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Vertrackte Wechselwirkung

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 14.12.2009 17:53

Spätestens seit dem Beginn der Klimaschutzkonferenz in Kopenhagen steht das Treibhausgas Kohlendioxid wieder im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit. Weil der Treibhauseffekt ein ernsthaftes Problem der kommenden Generationen ist, geschieht das nicht zu Unrecht. Allerdings besteht die Gefahr, dass dieser eine Aspekt andere, ebenso wichtige Teilsysteme in den Hintergrund drängt. Denn die Menschheit dreht gleichzeitig an vielen Stellschrauben des Erdsystems, ohne zu wissen, was sie dadurch auslöst.

Prärie mit BüffelnMit einem Langzeit-Experiment in der nordamerikanischen Prärie gehen Forscher der Universität von Minnesota der Frage nach, welche Folgen der steigende CO2-Gehalt der Luft und das durch die zum Teil drastische Überdüngung geradezu explodierte Stickstoffangebot für die Biodiversität haben. Im Schutzgebiet von Cedar Creek untersuchen sie seit 1997, was unterschiedliche Kohlendioxid- und Stickstoffverhältnisse für die Präriepflanzengemeinschaft bedeutet. Beide Verbindungen können die Produktivität von Pflanzen ankurbeln und dadurch die Biodiversität verringern. Denn, so die Überlegung dahinter, vom größeren Nahrungsangebot profitieren vor allem schnell wachsende Pflanzen, die dann alle anderen an die Wand drücken. Allerdings, so schreibt Peter Reich, Professor für Forstwissenschaft an der Universität von Minnesota in St. Paul, in seinem Bericht in "Science", sprechen die wenigen Studien, die zum Thema CO2 oder Stickstoff und Biodiversität erschienen sind, auch von gegenteiligen Wirkungen. Ein klares Bild von den Verknüpfungen von Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf besteht also nicht.

Zumindest für die Gräsergemeinschaft der Prärie haben die Wissenschaftler von der Universität Minnesota dieses Bild jetzt geklärt und können Entwarnung geben. Ursprünglich hatten die  Ökologen gefürchtet, dass bei drastisch verstärkter Nährstoffversorgung rund 50 Prozent der Pflanzenarten durch ihre schnellwüchsigeren Konkurrenten verdrängt würden. Untersuchungen in Europa hatten ergeben, dass Stickstoffüberdüngung die Artenvielfalt um ein Viertel reduziert, von der CO2-Steigerung hatte man grob gerechnet einen vergleichbaren Effekt erwartet. Doch offenbar heben sich die beiden Nährstoffe in ihrer Wirkung zu einem großen Teil gegenseitig auf. Statt 50 Prozent verschwanden unter gleichermaßen erhöhten Kohlendioxid- und Stickstoffwerten nur acht Prozent der Arten. "Wenn man sich die Bedeutung der Biodiversität für die Widerstandsfähigkeit unserer Ökosysteme vergegenwärtigt, sind das gute Nachrichten", meint Reich, um sofort einzuschränken, "oder zumindest nicht ganz so schlechte Nachrichten." Denn immerhin verschwand dieses Zwölftel der Arten bereits nach zwei Jahren.

Prärie NahaufnahmeReich und seine Mitarbeiter haben den Cedar Creek Park zu einer Art ökologischem Freiluftlabor gemacht, in dem sich über lange Zeit beobachten läßt, was mit dem Ökosystem geschieht, wenn sich einzelne Umwelt-Parameter ändern. "Wir haben dazu 1997 sechs Ringe mit zusammen 360 Segmenten bepflanzt", berichtet Peter Reich. Diese zwei mal zwei Meter messenden Segmente wurden mit unterschiedlich vielen Arten bepflanzt, das Spektrum reichte von Monokulturen bis hin zu Ökosystemen mit 16 und mehr Arten.  "Drei Ringe haben normale Luft, die drei anderen erhöhte CO2-Werte von 560 ppm, was wir in der zweiten Jahrhunderthälfte erwarten", erklärt Reich weiter. Die Hälfte der Segmente in jedem Ring erhielt wiederum zusätzlichen Stickstoff, um eine Überdüngung zu simulieren, wie sie in vielen Teilen Europas oder Chinas anzutreffen ist. Reich: "Wir haben dann seit 1997 sorgfältig kontrolliert, welche Arten wie gut dort wuchsen, über und unter der Erde, wir maßen den Stickstoffumsatz und die Bodenfeuchtigkeit und viele andere Parameter der einzelnen Arten und des gesamten Ökosystems."

"Dieses Experiment ist so interessant, weil es über einen langen Zeitraum hinweg die Auswirkungen von mehreren Faktoren auf die Artenvielfalt beobachtet. Es überrascht, dass zwei Übel zusammen zu etwas führen, das nicht ganz so übel ist", lobt der Biologe Scott Collins von der Universität von New Mexico in Albuquerque. Langzeitexperimente unter freiem Himmel wie Biocon in Minnesota gehören zu den absoluten Ausnahmen. Dabei sind genau solche Ansätze nötig, um herauszufinden, wie sich der Klimawandel denn konkret auswirkt. Denn dass die beiden Nährstoffe in Kombination nicht zu der befürchteten Halbierung der Artenvielfalt führen, hat mit ganz speziellen Reaktionen der Pflanzen zu tun. Reich: "Durch den hohen Kohlendioxidgehalt der Zukunft werden die Pflanzen ihre Blattporen nicht so weit öffnen müssen, um genügend Kohlendioxid für die Photosynthese zu bekommen. Dadurch geben sie durch diese Poren weniger Wasser ab und ziehen deshalb auch weniger Wasser aus dem Boden. Das wirkt der durch die Stickstoffdüngung angeregten Austrocknung entgegen."

Dem Prärieökologen ist dabei wichtig zu betonen, dass dieses Ergebnis eben nur für die von mehrjährigen Gräsern bestandenen Prärien gelte. Möglicherweise ist es auf die vergleichbaren Grassteppen Südamerikas übertragbar. Ob aber Tropenwälder oder Tundren genauso reagieren wie die Prärie in Minnesota, sei offen, so Reich. Und dann käme ja noch, betont der Mann aus dem Mittleren Westen, die Klimaerwärmung hinzu, die in den Biocon-Experimenten überhaupt keine Rolle spielte, die aber gleichwohl die Artenvielfalt zusätzlich beschneide. Das Drehen an den Stellschrauben des Erdsystems wird dem Menschen offenbar noch reichlich Kopfschmerzen bereiten.

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