Kreative Methoden liefern neue Erkenntnisse zur Reaktion von Grasland auf die globale Erwärmung Klimawandel: Altes Heu verrät wie Weiden reagieren - scinexx | Das Wissensmagazin
Anzeige
Anzeige

Kreative Methoden liefern neue Erkenntnisse zur Reaktion von Grasland auf die globale Erwärmung

Klimawandel: Altes Heu verrät wie Weiden reagieren

Alte Heuprobe des Park Grass Experiment der Forschungsstation Rothamsted / Großbritannien © Iris Köhler / TUM

Wie reagieren Pflanzenökosysteme langfristig auf die steigende CO2-Konzentration in der Atmosphäre? Diese grundlegende Frage stellt sich vor dem Hintergrund des Klimawandels immer drängender. Forscher haben sie nun weltweit zum ersten Mal für Grasland untersucht. Antworten fanden die Wissenschaftler an ungewohnter Stelle: in Steinbockhörnern aus der Schweiz und in 150 Jahre altem Heu aus England.

Forscher, die die Reaktion von Bäumen auf die steigende CO2-Konzentration in der Luft untersuchen möchten, haben es leicht: Sie müssen nur einen Bohrkern aus dem Stamm nehmen, denn Bäume speichern den aufgenommenen Kohlenstoff im Holz. Eine hundertjährige Eiche bildet also in ihren Jahresringen ab, wie sie über ein Jahrhundert hinweg mit dem beginnenden Klimawandel umgegangen ist.

Graslandvegetation im Visier

„Die Graslandvegetation, an der wir arbeiten, wird hingegen schnell gefressen oder stirbt in wenigen Monaten ab und zersetzt sich“, erklärt Professor Hans Schnyder, der am Wissenschaftszentrum Weihenstephan der Technischen Universität München (TUM) im Bereich Grünland forscht. Trotzdem wollte der Schweizer Wissenschaftler herausfinden, wie sparsam Grasland mit Wasser haushaltet, wenn es wärmer wird und die Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Luft steigt.

Dazu muss man wissen: Jede Pflanze nimmt CO2 aus der Luft auf. Gleichzeitig verdunstet sie Wasser, zur Kühlung der sonnenbestrahlten Blätter. Beides passiert über die Stomata, winzige Poren in den Blättern, deren Öffnungsweite die Pflanze regulieren kann. Bei zunehmender Trockenheit schließt sie ihre Stomata, um den Wasserverlust zu mindern, nimmt damit aber auch weniger CO2 auf. Aus Laborexperimenten weiß man, dass bei künstlich erhöhter Außenkonzentration von CO2 die Aufnahmefähigkeit für das Gas bei gleicher Öffnungsweite der Stomata kurzfristig steigt.

Altes Probenarchiv des Park Grass Experiment der Forschungsstation Rothamsted / Großbritannien © Iris Köhler / TUM

Wassernutzungseffizienz untersucht

Um aber zu ermitteln, wie sich die Wassernutzungseffizienz von Graslandvegetation – also das Mengenverhältnis von aufgenommenem CO2 zu abgegebenem Wasser – im Laufe des letzten Jahrhunderts wirklich entwickelt hat, musste Schnyder fürs Grasland ähnlich lange Zeitreihen finden wie beim Holz.

Anzeige

Hier kam dem Team zunächst die Steinbockhörner-Trophäensammlung des Naturhistorischen Museums Bern zur Hilfe: Der Steinbock speichert in seinen Hörnern isotopische Information über die Wassernutzung der Vegetation, die er gefressen hat. Daher griffen die TUM-Forscher in der Museumsammlung, die die Jahre 1938 bis 2006 umfasst, zum Schnitzmesser – und entfernten von jedem Horn ein kleines Stückchen.

Da auch Steinbockhörner Jahresringe besitzen, konnten die Grünlandforscher aus diesen Hornproben Rückschlüsse auf die Graslandvegetation der Berner Alpen ziehen, auf der die Tiere gegrast hatten.

Park Grass Experiment

Ein einmaliges Probenarchiv an der Forschungsstation Rothamsted in England ermöglichte schließlich den Vergleich mit einer zweiten Graslandschaft. In Rothamsted wurde vor gut 150 Jahren das heute älteste ökologische Graslandexperiment gestartet, das „Park Grass Experiment“: Seit 1857 archiviert man dort Probenmaterial, um späteren Forschergenerationen mit neuen Messmethoden langfristige Einblicke in das Ökosystem vor Ort zu ermöglichen.

