Pflanzen geben über ihre Wurzeln Kohlenstoffverbindungen in den Boden ab, die Mikroben so beeinflussen, dass die Nährstoffverfügbarkeit im Boden erhöht werden kann. Diese Wurzelexsudation kann über 10 % des durch Photosynthese gebundenen Kohlenstoffs kosten, aber es wird angenommen, dass diese Kosten weitgehend durch die Vorteile der Veränderung der mikrobiellen Aktivität im Boden ausgeglichen werden. Angesichts der Menge an Kohlenstoff, die Pflanzen in den Boden abgeben können, ist die Wurzelexsudation ein wichtiges Bindeglied zwischen dem ober- und unterirdischen Kohlenstoffkreislauf. Trotz der Bedeutung und des Ausmaßes dieses Prozesses ist unser Verständnis darüber, wie Stress wie Dürre die Menge an ausgeschiedenem Kohlenstoff beeinflusst, relativ gering. Erhöht oder verringert Wasserstress also den ausgeschiedenen Kohlenstoff?

Kürzlich in Baumphysiologie, Catherine Preece und Kollegen machten sich daran, zu bestimmen, wie sich Trockenstress auf die Kohlenstoffmenge auswirkt, die von den Wurzeln der mediterranen Eiche abgesondert wird (Quercus ilex). Die Mittelmeer-Eiche ist eine im gesamten Mittelmeerraum weit verbreitete Art, was bedeutet, dass Änderungen der Wurzelexsudation durch diese Art Konsequenzen für die Bodenbiologie und den Kohlenstoffkreislauf der gesamten Region haben würden. Unter Verwendung von Eichensetzlingen setzten sie Baumgruppen einer Dürre von 0 bis 21 Tagen aus und maßen den Kohlenstoff, der nach der Dürre und nach der Wiederbewässerung in den Boden abgegeben wurde. Trockenstress führt dazu, dass sich Stomata auf Blättern schließen, wodurch die Kohlenstoffzufuhr für die Photosynthese in Bäumen verringert wird. Wir würden dann erwarten, dass Wurzelexsudation unter Trockenstress proportional mehr Kohlenstoff kostet, sodass Bäume die Wurzelexsudation reduzieren würden, um Kohlenstoff zu sparen.

Aber Catherine Preece und Kollegen fanden die gegenteilige Reaktion: Die Wurzelexsudation stieg unter den schwersten Dürrebedingungen um über 20 %! Für Bäume mit einer begrenzten Kohlenstoffversorgung ihrer Blätter ist dies in Bezug auf Kohlenstoff proportional teurer, als es auf den ersten Blick scheint.

Warum sollten Bäume unter Stress in einen so teuren Prozess investieren? Es ist möglich, dass der ausgeschiedene Kohlenstoff das Wachstum der Wurzeln erleichtert, indem er für Schmierung durch den trockenen Boden sorgt, oder er könnte einen Schub an Nährstoffen liefern; Beide Möglichkeiten könnten die Erweiterung des Wurzelsystems unterstützen, um Wasser zu finden. Eine andere Möglichkeit ist ziemlich düster für die Pflanze – der Trockenstress könnte dazu geführt haben, dass Wurzeln absterben, wodurch mehr Kohlenstoff in den Boden gelangt. In jedem Fall stellten die Autoren fest, dass sich die Wurzelexsudation nach sechs Wochen vollständig erholte, unabhängig von der Intensität des Trockenstresses.

Was bedeuten diese Befunde? Da die Häufigkeit von Dürren mit dem Klimawandel zunehmen wird, könnte der Kohlenstoffkreislauf zwischen Vegetation und Boden zunehmend durch Trockenstress angetrieben werden. Dies könnte die Vorhersagbarkeit des Kohlenstoffflusses in die Böden verringern, da sein Ausmaß von unvorhersehbaren Dürreereignissen bestimmt wird.