Reaktion des Amazonas-Regenwaldes auf El-Niño-bedingte Dürre durch neue chemische Schutzmechanismen
Eine aktuelle Untersuchung des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz verdeutlicht, wie der tropische Regenwald in Brasilien auf extreme Trockenperioden chemisch reagiert. Die Studie, veröffentlicht in Nature Communications Earth & Environment, zeigt, dass diese Anpassungen weit über das Ende der Dürre hinaus bestehen bleiben.
Veränderte Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen während und nach der Dürre
- Während des El-Niño-Ereignisses 2023–2024 stiegen die Emissionen von Sesquiterpenen um 122 %, während Isopren- und Monoterpenwerte nahezu unverändert blieben.
- In der anschließenden Regenzeit nach der Dürre wurden unerwartet spezifische, weniger flüchtige Alkohole freigesetzt, was auf eine anhaltende chemische Schutzreaktion des Waldes hinweist.
Der Amazonas-Regenwald kommuniziert ständig über die Freisetzung flüchtiger organischer Verbindungen (BVOCs), deren Zusammensetzung von Umweltfaktoren wie Temperatur, Licht und Stress abhängt. Während der schwersten jemals im Amazonasbecken registrierten Dürre veränderte sich dieses chemische Signal deutlich, um den Belastungen durch Hitze und Wassermangel zu begegnen.
Funktion der Sesquiterpene als Stressindikatoren und Schutzstoffe
Die Forscher analysierten die Freisetzung biogener flüchtiger organischer Verbindungen mittels Gaschromatographie und Massenspektrometrie. Dabei zeigte sich, dass Sesquiterpene, reaktive Moleküle mit Schutzfunktion, während der Dürre deutlich vermehrt abgegeben wurden. Ein Beispiel ist Caryophyllen, das auch in Gewürznelken und schwarzem Pfeffer vorkommt.
Besonders bemerkenswert war die Entdeckung, dass in der Regenzeit nach der Dürre vermehrt Sesquiterpenalkohole wie Beta-, Alpha- und Gamma-Eudesmol freigesetzt wurden. Diese Verbindungen deuten auf eine Reaktion des Waldes auf oxidativen Stress hin, der durch Hitze und Wassermangel in den Pflanzenzellen verursacht wird. Die anhaltenden veränderten Emissionen spiegeln einen tiefgreifenden Wandel im Stoffwechsel des Waldes wider, der darauf abzielt, die Folgen des extremen Trockenstresses zu mildern.
Langfristige Auswirkungen und Klimaprognosen
Projektleiter Jonathan Williams weist darauf hin, dass zwischen zwei El-Niño-Ereignissen in der Regel mehrere Jahre liegen, in denen sich der Wald erholen kann. Klimamodelle prognostizieren jedoch eine Zunahme der Häufigkeit und Intensität solcher Extremereignisse im 21. Jahrhundert. Dies könnte dazu führen, dass die veränderten Emissionsprofile dauerhaft werden, was signifikante Auswirkungen auf die Atmosphäre über dem Amazonas und die Widerstandsfähigkeit des Ökosystems haben könnte.
Methodik und Forschungsstandort
Die Proben wurden am Amazon Tall Tower Observatory (ATTO) entnommen, einer Forschungsstation etwa 150 Kilometer nordöstlich von Manaus. Auf einem 80 Meter hohen Turm wurden in 23 Metern Höhe alle ein bis drei Stunden Luftproben direkt über dem Kronendach gesammelt und anschließend im Labor analysiert.
Diese Studie baut auf früheren Arbeiten auf, in denen spezifische Spiegelmoleküle als Indikatoren für Stress im Amazonas identifiziert wurden. Die aktuelle Forschung erweitert das Verständnis der biochemischen Stressreaktionen bei extremen Klimaereignissen.
Bedeutung für den Klimawandel und den Schutz des Regenwaldes
Das Verständnis der chemischen Reaktionen des Regenwaldes ist angesichts des Klimawandels von großer Bedeutung. Intensivere und längere El-Niño-Phasen könnten die Zusammensetzung der atmosphärischen Verbindungen über dem Amazonas dauerhaft verändern und damit die ökologische Stabilität des Waldes beeinträchtigen.
Hintergrund zum Forschungsprojekt ATTO
Das Amazon Tall Tower Observatory (ATTO) ist ein deutsch-brasilianisches Gemeinschaftsprojekt, das 2009 gegründet wurde. Es wird vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und dem Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz sowie den brasilianischen Partnern INPA und der Amazonas-Staatsuniversität (UEA) betrieben. Die Finanzierung erfolgt durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), das brasilianische Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MCTI), die Max-Planck-Gesellschaft sowie weitere brasilianische Förderorganisationen.
Weitere Informationen zu ATTO finden Sie unter: https://www.mpic.de/3489852/ATTO
Kontakt für wissenschaftliche Rückfragen
Dr. Joseph Byron
Telefon: +49 6131 305 4531
E-Mail: j.byron@mpic.de
Originalpublikation
Byron, J., Pugliese, G., de A. Monteiro, C. et al. (2026): Intense El Niño provokes production of new reactive volatiles as stress defences in Amazon rainforest. Communications Earth & Environment, 7, 419.
https://doi.org/10.1038/s43247-026-03597-7
Weiterführende Informationen
https://www.mpic.de/6011226/amazon-rainforest-response-climate-stress?c=3477744
