Termiten arbeiten sich schneller durch Holz, wenn es heißer ist

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Termiten werden oft als Schädlinge betrachtet, die an den Fundamenten von Häusern und Gebäuden fressen. Aber in tropischen Wäldern sind diese Holzschnitzmeister tatsächlich wichtige Zersetzer. Termiten helfen beim Abbau von verrottendem Holz und setzen die Nährstoffe und den Kohlenstoff wieder in den Boden und die Atmosphäre frei. Und jetzt zeigen neue Erkenntnisse aus einer großen internationalen Anstrengung, die sich über sechs Kontinente erstreckt, dass je heißer es ist, desto schneller zerkleinern Termiten verrottendes Holz.

Die Rate der Zersetzung und des Verbrauchs von Termitenholz steigt mit jedem Temperaturanstieg um 10 °C (50 °F) um mehr als das 6,8-fache, so eine neue Studie, die am Donnerstag veröffentlicht wurde Wissenschaft aufgedeckt. Im Vergleich dazu verdoppelt sich der mikrobielle Holzzerfall bei gleichem Temperaturanstieg nur. „Es ist, als ob man von Boston nach Miami fährt und dort 10 Grad hat [Celcius] Temperaturerhöhung reagieren die Termiten mit einer siebenfachen Erhöhung ihrer Zersetzungsrate“, sagt er Amy Zane, Hauptautor der neuen Arbeit und Biologieprofessor an der University of Miami. „Das bedeutet, dass das Holz schneller ausgeschieden wird – Sie setzen Kohlenstoff schneller frei.“

Umgestürzte Bäume, Stümpfe, Äste, Laub und andere Pflanzenreste sind Hauptquellen für eingeschlossenen Kohlenstoff – insgesamt gespeichert etwa 73 Milliarden Tonnen. Dieses „Totholz“ trägt dazu bei Kohlenstoffzyklus, bei dem gespeicherte Kohlenstoffatome freigesetzt und wieder in die Umwelt zurückgeführt werden. Der Prozess fördert das Wachstum neuer Pflanzen und beeinflusst die Temperatur und das Klima des Planeten, indem er Kohlendioxid und Methan in die Atmosphäre freisetzt. Es gibt viele Faktoren, die Holz verrotten lassen, von Waldbränden über Sonneneinstrahlung bis hin zu Mikroben und Pilzen. „Wenn wir auf der Welt keine Verweser hätten, wäre die Welt voll mit toten Pflanzen und Tieren“, erklärt Zanne, die sich auf Zersetzung und den Kohlenstoffkreislauf spezialisiert hat.

Amy Zanne (links) mit Doktorandin Mariana Nardi (Mitte) und Postdoktorand Paulo Negri (rechts) von der Universidade Estadual de Campinas in der Nähe von Termitenhügeln in der tropischen Cerrado-Savanne im Nationalpark Chapada dos Veadieros, São Jorge, Alto Paraíso de Goiás, Goiás, Brasilien. Raffael Oliveira

Aber Insekten – wie Termiten – spielen auch eine wichtige Rolle bei der Holzzersetzung, sagt Zanne. Termiten sind temperaturempfindliche Kreaturen, deren Häufigkeit und Vielfalt zum Äquator hin zunimmt. Im Gegensatz zu den Schädlingen, die in gemäßigteren Regionen heimisch sind, sind Termiten in den Tropen häufiger und vielfältiger. Bestimmte Arten sind auf Laubstreu, Gräser oder Dung spezialisiert. Eine andere Termitengruppe, die in Asien und Afrika vorkommt, bewirtschaftet einen „Garten“ aus Weißfäulepilzen, erklärt Zanne. Die Fähigkeit des Pilzes, das Lignin des Holzes zu mineralisieren – eines der am schwersten abzubauenden Materialien der Welt – gepaart mit der Fähigkeit der Termiten metallgeschnürte Mandibeln kann leicht morsches Holz dezimieren.

Um diese holzfressenden Insekten besser zu verstehen, hat sich Zanne mit 108 Koautoren an 133 Standorten auf der ganzen Welt zusammengetan, darunter eine gleichberechtigte Vertretung von gemäßigten und tropischen Regionen in der nördlichen und südlichen Hemisphäre. Die Forscher wählten eine Holzart aus, Radiata-Kiefer, auch bekannt als Monterey-Kiefer, die lokal zu finden und an allen Standorten zugänglich war. Jede teilnehmende Gruppe trocknete Holzblöcke, wog sie und wickelte sie in ein enges Netz, durch das nur Mikroben schlüpfen konnten – die Hälfte hatte Löcher in den Boden geschnitten, damit sich Termiten ansiedeln konnten. Die Forscher überwachten die Blöcke bis zu 48 Monate lang und hielten Ausschau nach Pilzen und den komplizierten Tunneln und Schluchten, die von Termiten geschaffen wurden. (Ein paar exotische Lebewesen – darunter eine winzige Giftschlange und eine schwarze Witwenspinne – haben sich auch in die Kiefernblöcke geschlichen, sagt Zanne.)

