Von außen sind sie eher unscheinbar: drei Feigenarten, die im trockenen Norden Kenias wachsen. Doch im Inneren dieser Bäume läuft ein biochemischer Prozess ab, der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stutzig gemacht hat. Etwas an ihrem Umgang mit Kohlendioxid (CO₂) scheint anders zu sein als bei anderen Pflanzen.

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Ein internationales Forschungsteam aus Kenia, der Schweiz, Österreich und den USA ist dieser Spur gefolgt. Was sie fanden, könnte eine bislang übersehene Fähigkeit bestimmter Bäume offenbaren – mit möglichen Folgen für Landwirtschaft, Klimaschutz und unser Verständnis davon, wie Pflanzen mit der Atmosphäre kommunizieren.

Vorgestellt wurden die Ergebnisse auf der Goldschmidt-Konferenz in Prag, einem der wichtigsten internationalen Treffen für Geochemie. Dort zeigte Mike Rowley von der Universität Zürich, was sein Team in Ostafrika entdeckt hat – und warum es sich lohnt, genauer hinzusehen.

Oxalat-Karbonat-Stoffwechsel: Wie Feigenbäume CO2 mineralisieren

Denn grundsätzlich gilt: Wenn Bäume wachsen, entziehen sie der Atmosphäre CO₂ – durch Photosynthese wird der Kohlenstoff in Blätter, Stamm und Wurzeln eingebaut. Doch dieser Speicher ist meist nur von begrenzter Dauer. Stirbt die Pflanze, zersetzen Mikroorganismen ihr Gewebe, und der gespeicherte Kohlenstoff gelangt über die Verrottung größtenteils zurück in die Atmosphäre. So beschreibt es etwa das Max-Planck-Institut für Biogeochemie auf seiner Webseite: „Ohne langfristige Speicherung, etwa in Böden oder Holzprodukten, gelangt der Kohlenstoff früher oder später wieder in die Atmosphäre.“

Was das Team um Rowley nun dokumentiert hat, stellt diesen bekannten Kreislauf in einem Punkt infrage. Denn offenbar gibt es Pflanzen, die mit dem aufgenommenen CO₂ mehr tun, als es nur temporär in organischer Substanz zu speichern. Der sogenannte Oxalat-Karbonat-Stoffwechselweg erlaubt es ihnen, Kohlenstoff auf mineralische Weise zu binden – ein Prozess, der zwar natürlich ist, in seiner Bedeutung für das globale Kohlenstoffbudget aber bisher kaum beachtet wurde.

„Wir kennen den Oxalat-Karbonat-Stoffwechselweg schon seit einiger Zeit“, sagt Rowley. „Aber sein Potenzial zur Kohlenstoffbindung wurde bisher nicht vollständig berücksichtigt.“ Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen untersuchte er drei Feigenbaumarten, die unter kargen Bedingungen gedeihen – und dabei offenbar eine Fähigkeit mitbringen, die sie zu Kandidaten für eine neue Form der CO2-Speicherung macht.

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Kalziumkarbonat im Boden: Wie CO2 zu Stein wird

Konkret funktioniert der Mechanismus laut den Forschenden so: Die Pflanzen nehmen CO₂ aus der Luft auf und speichern es in Form von Kalziumoxalat-Kristallen in ihrem Gewebe, beispielsweise in Blättern, Zweigen oder Holz. Beim Absterben der Pflanze gelange dieses Material in den Boden, wo Mikroorganismen die „Weiterverarbeitung“ übernähmen. Sie würden das Kalziumoxalat in Kalziumkarbonat umwandeln – ein chemisch stabiles Mineral, das auch in Kalkstein, Kreide oder Marmor vorkommt.

„Was mich wirklich überrascht hat, war, dass das Calciumcarbonat viel tiefer ins Holz eingedrungen war, als ich erwartet hatte“, sagt Mike Rowley. Diese Einsicht verdankt das Team hochauflösenden Röntgenanalysen an der Stanford Synchrotron Radiation Lightsource. Mithilfe dieser Technik konnten die Forschenden selbst feinste chemische Veränderungen im Inneren des Pflanzenmaterials sichtbar machen – und zeigen, dass der Umwandlungsprozess weit über die äußeren Schichten hinausreicht.

