Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Doping für die Wälder

Doping für die Wälder

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 17.07.2013 18:42

Das Treibhausgas Kohlendioxid ist für Pflanzen ein wertvoller Rohstoff, denn es ist neben Wasser das Hauptausgangsmaterial für die Photosynthese, aus dem sie ihre Nährstoffe selbst herstellen. Theoretisch sollten die anthropogenen Emissionen daher wie eine Extradüngergabe wirken. Ausgefeilte Freilandexperimente mit Mischwäldern und Langzeitbeobachtungen, deren Daten jetzt langsam verfügbar werden, bestätigen diese Erwartungen, und zeigen überdies überraschende weitere Effekte.

Blick von einem Messturm auf das Blätterdach um die Biologische Station der Universität Michigan. (Bild: Nature/Chris Vogel)"Wir wissen aus einfachen Experimenten, dass Bäume bei hohem CO₂-Gehalt um rund 20 bis 23 Prozent besser wachsen", erklärt Doug Godbold, Professor für Waldökologie an der österreichischen Universität für Bodenkultur (Boku) in Wien. Diese "einfachen Experimente" fanden im Labor statt oder im Freien mit eigens angepflanzten Monokulturen. Die Frage war aber immer, ob sich die Ergebnisse aus diesen "künstlichen" Versuchsanordnungen auch unter realistischen Bedingungen wiederholen lassen. "Die Realität ist eben", so Boku-Forscher Godbold, "dass es auf der Welt in der Regel Artengemeinschaften gibt, natürliche Wälder bestehen immer aus vielen verschiedenen Arten."

Messturm im FACE-Projekt Indiana von oben. (Bild: Nature/Steve Scott)Seit rund 20 Jahren gibt es die FACE-Methode, mit der man in freier Natur eine Atmosphäre mit höherem CO₂-Gehalt simulieren kann. Dabei werden die Untersuchungsareale künstlich mit CO₂ begast, das typischerweise aus durchlöcherten Ringschläuchen ausströmt. So lassen sich atmosphärische Bedingungen erreichen, wie sie für die zweite Hälfte dieses Jahrhunderts erwartet werden. "Der springende Punkt ist, dass wir so die anderen natürlichen Bedingungen erhalten können", sagt Doug Godbold, der im walisischen Bangor ein insgesamt sechsjähriges Experiment betreute. Die Forscher pflanzten dort gemischte Baumgemeinschaften aus Erle, Birke und Buche an, wie sie für weite Teile der gemäßigten nördlichen Breiten typisch sind. "Wenn Sie durch den Wiener Wald gehen", erklärt der Brite, der von seinem Institut im 18. Wiener Bezirk einen guten Blick auf die Höhen des Waldes hat, "werden Sie dort vor allem Buchen- und Birkenmischwald finden." Andernorts sind Erlen und Birken häufig anzutreffen.

Gasmessgerät am Messturm des FACE-Projektes der Universität Michigan. (Bild: Nature/Chris Vogel)Vier der sechs Jahre, in denen das Bangor-Experiment lief, wurde die Produktivität der Baumgemeinschaften gemessen, und dabei traten durchaus Unterschiede zu den "Laborexperimenten" zutage. "Wir fanden, dass die Baumgemeinschaften weniger stark zulegten als die Monokulturen", so Godbold, "das liegt aber einfach daran, dass Artengemeinschaften von Natur aus besser wachsen als Monokulturen." Der experimentelle Mischwald startete von einem höheren Niveau und erreichte deswegen die Wachstumsraten nicht. Zudem zeigte sich, dass die Baumarten verschieden gut mit den sich ändernden Bedingungen klar kamen: "Bei den Mischwäldern aus Erlen und Birken dominiert unter heutigen Bedingungen die Erle, doch unter den erhöhten CO₂-Werten, die wir in 50 Jahren erwarten, gibt es einen Wechsel zur Birke", erklärt Godbold, "der steigende Kohlendioxidspiegel wird also auch die Artenzusammensetzung ändern." Was genau der Birke den Vorteil gegenüber der Erle verschafft, ist noch nicht restlos geklärt. "Wir glauben aber", meint Godbold, "dass die Birke einfach besser die Nährstoffe im Boden ausnutzt und so die Erle überflügelt."