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Nachdem sie all das weggeräumt hatten, trockneten die Teams das Holz und wogen es erneut, um zu vergleichen, wie viel sich im Laufe der Zeit zersetzt hatte. Vorherige Studien haben gezeigt, dass Mikroben unter wärmeren Bedingungen schnellere Holzzersetzungsraten aufweisen, was sich in den neuen Daten widerspiegelt, die von den Holzblöcken gesammelt wurden. Aber Zanne und ihre Kollegen waren überrascht, wie viel empfindlicher Termiten auf Temperatur reagierten – Termiten reagierten viermal empfindlicher als Mikroben.

„Das waren nur astronomische Zahlen“, sagt Zanne. „Sie reagieren sehr empfindlich auf Temperaturerhöhungen, was bedeutet, dass sie bei einer kleinen Temperaturerhöhung wirklich sprunghaft ansteigen, wie schnell sie den Kohlenstoff aus dem Holz herausbefördern.“

ein Holzblock mit vielen Kanälen und Tunneln, die von Termiten geschaffen wurden
Ein Radiata-Kiefernholzblock aus der Studie, der von Termiten im hohen Norden von Queensland, Australien, eingegraben und teilweise gefressen wurde.

Rhiannon Dalrymple

Diese neuen Erkenntnisse stimmen mit früheren Forschungsergebnissen überein. Eine Studie aus dem Jahr 2021 in Natur fanden heraus, dass die Totholzzersetzungsrate von Insekten mit steigenden Temperaturen zunahm, vor allem in den Tropen im Vergleich zu kühleren Regionen. Aber Zanne und die Autoren der Studie stellten fest, dass die Termiten auch empfindlich auf Niederschläge reagierten, jedoch auf unerwartete Weise: Während der Termitenzerfall in tropischen Umgebungen erwartungsgemäß am größten war, sah das Team, dass sie an drei Orten wie tropischen Savannen einen spürbaren Einfluss auf die Zersetzung hatten und subtropische Wüsten.

Die Studie hebt wichtige Trends über den Kohlenstoffkreislauf unter einem sich ändernden Klima hervor, sagt Kenneth Noll, emeritierter Professor für Mikrobiologie an der Universität von Connecticut, der nicht an der Forschung beteiligt war. „Ich fand die Studie interessant, weil sie darauf abzielt, ein ziemlich großes Loch in unserem Wissen über die Zersetzungsgeschwindigkeit von Totholz zu stopfen“, schrieb Noll PopSci in E-Mail. „Die Freisetzungsrate dieses gespeicherten Kohlenstoffs zurück in die Atmosphäre wird zweifellos zunehmen, wenn sich der Planet erwärmt, also müssen wir bessere Messungen dafür haben, um bessere Klimamodelle zu haben.“

drei Reihen Fotos von Termiten.  Einige sind vibrierend rosa, blau und grün gefärbt, um ihre unglaublichen Unterkiefer und Morphologie zu zeigen
Eine künstlerische Zusammenstellung holzfressender Termiten aus Far North Queensland, Australien. Originalfotos von Rebecca Clement. Grafik durch Donna Davis

Da erwartet wird, dass der Klimawandel die Umgebung in Richtung tropischer Bedingungen verlagert, könnte er einen geeigneteren Lebensraum für Termiten schaffen und zu einer Expansion der Populationen führen. Dies könnte ihre Rolle als Holzzersetzer im Kohlenstoffkreislauf stärken, schlagen Zanne und die Studienautoren vor. Noll merkt jedoch an, dass im Allgemeinen erwartet wird, dass die globalen Temperaturraten nur etwa zweifach ansteigen werden, was bedeuten würde, dass der weltweite Anstieg der Termitenzersetzung nicht annähernd siebenfach zunehmen würde, sodass „die Auswirkungen relativ gering sein könnten“. Was abzuwarten bleibt, fügt er hinzu, ist, wie Termitengemeinschaften in gemäßigten und borealen Regionen auf den Klimawandel reagieren würden, wo die Temperaturanstiege höher sein werden.

Er merkte auch an, dass es sich lohnen würde, Termiten als Methanquelle zu untersuchen – ein starkes Treibhausgas. Zan stimmt zu. „Termiten sind wie kleine Kühe, und Sie setzen Methan frei“ durch ihr Verdauungssystem, sagt sie. „Wir glauben auch, dass sie das Potenzial haben, zu altern, wie viel Methan aufsteigt, anstatt im Boden eingeschlossen zu werden. Sie könnten also verändern, wie Kohlenstoff das Holz verlässt.“

Während Wissenschaftler daran arbeiten, herauszufinden, wie der Klimawandel in Zukunft verschiedene Organismen verdrängen wird, ist es laut Zanne genauso wichtig zu verstehen, wie er den Kohlenstoffkreislauf beeinflussen wird.

Es ist wichtig, „die Rolle einiger dieser kleinen Dinge auf der Welt, wie Mikroben und Termiten, die wir oft nicht sehen können“, zu berücksichtigen, sagt sie. „Sie sind unglaublich wichtig für die Erhaltung und Beeinflussung der Erde, die wir gemeinsam mit ihnen bewohnen.“