Einfluß der zunehmenden atmosphärischen CO2 -Konzentration auf Bäume

Der Anstieg des atmosphärischen Kohlenstoffdioxids hat zu weitreichenden pflanzenphysiologischen Veränderungen europäischer Wälder geführt. Vor allem der Wirkungsgrad der Wassernutzung, welche durch die Photosynthese mit der Aufnahme von CO2 gekoppelt ist, hat sich messbar verändert.

Die Effizienz der Wassernutzung europäischer Laub- und Nadelbäume hat nach Studien eines großen, interdisziplinären Forscherteams seit Beginn des 20. Jahrhunderts um 14 % bzw. 22 % zugenommen.

Pflanzen nehmen Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Luft auf und geben im Prozess der Photosynthese dafür Wasserdampf (H2O) ab. Verantwortlich für diesen Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Pflanzen sind die Spaltöffnungen (Stomata) der Blätter und Nadeln.

Die Öffnungsweite dieser Poren kann durch die Pflanze geregelt werden, um die Aufnahme von CO2 aus der Atmosphäre und gleichzeitige Abgabe von Wasser bzw. Wasserdampf in die Atmosphäre zu steuern. Über die Photosynthese sind deshalb Wasser- und Kohlenstoffkreislauf der Erde eng verknüpft.

Weiter geöffnete Spaltöffnungen erlauben die Aufnahme einer größeren Menge von CO2 –Molekülen, zugleich aber auch eine stärkere Abgabe von Wasserdampf (Transpiration) in die Atmosphäre und umgekehrt.

„Eigentlich sollte erhöhter CO2-Gehalt der Atmosphäre, bei gleichem CO2 -Bedarf der Bäume, die Spaltöffnungen der Blätter und Nadeln eher verengen und so die Abgabe von Wasserdampf vermindern, also ihren Wasserverlust minimieren“, erläutert Mitautor Gerhard Helle vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ das Studienergebnis.

„Dennoch ist die Transpiration im Schnitt über das letzte Jahrhundert um fünf Prozent angestiegen. Das liegt nach unserer Auffassung an den sich stetig verlängernden jährlichen Wachstumsperioden, verstärkter Verdunstung in einer wärmer werdenden Umgebung und an größer gewordenen Blattoberflächen.“

Wichtig sind diese Ergebnisse für die Abschätzung der Klimawirksamkeit von Wäldern, bei der Modellierung der zukünftigen Klimaentwicklung und des globalen Wasserkreislaufs. Sie dürften auch ökologische Konsequenzen haben, da zwischen Laub- und Nadelbäumen signifikant unterschiedliche Reaktionen auf erhöhte CO2 -Gehalte festgestellt wurden.

Die Daten stammen aus einem auf Baumjahrringen basierten, europäischen Netzwerk (ISONET) zur Messung der Kohlenstoffisotopenverhältnisse (13C/12C), welches von der EU gefördert wurde. ISONET wurde von den GFZ-Wissenschaftlern Gerhard H. Schleser (z. Z. auch FZ-Jülich) und Gerhard Helle initiiert und koordiniert.

D. C. Frank et al.,: „Water-use effciency and transpiration across European forests during the Anthropocene”, NATURE CLIMATE CHANGE, VOL. 5, MAY 2015, DOI: 10.1038/NCLIMATE2614