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Wetterextreme verringern CO2-Aufnahme

Forschung Marburg: Klimawandel Wetterextreme verringern CO2-Aufnahme

Bei Wetterextremen ­profitiert einheimisches Grünland weniger als ­bisher angenommen von steigenden Kohlendioxid-Konzentrationen in der Atmosphäre. Das ergibt die Studie eines Marburger Geographen.

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Die Klimafolgenforschungsstation der Uni Gießen lieferte Daten für die Marburger Erhebung.

Quelle: Wolfgang Stein/Uni Gießen

Marburg. Wetterextreme wie Starkregen und Hitze verringern bei Pflanzen die Aufnahme von Kohlendioxid und könnten so den prognostizierten Klimawandel verstärken. Das ist das Ergebnis einer Studie von Marburger, Gießener und Geisenheimer Wissenschaftlern, unter Federführung des Marburger Geographen Wolfgang Obermeier, die jetzt bei einer Klimaforschertagung in Gießen präsentiert wurde.

Der steigende Gehalt von Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre ist eine Ursache des weltweiten Klimawandels. Gleichzeitig verstärkt aber eine hohe CO2-Konzentration in der Luft auch das Wachstum vieler Pflanzen, was durch die CO2-Festsetzung in der Pflanze zu einer Reduzierung dieses umweltschädlichen Treibhausgases in der Atmosphäre beiträgt. Die Marburger Studie von Obermeier, welche auf erstmalig ausgewerteten Langzeitmessungen im Freiland basiert, brachte jedoch Folgendes an den Tag: Obwohl die heimischen Gräser und Kräuter prinzipiell das Treibhausgas CO2 für die Photosynthese nutzen, profitieren sie vor allem bei durchschnittlichen Wetterbedingungen davon und weniger, wenn es zu heiß, zu trocken oder zu feucht ist. Bei extremeren Wetterbedingungen wie Starkregen, Hitze und Trockenheit haben sie wenig bis gar keinen Nutzen aus dem erhöhten CO2-Gehalt in der Luft und können so auch weniger zur Reduktion der atmosphärischen CO2-Konzentration beitragen. Diesen jetzt beobachteten Effekt zu stoppen oder gar gegenzusteuern, sei allerdings gar nicht so einfach. In einem natürlichen Grünland kann eine Veränderung der Pflanzenkomposition mildernd wirken; bei gepflanzten Kulturen kann durch gezielte Pflanzenzüchtungen entgegengewirkt werden.

Physiologische Änderungen

Die Langzeitstudien der Wissenschaftler wurden an der Klimafolgenforschungsstation der Justus-Liebig-Universität Gießen durchgeführt (siehe Artikel unten rechts). Die Ergebnisse präsentierte der Geograph Wolfgang Obermeier von der Philipps-Universität auf einer Tagung von Klimaforschern, welche von dem Forschungsverbund „Face2Face“ (siehe Artikel unten links) vor einigen Tagen in Gießen abgehalten wurde. Dort trafen sich Klimaforscher, die weltweit CO2-Effekte mit „Free Air Carbon Dioxide Enrichment“ („FACE“)-Systemen untersuchen.

Die Forscher aus Marburg, Gießen und Geisenheim erklären das von ihnen erkannte Phänomen mit physiologischen Änderungen in den Pflanzen. „Die Pflanze nimmt Kohlendioxid für die Photosynthese über kleine Poren auf, die Spaltöffnungen. Dadurch verliert sie jedoch zeitgleich Wasser“, erklärt Pflanzenökologe Christoph Müller von der Justus-Liebig-Universität Gießen.

„Bei einem erhöhten CO2-Gehalt der Luft muss die Pflanze ihre Spaltöffnungen weniger weit öffnen und verliert weniger Wasser. Dieser Vorteil geht bei hoher Wasserverfügbarkeit z.B. in Folge hoher Regensummen verloren.“ Aber auch unter heißen sowie trockenen Bedingungen profitierten die Pflanzen weniger von einem höheren CO2-Gehalt der Luft, wie die Stu­dien zeigten - durch die Wasserknappheit wachsen die Blätter weniger. Zudem geraten die Pflanzen schneller in Hitzestress, weil sie durch die verringerten Spaltöffnungen unter höheren CO2-Konzentrationen auch die kühlende Transpiration reduzieren. Vermehrt geraten nun neben der Photosynthese als zentralem Wachstumsmotor der Pflanzen auch andere Faktoren wie die Blattproduktion und die Nährstoffaufnahme in den Fokus der Forscher, erläutert Obermeier.

Wetterextreme häufiger

„Nach aktuellen Vorhersagen treten Wetterextreme zukünftig häufiger auf“, sagt Obermeier. „Unsere Ergebnisse sind daher nicht nur für den Stoffwechsel der einzelnen Pflanze interessant, sondern auch für den globalen Kohlenstoffkreislauf.“ Globale Modelle zu Kohlenstoffkreislauf und Klimawandel rechnen die Leistung der Pflanzen als CO2-Senke fest mit ein. Für Grünland sollte jedoch fein justiert werden, meint Obermeier: „Bei extremen Wetter­lagen entnehmen Pflanzen der Luft weniger CO2 als bisher berechnet.“

Somit kann schon in naher Zukunft die CO2-Senkenfunktion von Grünländern drastisch reduziert werden. Dadurch würde künftig mehr CO2 in der Atmosphäre verbleiben und den prognostizierten Klimawandel somit beschleunigen.

Allerdings schränkt Obermeier im Gespräch mit der OP ein, dass die Funktion von Wäldern und Ozeanen für den Klimawandel wichtiger sei als die des Grünlands. Zumindest hinsichtlich der Genauigkeit der Prognosen ist der Forscher jedoch zuversichtlich: „Mit unseren Erkenntnissen können wir die Modelle deutlich verbessern und Klimaveränderungen besser abschätzen.“

von Manfred Hitzeroth

Zur Person

Wolfgang Obermeier (31, Foto: Manfred Hitzeroth) wurde in Ebersberg bei München geboren. Er studierte von 2005 bis 2013 an der Marburger Universität Geographie. Zwischenzeitlich war er für ein Jahr an einer Istanbuler Universität. Seine Diplomarbeit zum Landnutzungswandel im südlichen Ecuador mit dem Fokus auf die Ausbreitung des giftigen Adlerfarns auf Weideflächen ­beruhte auf Satellitenszenen.

Hierfür unternahm der Geograph auch einen dreimonatigen Forschungsaufenthalt in dem südamerikanischen Andenstaat. Seit 2014 arbeitet Obermeier in dem ­„Loewe“-Projekt mit. Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe Klimageographie und Umweltmodellierung am Fachbereich Geographie der Philipps-Universität. Seine Forschungsschwerpunkte sind die Fernerkundung, vor allem für die Vegetationsüberwachung, die Pflanzenökologie sowie ­Aspekte des Klimawandels.

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Ein Anreicherungsring der Klimaforschungsstation in Linden.

Die Klimafolgen­forschungsstation des ­Projekts „Face2Face“ liegt in Linden bei Gießen.

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