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Was der CO2-Anstieg bei Bäumen auslöst

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Credit: Thinkstock
Kohlendioxid ist nicht nur ein problematisches Treibhausgas – für Pflanzen ist es ein zentraler Nährstoff. Vor diesem Hintergrund haben Forscher nun untersucht, wie sich der Anstieg der atmosphärischen Kohlendioxidgehalte auf die Bäume ausgewirkt hat. Ihren Ergebnissen zufolge hat die intensivere Versorgung mit dem Nährstoff die Effizienz der Bäume bei der Wassernutzung erhöht. Doch leider spiegelt sich dieser Effekt nicht in einer niedrigeren Verdunstungsrate wider: Weitere Aspekte des CO2-Anstiegs und Klimawandels haben dies offenbar verhindert.

Mit einem Löffel Zucker süßt man sich den Kaffee gleichsam mit gebundenen Treibhausgasen, denn CO 2 ist ein fundamentaler Bestandteil der Photosynthese: Durch Licht erzeugen Pflanzen aus Kohlendioxid energiereiche Kohlenstoffverbindungen. Um den gasförmigen Nährstoff aus der Luft aufnhemen zu können, besitzen Blätter winzige Poren, die sich öffnen und schließen lassen. Durch diese Spaltöffnungen entweicht allerdings auch Wasserdampf. Steigt nun aber der Kohlendioxidgehalt in der Luft, kann die Pflanze die Spaltöffnungen so regulieren, dass noch genügend Kohlenstoff aufgenommen wird, aber vergleichsweise wenig Wasser verloren geht. Die sogenannte Wassernutzungseffizienz der Pflanzen steigt.

Bei viel  CO 2 in der Luft  müssen Pflanzen weniger „atmen“

Ein internationales Forscherteam hat nun genauer untersucht, wie sich der erhöhte Kohlendioxidgehalt in der Luft und die Klimaveränderung auf Wälder verschiedener Klimazonen Europas und ihre Wassernutzungseffizienz ausgewirkt haben. Dazu kombinierten sie Messungen von Kohlenstoffisotopen in Jahresringen von Bäumen von Marokko bis Norwegen mit Computermodellen, welche die globale Vegetationsentwicklung simulieren.

„Wenn wir in den Jahresringen das Verhältnis von schweren zu leichten Kohlenstoff-Isotopen messen, können wir die Wassernutzungseffizienz und die sie steuernden Umwelteinflüsse in die Vergangenheit zurückverfolgen“, erklärt Co-Autorin Kerstin Treydte von der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft in Birmensdorf. So fanden die Forscher heraus, dass im Lauf des 20. Jahrhunderts die Kohlenstoffaufnahme bei gleichbleibendem Wasserverbrauch tatsächlich gestiegen ist: Bei Laubbäumen um 14 Prozent, bei Nadelbäumen um 22 Prozent.

Trotz erhöhter Wassernutzungseffizienz steigt die Verdunstung

Doch die Modellsimulationen der Forscher zeigten, dass der Wasserverbrauch der Wälder in Europa trotz dieser erhöhten Wassernutzungseffizienz nicht gesunken ist. Ihnen zufolge liegt dies daran, dass sich durch den Klimawandel die Wachstumsperioden verlängert haben, größerer Kronenflächen entstanden sind, und höhere Temperaturen für mehr Verdunstung gesorgt haben. Es sei daher sehr unwahrscheinlich, dass die Anpassung der Bäume an die erhöhte Kohlendioxidkonzentration die Menge des Erwärmungs-Faktors Wasserdampf in der Atmosphäre verringern wird. Außerdem sind den Ergebnissen zufolge wohl auch keine günstigen Effekte auf die Wassergehalte des Bodens oder die Wassermengen in Gewässern zu erwarten.

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Die Erkenntnisse dieser Studie liefern damit wichtige Informationen, um die Simulation des Kohlenstoff- und des Wasserkreislaufes in globalen Klimamodellen zu verbessern, sagen die Forscher. „Unsere Ergebnisse illustrieren, wie wichtig es ist, so kleinskalige Prozesse wie die Reaktionen der Spaltöffnungen auch auf einer größeren Ebene, also auf der von Bäumen und Wäldern zu betrachten“, resümiert Co-Autor Ben Poulter, Vegetationsmodellierer an der Montana State University, USA.

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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