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Erde+Umwelt

Wie der Klimawandel Ernten beeinflusst

Ernten
Prognostizierte Veränderungen bei den weltweiten Ernteerträgen. (Bild: NASA/Katy Mersmann)

Wärmere Temperaturen, veränderte Niederschlagsmuster und mehr CO2 in der Atmosphäre: Der Klimawandel beeinflusst das Wachstum von Pflanzen auf vielfältige Weise. Anhand der neusten Generation von Klimamodellen haben Forscher nun modelliert, wie sich die prognostizierten Klimaveränderungen auf die Erträge von Mais, Soja, Weizen und Reis auswirken könnten. Die Ergebnisse sind präziser aber auch pessimistischer als bisherige Vorhersagen. Demnach sind insbesondere bei Mais schon innerhalb der nächsten zwanzig Jahre gravierende Ertragseinbußen zu erwarten. Weizen dagegen könnte dagegen zunächst von zusätzlichen Anbaugebieten und mehr CO2 in der Atmosphäre profitieren.

Schon heute beeinflusst der Klimawandel die landwirtschaftliche Produktivität: Extremwetterereignisse wie Dürren und Überschwemmungen werden wahrscheinlicher, steigende Temperaturen verschieben die Regionen, in denen bestimmte Nutzpflanzen angebaut werden können und erhöhte CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre beeinflussen das Wachstum von Pflanzen. Mehrfach haben Forscher bereits verschiedene Prognosen abgegeben, wie sich die Klimaveränderungen auf die Ernteerträge und damit auf die zukünftige Ernährung der Weltbevölkerung auswirken. Die Schätzungen waren allerdings jeweils mit großen Unsicherheiten behaftet.

Schlechte Aussichten für Mais

Ein Team um Jonas Jägermeyr vom NASA Goddard Institute for Space Studies in New York hat nun die neusten Klimamodelle des Weltklimarats IPCC mit Simulationen kombiniert, die zeigen, wie wichtige Nutzpflanzen auf verschiedene klimatische Bedingungen reagieren. Für Mais, Soja, Weizen und Reis modellierten Jägermeyr und seine Kollegen, wie sich die Ernten in unterschiedlichen Klimaszenarien bis Ende des Jahrhunderts entwickeln könnten. Da die aktuellen Klimamodelle wesentlich präziser sind als ihre Vorgänger, ist auch die statistische Unsicherheit bei den Vorhersagen zu zukünftigen Ernteerträgen geringer als in früheren Studien. Um ihre Ergebnisse so zuverlässig wie möglich zu machen, führten die Forscher ihre Berechnungen mit zahlreichen verschiedenen Kombinationen von Klima- und Erntemodellen durch.

„Wir haben nicht erwartet, dass sich die vorausgesagten Ernteerträge im Vergleich zu den Prognosen der vorherigen Generation von Klima- und Erntemodellen aus dem Jahr 2014 so grundlegend ändern würden“, sagt Jägermeyr. Während frühere, weniger präzise Modelle nahegelegt hatten, dass die Maiserträge weitgehend stabil bleiben und womöglich sogar leicht ansteigen könnten, kommt die aktuelle Studie zu dem Ergebnis, dass die Erträge bis Ende des Jahrhunderts im schlechtesten Fall um bis zu 24 Prozent zurückgehen könnten. „Das könnte weltweit schwerwiegende Folgen haben“, so Jägermeyr. Mais ist mit Blick auf die Produktionsmengen derzeit das wichtigste Getreide weltweit und ist in vielen Regionen der Welt entscheidend für die Ernährungssicherheit.

Weizenproduktion könnte zunächst ansteigen

Optimistischere Aussichten ergeben sich für Weizen, dem weltweit zweitwichtigsten Getreide. Die Schätzungen gehen von einem Anstieg der Erträge um bis zu 18 Prozent aus. „Das liegt daran, dass Weizen stärker als Mais von einem höheren CO2-Gehalt der Atmosphäre profitieren kann und dass sich durch die globale Erwärmung neue Anbauregionen ergeben“, erläutern die Forscher. Zu beachten sei jedoch, dass das durch mehr CO2 und höhere Temperaturen beschleunigte Wachstum der Weizenpflanzen nicht nur positiv ist. Denn wächst die Pflanze zu schnell, kann sie weniger Nährstoffe einlagern. Sie produziert ihre Körner zwar schneller, doch sie bleiben kleiner und haben einen geringeren Nährwert. Überdies steigen die Weizenerträge den Modellen zufolge nur bis Mitte des Jahrhunderts an und fallen danach wieder ab, unter anderem aufgrund einer schlechteren Wasserverfügbarkeit.

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Für Reis und Soja sind die Modelle weniger eindeutig: In manchen Regionen werden die Erträge demnach sinken, in anderen dagegen ansteigen, sodass sich die weltweite Produktion im Laufe des Jahrhunderts voraussichtlich nur geringfügig ändert. Bei Mais und Weizen dagegen treten die Veränderungen den Prognosen zufolge schneller ein als bisher gedacht. „Die Studie ermittelt den Zeitpunkt des Auftretens der Klimafolgen als ein kritisches Maß für die Risikobewertung“, erklärt Reimund Rötter von der Universität Göttingen, der nicht an der Studie beteiligt war. „Die Studie indiziert, dass die ‚Time of Emergence‘ (TCIE) für die globale negative Produktivitätsänderung bei Mais ab 2032 eintreten kann. Für temperierte Klimazonen – 81 Prozent Anteil an der Gesamtproduktion – errechnet sich dieser Termin ab 2037. Diese ‚worst case‘-Information ist aus meiner Sicht neu.“

Die Zeit drängt

Matin Quaim von der Universität Bonn, der ebenfalls nicht an der Studie beteiligt war, betont, dass nur noch wenig Zeit bleibt, um den Herausforderungen des Klimawandels für die Landwirtschaft zu begegnen. „Der Druck, schnell und entschieden zu handeln, wächst massiv an. Ohne deutliche Veränderungen kann es regional sehr leicht zu Versorgungsengpässen und Hungernöten kommen“, so der Agrarökonomie-Professor. Eine Top-Priorität sei dabei, den Klimawandel so gut es noch geht aufzuhalten. „Gleichzeitig müssen wir aber auch rasch Anpassungsstrategien für die Landwirtschaft entwickeln und umsetzen.“

Solche Anpassungsstrategien haben Jägermeyr und seine Kollegen in der aktuellen Studie nicht berücksichtigt. Aus Sicht von Quaim könnte unter anderem die grüne Gentechnik eine Chance bieten, noch rechtzeitig Pflanzen zu erzeugen, die den veränderten Klimabedingungen gewachsen sind. „Neue Züchtungsmethoden – wie die Genschere – können helfen, Pflanzen gezielt und schnell widerstandsfähiger gegen Hitze, Dürre und anderen Klimastress zu machen. Hier sollten wir weit verbreitete Vorurteile zügig überwinden, denn diese Technologien bieten großes Potential, zur Nachhaltigkeit und Resilienz in der Landwirtschaft beizutragen.“

Quelle: Jonas Jägermeyr (NASA Goddard Institute for Space Studies, New York) et al., Nature Food, doi: 10.1038/s43016-021-00400-y

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