arktischen Bodens, auftauen und so für zusätzlichen Stickstoffeintrag sorgen, der dann wiederum in Nitrat umgewandelt werden wird. Landschaften wie die Tussock-Tundra im nördlichen Alaska, die aus Riedgräsern, krautigen Gewächsen und buschigen Gehölzen besteht, könnten sich dadurch verändern. Gegenwärtig ist die Produktivität der Landschaft durch die Stickstoffverfügbarkeit eingeschränkt. Fällt diese Einschränkung weg, werden sich wahrscheinlich buschige Gehölze wie Birken und Weiden durchsetzen und dominieren und so andere Pflanzen überwuchern. Die Entdeckung, dass Nitrat eine wichtige Stickstoffquelle für Tundrapflanzen ist, muss in zukünftige Vorhersagen über die Artenzusammensetzung miteinfliessen. „Wenn die Nährstoffe schneller verfügbar sein werden und die Vegetation schneller wachsen wird, sollte dies die gesamte Vegetation in der Tundra stimulieren. Doch einer Weile werden wohl die hölzernen Arten diejenigen ohne Stamm übertrumpfen und ihnen das Sonnenlicht streitig machen. Dadurch werden wohl Riedgräser, Moose und Flechten verloren gehen“, erklärt der Mitautor der Studie Ed Rastetter, Wissenschaftler am MBL und Leiter der Arktischen Langzeitstudienstelle Toolik Lake, Alaska. Dort wurde ein Teil der Studie durchgeführt. Weil die Stickstoff- und Kohlenstoffkreisläufe eng miteinander verbunden sind, könnten die Resultate der Studie auch die Vorhersagen über Kohlenstoffspeicherung und –ausstoss in arktischen Ökosystemen verändert werden. Denn der Permafrost ist vollgestopft mit den Überbleibseln von Pflanzen und Tieren aus den vergangenen zehntausenden Jahren und enthält rund doppelt soviel Kohlenstoff wie zurzeit in der Atmosphäre zirkuliert. Rastetter hebt hervor, dass weitere Anstrengungen notwendig sind, um die Ergebnisse der Studie zu verstehen und damit auch die Wichtigkeit von Nitrat relativ zu anderen Formen von Stickstoff für die arktische Tundra.

Im Zuge der Klimaerwärmung werden buschige Gehölze wie Polarweiden und Zwergbirken wahrscheinlich die dominierenden Formen. Schon heute wachsen die Weiden in Grönland extensiver als diejenigen in höheren Breiten wie beispielsweise Svalbard. Bild: Michael Wenger
Im Zuge der Klimaerwärmung werden buschige Gehölze wie Polarweiden und Zwergbirken wahrscheinlich die dominierenden Formen. Schon heute wachsen die Weiden in Grönland extensiver als diejenigen in höheren Breiten wie beispielsweise Svalbard. Bild: Michael Wenger

Quelle: Paul McDivitt / Marine Biological Laboratory