Gänzlich unerwartet war dagegen ein weiteres Ergebnis aus dem Bangor-Experiment. "Unter höherem atmosphärischen Kohlendioxidspiegel reagieren die Wälder anders auf Dürren", erklärt Doug Godbold, "die Bäume 'schwitzen' weniger." Trevor Keenan, Nachwuchsforscher der US-Eliteuniversität Harvard kann das nur bestätigen, nachdem er die Datenreihen ausgewertet hat, die seit 20 Jahren im Harvard Forest im Nordwesten des US-Bundesstaats Massachusetts erhoben werden. "Das Kronendach des Waldes ist doppelt so effizient im Wasserverbrauch, wie es vor 20 Jahren war", berichtet Keenan, der gerade von der US-Ostküste ins australische Sydney gewechselt ist, um an der dortigen Macquarie-Universität seine Studien fortzusetzen.

Trevor Keenan bei der Arbeit im Harvard Forest. (Bild: Harvard University)Im Harvard Forest werden seit Ende der 1980er Jahre der Kohlenstoff- und der Wasserkreislauf gemessen. Dafür sind in dem universitätseigenen Versuchswald Beobachtungs- und Messtürme errichtet worden, die jede halbe Stunde zahlreiche Parameter der Luft in und über den Baumwipfeln messen. Keenan und seine Kollegen haben in diesen Messreihen die überraschende Effizienzsteigerung gefunden und kamen nach gründlicher Untersuchung in einem Aufsatz in "Nature" zu dem Schluss, dass eigentlich nur der steigende Kohlendioxidspiegel der Atmosphäre für diese Entwicklung verantwortlich sein kann. "Die Pflanzen benutzen die Spaltöffnungen in den Blättern, um an das Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu gelangen", erklärt Keenan den Mechanismus, "durch sie verlieren sie aber auch Wasser." Gibt es mehr CO₂ in der Umgebungsluft, brauchen die Pflanzen ihre Spaltöffnungen nicht so weit zu öffnen und verlieren so weniger Wasser.

Waldgebiete (Ringe) in North Carolina, die kontinuierlich mit CO₂ begast werden (Bild: Yavor Parashkevov, Duke University).Angesichts der gewaltigen Biomasse, die die irdischen Wälder darstellen, dürfte sich dieser Effekt bemerkbar machen. Möglicherweise sogar sehr, denn manche Regionen, wie der Nordosten Chinas, erhalten ihren Niederschlag vor allem durch die "Transpiration" benachbarter Waldgebiete. "In dem Fall sind es die Wälder Sibiriens, die für die Niederschläge in Nordostchina sorgen", sagt Trevor Keenan. Es bleibt abzuwarten, wie stark sich die Niederschläge verändern, auf jeden Fall müssen die globalen Klimamodelle an die neuen Erkenntnisse angepasst werden. Denn einen solchen Mechanismus haben die derzeit angewandten Modelle nicht berücksichtigt. "Wir haben 13 so genannte Terrestrische Biosphären-Modelle getestet, die den Kohlenstoffkreislauf simulieren", erklärt Keenan, "keines hat diese starke Effizienzsteigerung beim Wasserverbrauch vorhergesehen."

Keenan warnt auch davor, zu sehr auf den "Düngeeffekt" der anthropogenen Treibhausgasemissionen zu setzen. "Es gibt definitiv diese positive Wirkung, weil die Wachstumsraten der Wälder ansteigen", betont er, "aber das steigende CO₂ in der Atmosphäre treibt ja auch die Temperaturen hoch, und die werden in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts Werte erreichen, bei denen sich viele Bäume nicht mehr wohlfühlen."