Zunehmende Konzentration des Treibhausgases beeinflusst Wasserbilanz der Wälder Kohlendioxid lässt Bäume hyperventilieren - scinexx | Das Wissensmagazin
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Zunehmende Konzentration des Treibhausgases beeinflusst Wasserbilanz der Wälder

Kohlendioxid lässt Bäume hyperventilieren

Krone eines Laubbaums: Die steigende Kohlendioxid-Konzentration der Atmosphäre verändert die Atmung der Bäume. © I.Heinrich, GFZ

Beeinträchtigte Pufferwirkung? Das Treibhausgas Kohlendioxid hat in den europäischen Wäldern bereits den Stoffwechsel der Bäume verändert: Trotz des Überangebots an Kohlendioxid nehmen die Pflanzen gewissermaßen tiefere Atemzüge und verlieren so auch mehr Wasser, berichtet ein internationales Forscherteam. Dieses Ergebnis ist besonders wichtig für die Pufferwirkung der Wälder in zukünftigen Klimamodellen, schreiben die Forscher im Journal „Nature Climate Change“.

Die Konzentration des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre steigt immer weiter und überschritt vor kurzem weltweit eine weitere kritische Schwelle. Pflanzen, insbesondere die tropischen Regenwälder, nehmen CO2 auf und wirken so als Puffer für das klimaschädliche Gas. Das genaue Ausmaß dieser Pufferwirkung ist jedoch umstritten. Außerdem ist diese „grüne Lunge“ durch großflächige Rodungen in Gefahr.

Erhöhter CO2-Gehalt bei gleichem Bedarf

Pflanzen atmen CO2 aus der Luft und verwenden es im Prozess der Photosynthese als Kohlenstoffquelle. Im Austausch geben sie Wasserdampf an die Atmosphäre ab. Die sogenannten Spaltöffnungen oder Stomata in den Blättern regulieren diesen Austausch: liegt viel CO2 vor, schließen sie sich, bei Mangel öffnen sie sich dagegen und lassen eine größere Menge des Gases ein. Bei weit geöffneten Stomata verliert die Pflanze durch Verdunstung jedoch auch mehr Wasser.

Gerhard Helle vom Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) in Potsdam und seine Kollegen haben in europäischen Wäldern erforscht, wie sich die steigende CO2-Konzentration der Atmosphäre auf Bäume auswirkt. „Eigentlich sollte erhöhter CO2-Gehalt der Atmosphäre, bei gleichem CO2-Bedarf der Bäume, die Spaltöffnungen der Blätter und Nadeln eher verengen“, erklärt Helle. So könne die Pflanze den Wasserverlust minimieren.

Typisches Jahrringmuster des Griechischen Wacholder (Juniperus excelsa), mit stark variierenden und teilweise sehr schmalen Jahrringbreiten. © Ingo Heinrich, GFZ

Stärkere Verdunstung in wärmerer Umgebung

Doch das genaue Gegenteil ist der Fall: Isotopenanalysen an Baumjahresringen zeigen, dass diese Atmung der Bäume und damit auch der Wasserverlust im Lauf des letzten Jahrhunderts um fünf Prozent gestiegen ist. „Das liegt nach unserer Auffassung an den sich stetig verlängernden jährlichen Wachstumsperioden, verstärkter Verdunstung in einer wärmer werdenden Umgebung und an größer gewordenen Blattoberflächen“, meint Helle. Damit widerspricht die Studie den gängigen Voraussagen über die Reaktion der Pflanzen auf steigende CO2-Mengen.

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Für zukünftige Klimamodelle sind diese Ergebnisse bedeutend. Damit ließe sich genauer abschätzen, wie wirksam die Wälder tatsächlich als CO2-Puffer im Klimawandel sind. Am globalen Wasserkreislauf hat die Verdunstung aus den Bäumen ebenfalls einen großen Anteil. Darüber hinaus ergeben sich ökologische Konsequenzen: Laub- und Nadelbäume reagieren deutlich unterschiedlich auf erhöhten CO2-Gehalt. Daher könnte sich auch deren Verbreitung und damit Ökosystem ganzer Wälder ändern. (Nature Climate Change, 2015; doi: 10.1038/NCLIMATE2614)

(Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, 12.05.2015 – AKR)

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