Ganz offiziell ist die Tundra "eine Vegetationsform der Subpolargebiete". Man denkt an einsame, leere baumlose Landschaften - und so ist es auch. Von weitem. Erst aus der Nähe betrachtet ist die Tundra überraschend vielfältig und wunderschön. Denn alles, was im arktischen Boden wächst, ist unglaublich klein. Pflanzen existieren unter extrem lebensfeindlichen Bedingungen: Auch im Sommer tauen überhaupt nur die obersten zehn bis 30 Zentimeter des Bodens auf, über Monate hinweg geht die Sonne gar nicht oder nur kurzzeitig auf, im Winter herrschen extreme Minustemperaturen (in Coldfoot südlich von Toolik wurden einmal -66 Grad gemessen) und der Boden ist von Schnee bedeckt. So wachsen die Pflanzen langsam, bleiben winzig - und werden teilweise uralt: "Wir haben Wollgras datiert, das zwischen 120 und 150 Jahre alt war", sagt Gus Shaver vom MBL Ecosystems Center.
Viele Pflanzen- oder Flechtenarten sind in der Arktis endemisch, das heißt, es gibt sie nirgendwo anders auf der Welt. Andere dagegen sind gute Bekannte: Birken, Rhododendren oder Weiden. Allerdings weicht ihre Erscheinung stark von der in deutschen Gärten und Straßen ab: Sie sind zart und winzig klein.
Rhododendron, keine fünf Zentimeter hoch
Innerhalb weniger Meter kann sich der Charakter der Tundra - abhängig von Sonneneinstrahlung, Boden- und Windverhältnissen völlig ändern. Rund um die Toolik Field Station dominieren Flechten- und Flachmoortundra. In der kargen, steinigen Flachmoortundra wachsen vor allem Flechten, sie sind die Weiden der Karibus. Die Flachmoortundra besteht aus sumpfigem Boden mit dicken Grasbüscheln, die weich und federnd nachgeben und Kräuterduft verströmen, wenn man darauf läuft. Sehr langsam verrottendes organisches Material bildet hier die Schicht über dem Permafrostboden.
Der Klimawandel verändert die Tundra. Die Baumgrenze rückt nach Norden vor, und wo Bäume (noch) nicht existieren können, sind Sträucher auf dem Vormarsch. Die Erwärmung sorgt für ein früheres Schmelzen der Schneedecke, der Winter beginnt später. Der Permafrostboden taut, totes organisches Material wird schneller abgebaut und setzt Nährstoffe frei.
Welche Folgen das haben könnte, simulieren Wissenschaftler rund um die Toolik Field Station mit Düngungsexperimenten. Sie behandeln abgesteckte Tundra-Felder seit teilweise knapp 30 Jahren mit Stickstoff und Phosphor und vergleichen Vegetation und Bodenbeschaffenheit mit der natürlichen Tundra. Die Ergebnisse beeindrucken:
natürliche Flechtentundra
Flechtentundra im Langzeit-Düngungsexperiment
natürliche Flachmoortundra
Flachmoortundra im Langzeit-Düngungsexperiment
Flachmoortundra + Dünger + zusätzliche Wärme durch Gewächshaus
Die Überlegung erscheint logisch, dass das zusätzliche Buschwachstum in Sachen Klimawandel eine gute Sache ist: Schließlich bauen die Pflanzen dabei Biomasse auf, dabei entziehen sie der Atmosphäre das Treibhausgas Kohlendioxid.
Doch so einfach ist es nicht. An den Versuchsfeldern in Toolik konnten Forscher zeigen, dass die gedüngten Tundra-Felder mit den viel größeren Pflanzen in der Summe sogar zusätzliches Kohlendioxid freisetzt. Denn der Permafrostboden enthält unglaublich viel Kohlenstoff. Taut er an, beginnt das zuvor gefrorene organische Material zu verrotten und CO2 entweicht in die Atmosphäre. Zusätzlich verändert die buschigere Vegetation den Albedo der Landoberfläche, ein Maß für die Reflektion von Licht: Die Sträucher ragen im Winter über die Schneedecke hinaus, so dass die Landoberfläche nicht mehr weiß (und damit das Sonnenlicht sehr gut reflektierend) erscheint, sondern dunkel und weniger gut reflektierend. Die Folge: Der Boden erwärmt sich weiter - ein starker, natürlicher Rückkoppelungseffekt.