Wasserspar-Potenzial erhöht

Tatsächlich konnten die TUM-Forscher jetzt aus den bis zu 150 Jahre alten Heuproben – ebenfalls über eine Analyse der jeweiligen Isotopensignatur – herauslesen, wie die dortige englische Graslandvegetation das Wasser über die Jahre genutzt hat.

Auf diese Weise ermittelten die Weihenstephaner Forscher die individuelle Isotopensignatur der Graslandvegetation in den Berner Alpen und im britischen Flachland jeweils über lange Zeit: anhand der Hörner über 69 Jahre, anhand der Heuproben sogar über 150 Jahre. Diese Daten wurden in einem zweiten Schritt jeweils mit den Klimadaten der untersuchten Regionen verrechnet, etwa Lufttemperatur und -trockenheit. Das Ergebnis: An beiden Standorten ist die intrinsische Wassernutzungseffizienz der Graslandvegetation über die Jahre gestiegen.

Das heißt nach Angaben der Forscher: Die Pflanzen haben ihr Wasserspar-Potenzial erhöht, während es wärmer wurde und zunehmend mehr CO2 in die Luft gelangte. Damit haben die TUM-Forscher weltweit erstmals die langfristige Wirkung des anthropogenen Klimawandels auf die Wassernutzungseffizienz von Grasland dargestellt.

Unterschiede zwischen den Standorten

Allerdings fanden sich Unterschiede zwischen den Standorten: In der Schweiz blieb die reale Wassernutzungseffizienz der Alpenwiese trotz der gestiegenen intrinsischen Wassernutzungseffizienz des Graslandes gleich, weil die Luft wegen des Klimawandels insgesamt trockener und wärmer geworden ist.

In England dagegen fanden die Forscher diesen Befund nur für den Herbst bestätigt. Im Frühling dagegen – der in Rothamsted trotz des Klimawandels nicht trockener ausfällt als vor 150 Jahren – schlägt das Wasserspar-Potenzial der Graslandvegetation auch in der Realität durch.

Diese Ergebnisse werden nach Ansicht der Wissenschaftler helfen, Klimasimulationen weiter zu verbessern: Komplexe Berechnungsmuster, die die Vegetation mit einbeziehen, konnten bisher beim Grasland nur mit Schätzungen arbeiten. Diese Black Box der Klimaforschung haben die Forscher der TU München jetzt gelüftet.

(idw – Technische Universität München, 11.12.2009 – DLO)

Anzeige

In den Schlagzeilen

Diaschauen zum Thema

Dossiers zum Thema

Wohin mit dem Kohlendioxid? - Auf der Suche nach sicheren Speichern im Untergrund

Klima: Letzte Chance Kopenhagen - Der 15. Weltklimagipfel: Klimaschutz wohin?

Grüne Kraftwerke - Wie die Pflanzen zu ihren Chloroplasten kamen

Das große Sterben - Wie reagiert die Natur auf den Klimawandel?

Verlierer Mensch? - Folgen des Klimawandels für die menschliche Gesellschaft

Klimawandel in Deutschland - Wie verändert sich unser Klima bis 2100?

Rätsel Wasser - Ein Lösungsmittel mit Geheimnissen

Pflanzen unter Stress - Abwehrstrategien gegen Mensch, Mikrobe und Chemie

Gebirge als Lebensraum - Bedeutung und Bedrohung

Alles öko, oder was? - Landwirtschaft im Wandel

News des Tages

Bücher zum Thema

Die Erde schlägt zurück - Wie der Klimawandel unser Leben verändert von Eva Goris und Claus-Peter Hutter

Globaler Wandel - Die Erde aus dem All von Stefan Dech, Rüdiger Glaser und Robert Meisner

Eine unbequeme Wahrheit - von Al Gore, Richard Barth, Thomas Pfeiffer

Wir Wettermacher - von Tim Flannery

Der Klimawandel - von Stefan Rahmstorf und Hans J. Schellnhuber

Einführung in die Ökologie - von Wolfgang Tischler

Die Alpen - Geschichte und Zukunft einer europäischen Kulturlandschaft von Werner Bätzing

Top-Clicks der Woche

Anzeige
Anzeige