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Treibstoff für das Ergrünen der Steppen

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 19.06.2013 16:52

Pflanzen produzieren ihre Biomasse durch Photosynthese: Kohlendioxid und Wasser werden mit Hilfe von Sonnenenergie zu Zuckermolekülen zusammengesetzt. Der steigende Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre sollte daher grundsätzlich wie eine Dünger auf Pflanzen wirken. Eine Modellstudie aus Australien, die jetzt in den "Geophysical Research Letters" erschien, zeigt, dass das zumindest in den trocken-warmen Subtropengürteln der Erde tatsächlich so funktionieren könnte, vermutlich aber auch nur dort und nicht unbegrenzt.

In den großen Trockengebieten der Erde haben Satelliten für die vergangenen 30 Jahre eine leichte Ergrünung ausgemacht. Seit zu Beginn der 80er Jahre die kontinuierliche Erdbeobachtung aus der Umlaufbahn aufgenommen wurde, schält sich aus den kumulierten Daten eine Zunahme der Pflanzenbedeckung um immerhin elf Prozent heraus. Die Ursache dieses Phänomens, das sich gleichermaßen auf allen fünf Kontinenten des Subtropengürtels zeigt, ist allerdings nach wie vor umstritten.

Im australischen Outback macht sich Grün breit. (Bild: AGU/Bruce Doran)
Mit einer Modellrechnung haben australische Wissenschaftler jetzt in den "Geophysical Research Letters" einen Zusammenhang mit dem schnell steigenden Kohlendioxidspiegel der Erdatmosphäre hergestellt. Unter Physiologen ist unbestritten, dass Pflanzen ein erhöhtes Angebot des Nährstoffs Kohlendioxid in eine erhöhte Photosyntheserate umsetzen und so die Vegetationsdecke vergrößern können. Allerdings war immer unklar, wie weit dieser Mechanismus in der Realität trägt, in der Pflanzen nicht nur vom Kohlendioxidnachschub abhängen, sondern beispielsweise auch von der Versorgung mit Wasser und anderen Nährstoffen, von Temperatur und Sonneneinstrahlung. "Viele Autoren haben über den CO2-Düngeeffekt spekuliert, aber ihn zu beweisen hat sich als extrem schwer erwiesen", erklärt Hauptautor Randall Donohue von der australischen Forschungsorganisation CSIRO in Canberra.

Einen Beweis haben Donohue und seine Kollegen von der Nationalen Australischen Universität in Canberra streng genommen auch nicht erbracht, aber eine sehr aussagekräftige Korrelation: Sie haben ein Modell für die Trockengebiete der Subtropen erstellt, das einen sehr engen Zusammenhang zwischen Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre und Vegetationsdichte annimmt und die zu erwartende Veränderung der Pflanzendecke über die gesamten 28 Jahre zwischen 1982 und 2010 simuliert. Die Rechnungen ergaben bei der bekannten Steigerung des CO2-Spiegels um 14 Prozent einen Zuwachs der Vegetationsdecke von fünf bis zehn Prozent. Der Wert aus den Satellitenbeobachtungen beträgt elf Prozent. "Eine starke Stütze für unsere Hypothese", resümieren die Wissenschaftler in ihrem Aufsatz.

Zumindest in den so genannten ariden Zonen scheint das Mehr an atmosphärischem Kohlendioxid das Pflanzenwachstum zu stimulieren, hauptsächlich offenbar dadurch, dass sich auf dem Grasland zunehmend Büsche und Bäume ausbreiten. Diese sind durch ihre tiefer reichenden Wurzeln anscheinend besser auf Wasserknappheit vorbereitet, außerdem reagieren sie auf das höhere Kohlendioxid in der Luft, indem sie die Spaltöffnungen ihrer Blätter stärker schließen, die Verdunstung verringern und damit das vorhandene Wasser effizienter nutzen.

Vor einer Übertragung dieser Ergebnisse auf andere Zonen warnen die Forscher ausdrücklich. Im Fall der Tropengürtel sei die Vegetation auch ohne zusätzliches CO2-Angebot bereits am oberen Rand ihrer Leistungsfähigkeit. Eine weitere Zunahme sei hier nicht zu erwarten. Für die gemäßigteren Klimazonen, in denen Wasserknappheit in der Regel keine Rolle, Temperatur- und Lichtverhältnisse dagegen eine umso größere spielten, müssten erst noch die Zusammenhänge genauer erforscht werden.