Grüne Lunge

Tropische Regenwälder – Grüne Lunge der Erde?

Tropische Regenwälder sind zwar nicht die Grüne Lunge der Erde, herrscht in ihnen doch ein Gleichgewicht zwischen Sauerstoffproduktion und -verbrauch. Aber sie helfen, den CO₂-Gehalt in der Atmosphäre zu regulieren.

„Die Grüne Lunge der Welt steht in Flammen!“ – im August 2019 dominierten Bilder von Waldbränden in Amazonien die Nachrichten. Der französische Präsident Emmanuel Macron hatte daraufhin getwittert, dass mit dem Amazonas-Regenwald, die Lunge in Flammen stünde, die 20 Prozent des Sauerstoffs unseres Planeten produziere. Viele Prominente, Politiker und sogar Astronauten folgten dieser Meinung.

Die Aussage, dass tropische Regenwälder 20 Prozent des Sauerstoffs der Erde produzieren, ist nicht haltbar. Sie würde bedeuten, dass die Zerstörung der tropischen Regenwälder die Sauerstoffversorgung der Erde bedrohen würde. Der Sauerstoffgehalt der Erde ist aber tatsächlich ziemlich stabil und nicht gefährdet. Trotzdem stehen tropische Regenwälder natürlich über zahlreiche Lebensprozesse in regem Gasaustausch mit der Atmosphäre.

Sauerstoff in der Atmosphäre
Für das Verbrennen fossiler Brennstoffe ist Sauerstoff notwendig. 21 Prozent der gasförmigen Atmosphäre sind Sauerstoff, das entspricht 209.500 ppm. Für jedes ppm CO₂, das durch Verbrennung freigesetzt wird, das sind derzeit etwa 2 ppm jährlich, verliert die Atmosphäre 2,15 ppm Sauerstoff (Sampaio u. a. 2022). Der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre ist also weitgehend stabil bzw. nimmt marginal ab.

Photosynthese – Aufnahme von Kohlenstoffdioxid und Freisetzung von Sauerstoff

Die Photosynthese ist der grundlegende biochemische Prozess mit dem Sonnenenergie von lebenden Systemen aufgenommen, gespeichert und in die Nahrungskette eingebracht wird. Während der Photosynthese nehmen Pflanzen CO₂ aus der Luft und Wasser aus dem Boden auf. Mit Hilfe der Energie von der Sonne wird der Kohlenstoff in Zucker (Kohlenhydrate) umgewandelt, den die Pflanzen zum Leben und Wachsen brauchen. Sechs Moleküle Wasser mit sechs Molekülen CO₂ ergeben ein Molekül Zucker und zusätzlich sechs Moleküle Sauerstoff, die in die Atmosphäre freigesetzt werden. Zugleich wird beim Wachstum der Pflanzen Biomasse in Form von Blättern, Stängeln, Wurzeln und Stämmen aufgebaut.

Zellatmung – Verbrauch von Sauerstoff und Freisetzung von Kohlendioxid

In der Lunge werden Gase ausgetauscht. Beim Einatmen gelangt Luft in die Lunge, und der darin enthaltene Sauerstoff geht über die Lungenbläschen ins Blut über. Mit dem Blut gelangt der Sauerstoff zu den Zellen im Körper, wo er in einem Zellatmung genannten Prozess verbraucht wird. Bei der Zellatmung werden Sauerstoff und Zucker in Energie umgewandelt. Dabei entsteht als Abfallprodukt CO₂, das von den Zellen ins Blut abgegeben und über die Lunge beim Ausatmen abgegeben wird.

Gleichgewicht zwischen Sauerstoffproduktion und -verbrauch

Die Bäume der tropischen Regenwälder betreiben auch Zellatmung. Während der Photosynthese geben sie zwar Sauerstoff in die Atmosphäre ab. Allerdings nutzen sie auch Sauerstoff für ihre eigene Zellatmung. Der Zucker, den die Bäume tagsüber in der Photosynthese aufbauen, wandeln sie in der Zellatmung nachts zusammen mit Sauerstoff in Energie um. Wissenschaftler gehen davon aus, dass Bäume etwas mehr als die Hälfte des Sauerstoffs in der Zellatmung verbrauchen, den sie vorher über die Photosynthese produziert hatten. Der restliche Sauerstoff wird von Mikroorganismen verbraucht, die die Bäume am Ende ihres Lebens im Regenwald zersetzen.

Das heißt, während ein Baum wächst und Kohlenstoff in seinem Holz speichert, gibt es zwar kurzfristig eine positive Sauerstoffbilanz in der Atmosphäre. Langfristig allerdings, wenn der Baum irgendwann gestorben ist, wird bei seiner Zersetzung in etwa die gleiche Menge Sauerstoff aus der Atmosphäre wieder verbraucht. Es herrscht ein Gleichgewicht zwischen Sauerstoffproduktion und -verbrauch. Nur junge, wachsende Regenwälder haben eine positive Sauerstoffbilanz und setzen Sauerstoff in die Atmosphäre frei, weil in ihnen noch nicht so viele Zersetzungsprozesse ablaufen.

Positive Sauerstoffbilanz dank Phytoplankton

Eine positive Sauerstoffbilanz kann nur dann entstehen, wenn der während der Photosynthese gebundene Kohlenstoff „verschwindet“ und nicht bei der Zersetzung unter Verbrauch von Sauerstoff wieder als CO₂ in die Atmosphäre freigesetzt wird. Das passiert am besten auf dem Grund der Ozeane. Der Sauerstoff, den wir heute atmen, wurde in Jahrmilliarden von Phytoplankton in den Ozeanen freigesetzt. Abgestorbenes Phytoplankton sank auf den Meeresboden, wo es unter Sedimenten begraben und so vor der Zersetzung bewahrt wurde. Das wertvolle Vermächtnis des Phytoplanktons sind heute knapp 21 Prozent Sauerstoff in der Atmosphäre – eine wahrlich positive und lebenswichtige Sauerstoffbilanz.

Auch Bäume setzen CO₂ frei

Weil Bäume Zellatmung betreiben, setzen sie auch CO₂ in die Atmosphäre frei. In den Wäldern der gemäßigten Breiten geschieht dies in der kalten Jahreszeit, wenn keine Photosynthese betrieben wird. Dann geben die Bäume mehr CO₂ ab, als sie aufnehmen. Bei hoher Photosyntheseleistung im Frühjahr und Sommer wird aber wesentlich mehr CO₂ aufgenommen als abgegeben. In der Summe nehmen die Wälder der gemäßigten Breiten über das Jahr verteilt allerdings mehr CO₂ in der Photosynthese auf, als sie letztlich in der Zellatmung wieder freisetzen. In den tropischen Regenwäldern ist die Photosyntheseleistung der Bäume zwar abhängig von Trocken- und Regenzeit. Trotzdem findet Photosynthese das ganze Jahr über statt. Deswegen binden die Bäume in der Summe ganzjährig mehr CO₂.