Neue Forschungen legen nahe, dass Pflanzen möglicherweise mehr CO2 aus menschlichen Aktivitäten aufnehmen können als bisher angenommen.

17. November 2023

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von Trinity College Dublin

In einer kürzlich in Science Advances veröffentlichten neuen Studie zeichnet sich ein ungewöhnlich optimistisches Bild für den Planeten ab. Realistischere ökologische Modellierungen deuten darauf hin, dass die Pflanzen der Welt möglicherweise mehr atmosphärisches CO2 aus menschlichen Aktivitäten aufnehmen können, als bisher vorhergesagt wurde.

Trotz dieses bemerkenswerten Ergebnisses betonen die Umweltwissenschaftler hinter der Studie jedoch deutlich, dass dies keinesfalls bedeuten soll, dass die Regierungen der Welt ihre Verpflichtungen zur Reduzierung von Kohlendioxidemissionen so schnell wie möglich vernachlässigen können. Einfach mehr Bäume zu pflanzen und bestehende Vegetation zu schützen, ist keine Allzwecklösung, aber die Studie unterstreicht die vielfältigen Vorteile des Erhalts solcher Vegetation.

„Pflanzen nehmen jedes Jahr eine erhebliche Menge an Kohlendioxid (CO2) auf und verlangsamen dadurch die schädlichen Auswirkungen des Klimawandels. Inwiefern sie diese CO2-Aufnahme in Zukunft fortsetzen werden, war bisher unsicher“, erklärt Dr. Jürgen Knauer, Leiter des Forschungsteams am Hawkesbury Institute for the Environment an der Western Sydney University.

„Wir haben festgestellt, dass ein etabliertes Klimamodell, das dazu verwendet wird, globale Klimavorhersagen zu erstellen, die von Organisationen wie dem IPCC gemacht werden, eine stärkere und anhaltende Aufnahme von Kohlenstoff bis zum Ende des 21. Jahrhunderts vorhersagt, wenn es die Auswirkungen einiger kritischer physiologischer Prozesse berücksichtigt, die die Photosynthese von Pflanzen steuern.“

„Wir haben Faktoren berücksichtigt wie die Effizienz, mit der Kohlendioxid durch das Innere des Blattes wandern kann, wie sich Pflanzen an Temperaturveränderungen anpassen und wie Pflanzen Nährstoffe am wirtschaftlichsten in ihrer Krone verteilen. Das sind drei wirklich wichtige Mechanismen, die die Fähigkeit einer Pflanze zur „Fixierung“ von Kohlenstoff beeinflussen, aber sie werden in den meisten globalen Modellen oft ignoriert“, sagte Dr. Knauer.

Photosynthese ist der wissenschaftliche Begriff für den Prozess, bei dem Pflanzen CO2 in Zucker umwandeln, den sie für Wachstum und Stoffwechsel verwenden. Diese Kohlenstoffbindung dient als natürlicher Klimawandel-Mitigator, indem sie die Menge an Kohlenstoff in der Atmosphäre reduziert. Es ist diese erhöhte Aufnahme von CO2 durch Vegetation, die den Hauptgrund für die zunehmende Bindung von Kohlenstoff auf Land in den letzten Jahrzehnten ist.

Es war jedoch lange Zeit unklar, wie Vegetation auf CO2, Temperatur und Veränderungen des Niederschlags reagieren wird, die signifikant von den heutigen Bedingungen abweichen.

Wissenschaftler haben vermutet, dass intensiver Klimawandel wie intensivere Dürren und extreme Hitze die Aufnahmekapazität terrestrischer Ökosysteme erheblich schwächen könnte.

In der diese Woche veröffentlichten Studie präsentieren Knauer und Kollegen jedoch Ergebnisse ihrer Modellierungsstudie, die einen Klimaszenario mit hohen Emissionen untersucht, um zu testen, wie die Aufnahme von Kohlenstoff durch Vegetation auf den globalen Klimawandel bis zum Ende des 21. Jahrhunderts reagieren würde.

Die Autoren testeten verschiedene Versionen des Modells, die sich in ihrer Komplexität und Realitätstreue in Bezug auf pflanzliche physiologische Prozesse unterschieden. Die einfachste Version ignorierte die drei wichtigen physiologischen Mechanismen der Photosynthese, während die komplexeste Version alle drei Mechanismen berücksichtigte.

Die Ergebnisse waren eindeutig: Die komplexeren Modelle, die mehr von unserem aktuellen Verständnis der pflanzlichen Physiologie einbezogen, prognostizierten konsistent stärkere Zunahmen der Aufnahme von Kohlenstoff durch die Vegetation weltweit. Die berücksichtigten Prozesse verstärkten sich gegenseitig, so dass die Effekte noch stärker zum Tragen kamen, wenn sie in Kombination berücksichtigt wurden, was in einem realen Szenario geschehen würde.

Silvia Caldararu, Assistenzprofessorin an der School of Natural Sciences der Trinity, war an der Studie beteiligt. Sie kommentierte die Ergebnisse und ihre Relevanz wie folgt: „Da die Mehrzahl der terrestrischen Biosphärenmodelle, die zur Einschätzung der globalen Kohlenstoffbindung verwendet werden, am unteren Ende dieser Komplexitätsskala angesiedelt sind und diese Mechanismen nur teilweise oder gar nicht berücksichtigen, ist es wahrscheinlich, dass wir die Auswirkungen des Klimawandels auf die Vegetation sowie deren Anpassungsfähigkeit an klimatische Veränderungen derzeit unterschätzen.

Wir denken oft, dass Klimamodelle ausschließlich auf Physik beruhen, aber Biologie spielt eine große Rolle und ist etwas, das wir wirklich in Betracht ziehen müssen.

'These kinds of predictions have implications for nature-based solutions to climate change such as reforestation and afforestation and how much carbon such initiatives can take up. Our findings suggest these approaches could have a larger impact in mitigating climate change and over a longer time period than we thought.

'However, simply planting trees will not solve all our problems. We absolutely need to cut down emissions from all sectors. Trees alone cannot offer humanity a get out of jail free card.'

Journal information: Science Advances

Provided by Trinity College Dublin