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CO2-Speicherung durch Bäume: Stabil und langfristig

Das Entscheidende an dieser Form der CO₂-Speicherung sei ihre Beständigkeit, erklären die Forschenden. Während organischer Kohlenstoff – etwa aus Humus, Pflanzenresten oder Wurzeln – in der Regel nur einige Jahrzehnte im Boden verbleibe, könne Kalziumkarbonat über Jahrhunderte stabil bleiben. Selbst nach dem Absterben der Pflanze entweiche der gebundene Kohlenstoff nicht wieder in die Atmosphäre, sondern bleibe dauerhaft in mineralischer Form erhalten.

Zugleich verändere das entstandene Kalziumkarbonat laut den Wissenschaftlern auch die Bodenchemie: Es erhöhe den pH-Wert und verbessere so die Verfügbarkeit von Substanzen, die für das Pflanzenwachstum entscheidend sind. Dies könne insbesondere in ausgelaugten oder versauerten Böden die Fruchtbarkeit deutlich steigern.

Ficus wakefieldii: Ein Feigenbaum als Klimaschützer

Von den drei untersuchten Arten zeigte Ficus wakefieldii die stärkste CO₂-Umwandlungsrate. Für Rowley und sein Team ist das ein entscheidender Befund: „Wir wollen wissen, ob sich diese Baumart gezielt für die Agroforstwirtschaft nutzen lässt.“ Denn Ficus wakefieldii ist keine Wildpflanze ohne wirtschaftliche Bedeutung – sondern ein potenzieller Nutzbaum, der CO₂ bindet und zugleich essbare Früchte liefert.

Das mache ihn doppelt interessant, vor allem in Regionen, die unter Trockenheit, Bodenerosion oder Ernterückgängen leiden. „Wenn wir Bäume für die Agroforstwirtschaft pflanzen und ihre Fähigkeit zur Speicherung von CO₂ als organischer Kohlenstoff bei gleichzeitiger Produktion von Nahrungsmitteln nutzen wollen“, so Rowley, „könnten wir Bäume wählen, die einen zusätzlichen Nutzen bieten, indem sie auch anorganischen Kohlenstoff in Form von Kalziumkarbonat binden.“

Bislang galt der Iroko-Baum (Milicia excelsa) als Musterbeispiel für diese Fähigkeit: Er kann laut Studien bis zu eine Tonne Kalziumkarbonat speichern, was rund 440 Kilogramm fest gebundenem Kohlenstoff entspricht. Doch wirtschaftlich nutzbar war er bislang kaum. Die Feigenarten bringen eine neue Dimension ins Spiel: agrarische Nutzung plus Langzeitspeicher – eine Verbindung, die es so noch nicht gab.

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Oxalat-Karbonat-Weg: Weltweit verbreitet, lange übersehen

Kalziumoxalat ist in der Pflanzenwelt keine Seltenheit – es kommt in vielen Arten vor, ohne dass dieser Umstand je systematisch untersucht wurde. Auch die Mikroorganismen, die für die Umwandlung nötig sind, sind weit verbreitet. Warum also wurde dieser CO2-Speicherweg bislang übersehen?

„In trockeneren Umgebungen lässt sich Calciumcarbonat leichter nachweisen“, erklärt Rowley. „Aber auch in feuchteren Umgebungen kann der Kohlenstoff gebunden werden.“ Die Bedingungen dort würden jedoch eine chemische Analyse erschweren, weshalb dieser Mechanismus in vielen Klimazonen vermutlich lange unentdeckt blieb.

Das Team geht davon aus, dass weltweit zahlreiche weitere Baumarten über ähnliche Fähigkeiten verfügen – und dass sich der natürliche Kohlenstoffkreislauf gezielt beeinflussen ließe, wenn man die richtigen Arten auswählt.

Ob aus dieser Entdeckung eine handfeste Klimastrategie wird, hängt nun von weiteren Studien ab. Das Team will als Nächstes die Umweltbedingungen genauer analysieren, unter denen die CO₂-Bindung besonders effizient verläuft. Dabei geht es nicht nur um chemische Prozesse, sondern auch um praktische Fragen: Wasserbedarf, Fruchtertrag, Anpassungsfähigkeit.

Die Entdeckung markiert damit keinen fertigen Lösungsansatz – aber einen Ausgangspunkt. Denn sie zeigt, dass natürliche Prozesse, die lange übersehen wurden, neue Wege eröffnen könnten. Möglicherweise, so die Hoffnung der Forschenden, wachsen Antworten auf die Klimakrise längst – man muss sie nur erkennen.