Wasserwelten

Wasserwelten – Wasserkreisläufe im Regenwald

Die tropischen Regenwälder in Amazonien machen ihren Regen selbst. Im kleinen und großen Wasserkreislauf werden enorme Wassermengen umgewälzt. Ohne Wasser gäbe es kein Leben, und so ist es nicht verwunderlich, dass in den tropischen Regenwäldern die Artenvielfalt explodiert ist.

Indem sie Wasser verdunsten, beeinflussen tropische Regenwälder den Wasserkreislauf der Erde und regulieren dadurch das regionale und globale Klima – tropische Regenwälder als Klimaanlage der Erde.

Der kleine Wasserkreislauf – schwitzende Urwaldriesen

Die Evapotranspiration beschreibt die direkte Verdunstung von Wasser vom Boden, von offenen Gewässern und vom Blätterdach in die Atmosphäre (Evaporation), sowie die Abgabe von Wasser durch Tiere und Pflanzen (Transpiration). Über ihre Wurzelsysteme nehmen die Regenwaldbäume Wasser aus dem Boden auf und transportieren es in ihre Baumkronen, wo es über die Spaltöffnungen der Blätter in die Atmosphäre verdunstet. Dabei wird Energie verbraucht und die Luft gekühlt, was vergleichbar ist, wenn Schweiß auf der Haut verdunstet. So werden die in der prallen Tropensonne „schwitzenden“ Urwaldriesen gekühlt. Und wenn Milliarden Urwaldriesen am Amazonas oder im Kongo gleichzeitig schwitzen, werden ganze Regionen gekühlt (Reddington u. a. 2025). Durch das kollektive Schwitzen bilden sich Wolken in tieferen Luftschichten, die lokal und regional im Tagesverlauf wieder abregnen. Erfreulicher Nebeneffekt: Wolken in tieferen Luftschichten kühlen zusätzlich die Atmosphäre. Bis zu 75 Prozent der Niederschlagsmengen in Amazonien und im Kongo-Becken werden über diese Art von Niederschlagsrecycling bereitgestellt (Baker u. Spracklen 2022; Tuinenburg u. a. 2020). Schätzungsweise 300 Liter Wasser steuert jeder Quadratmeter der tropischen Regenwälder in Amazonien jährlich zur Niederschlagsbilanz bei (Baker u. a. 2026).

Der große Wasserkreislauf – fliegende Flüsse

Durch das Niederschlagsrecycling der schwitzenden Urwaldriesen erzeugen tropische Regenwälder 75 Prozent ihrer Niederschläge. Die Feuchtigkeit für die restlichen 25 Prozent wird aus den angrenzenden Ozeanen herangeführt. In Amazonien ist das ausschließlich der Atlantik, im Kongo-Becken sind es der Atlantik und der Indische Ozean. Angetrieben von Passatwinden gelangt Wasser, das aus den Ozeanen verdunstet, in das Innere der Kontinente.

In Südamerika bilden der Monsun und die tropischen Regenwälder Amazoniens ein gekoppeltes System. Vom Atlantik kommend, tragen Passatwinde feuchtwarme Luft landeinwärts nach Amazonien (Beveridge u. a. 2024). Die wasserreichen Luftmassen durchqueren Amazonien, wobei sie unterwegs beständig mit Feuchtigkeit aus der Evapotranspiration der tropischen Regenwälder im kleinen Wasserkreislauf angereichert werden und immer wieder abregnen – Niederschlagsrecycling. Weil sie so viel Wasser umwälzen und transportieren, werden diese Luftströmungen auch die „fliegenden Flüsse des Amazonas“ genannt. Im Westen des südamerikanischen Kontinents treffen die fliegenden Flüsse auf die unüberwindbare Gebirgskette der Anden, von der sie nach Süden abgelenkt werden und so in den subtropischen Teil Südamerikas fließen. Dort versorgen sie den Süden Brasiliens, Paraguay, Uruguay und den Norden Argentiniens mit Wasser (Finer u. a. 2025). Die Luft kühlt ab, kondensiert, und es kommt in den Monaten Dezember bis Februar zu heftigen Monsunniederschlägen. Anders als beim asiatischen Monsun wird die Windrichtung beim südamerikanischen Monsun im Jahresverlauf nicht vollständig umgekehrt.

Die fein ausbalancierten Kreisläufe, in die die tropischen Regenwälder eingebunden sind, sehr empfindlich auf Störungen von außen (Prăvălie 2018). Seit Beginn der Industrialisierung Anfang des 20. Jahrhunderts sind sie zahlreichen anthropogenen Einflüssen ausgesetzt, die nicht regional auf die Tropen beschränkt bleiben. Wenn tropische Regenwälder regional zerstört werden, resultieren Störungen des globalen Kohlenstoff- und Wasserkreislaufs und damit des Klimasystems der Erde, wovon alle Länder und Gesellschaften rund um den Globus direkt betroffen sind. Was am Äquator passiert, bleibt nicht am Äquator.

Bestimmung der Herkunft des Wassers

Wissenschaftler bestimmen die Herkunft des Wassers und nutzen dafür Wasserdampfisotope (water vapor isotopes). Deuterium ist ein Isotop des Wasserstoffs, das zusätzlich zum Proton ein Neutron im Atomkern enthält und deshalb schwerer ist als Wasserstoff. Verbindet sich Deuterium mit Sauerstoff, entsteht schweres Wasser. In natürlich vorkommendem Wasser sind 99,985 Prozent normales und 0,015 Prozent schweres Wasser enthalten. Normales Wasser ist leichter als schweres Wasser, das heißt, normales Wasser verdunstet auch leichter als schweres Wasser. Deswegen enthält Wasser, das aus den Ozeanen in die Atmosphäre verdunstet, weniger schweres Wasser, sprich weniger Deuterium, als die Ozeane selbst. Dies bedeutet, dass Luftmassen, die Feuchtigkeit von den Ozeanen auf die Kontinente transportieren, weniger Deuterium enthalten.

Hingegen enthält Wasser, das von Pflanzen transpiriert wird, die gleiche Menge an Deuterium wie Wasser, das sich noch im Boden befindet. Pflanzen saugen Wasser wie ein Strohhalm aus dem Boden, unabhängig davon, welches Isotop das Wasser enthält. Daher hat aus Pflanzen austretender Wasserdampf mehr Deuterium als aus dem Ozean verdunstetes Wasser. Mit Hilfe des Troposphären-Emissionsspektrometers (TES) auf dem Aura-Satelliten der NASA messen Wissenschaftler den unterschiedlichen Anteil von Deuterium im Wasserdampf der Atmosphäre. Von Pflanzen transpiriertes, deuteriumreiches Wasser in der Atmosphäre über dem Wald deutet auf den Wald als Feuchtigkeitsquelle im kleinen Wasserkreislauf hin. Weniger Deuterium im Wasser würde darauf hindeuten, dass die Feuchtigkeit vom Atlantik im großen Wasserkreislauf herangeführt wurde.