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Klimawandel

Klimawandel, Kohlendioxid & Pflanzenwachstum

Eine erhöhte Konzentration an Kohlendioxid (CO2) in der Luft steigert das Pflanzenwachstum langfristig. Allerdings schwanken diese Wachstumseffekte stark von Jahr zu Jahr.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern des Smithsonian Environmental Research Center (SERC), des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Universität Leipzig konnte nun einen wichtigen Faktor für diese Schwankungen im Pflanzenwachstum ausmachen: Klimaschwankungen zwischen den Jahren wirken sich stärker auf die Population von Räubern (z.B. Spinnen) als auf die Population ihrer Beute (Zersetzer wie z.B. Asseln) aus. Das wiederum verändert die Nahrungsnetze, wodurch Zersetzung und Pflanzenwachstum beeinflusst werden.
Die Resultate unterstreichen, wie wichtig Ansätze sind, die Nahrungsnetze und physiologische Prozesse integrieren, um diese Folgen des globalen Klimawandels zu verstehen, schreibt das Team im Fachblatt Global Change Biology.
Die Emissionen von Kohlendioxid
 
aus fossilen Brennstoffen haben dafür gesorgt, dass sich die CO2-Konzentration in der Atmosphäre in den letzten Jahrzehnten von 280 auf rund 400 ppm nahezu verdoppelt hat. Eine höhere CO2-Konzentration wird die Fotosynthese anregen und damit das Wachstum von Pflanzen aus Feuchtgebieten fördern, so der Konsens in der Forschung. Kontrovers wird dagegen diskutiert, ob der Schutz von Feuchtgebieten als CO2-Senken daher eine wirksame Strategie zur Abmilderung des Klimawandels sein könnte. Deshalb werden weltweit verschiedene Experimente durchgeführt, um diese Auswirkungen zu untersuchen.
Das Experiment
 
mit der bisher längsten Laufzeit wurde von Prof. Bert Drake 1987 im Brackwassermarschland an derAtlantikküste des US-Bundesstaates Maryland initiiert. Hier untersucht das Smithsonian Environmental Research Center Pflanzengemeinschaften, die von der Amerikanischen Binse (Scirpus olneyi, einem C3-Segge) und dem Salzwiesenschlickgras (Spartina patens, einem C4-Gras) dominiert werden. Die Fotosyntheseprozesse von C3-Pflanzen, die über 95 % der Pflanzenarten auf der Erde ausmachen, gelten als empfindlicher gegenüber Änderungen im CO2-Gehalt der Atmosphäre als C4-Pflanzen (z.B. Nutzpflanzen wie Zuckerrohr und Mais). Es wurde ein Experiment in mehreren Versuchskammern durchgeführt, um den Einfluss von erhöhtem CO2 auf das Wachstum von C3 und C4 zu untersuchen. Dort herrschte mit 365 ppm in einigen Kammern eine CO2-Konzentration, wie sie heutzutage in der Atmosphäre vorzufinden ist. In anderen Kammern wurde mit 705 ppm fast das Doppelte der aktuellen CO2-Konzentration eingestellt, um ein zukünftiges Szenario zu simulieren.
Das Team untersuchte die Biomasse und das Wachstum der Pflanzen unter dem Einfluss von erhöhtem CO2 und manipulierten Populationen von Zersetzern (z.B. Asseln) und ihren Fressfeinden (wie der Spinnenart Pardosa littoralis). Diese Manipulationen basieren auf sechs Jahre langen Beobachtungen der Populationen von Wirbellosen.
„Die Feldstudie zeigte starke Schwankungen in den Populationen der Zersetzer und Spinnen, wobei die Spitzenprädatoren am empfindlichsten auf die Klimaschwankungen reagierten“, erklärt Dr. Jes Hines vom iDiv, die mit ihrer Studie einen neuen Mechanismus zeigen konnte, der hilft, die jährlichen Schwankungen im Pflanzenwachstum bei erhöhten CO2-Konzentrationen zu erklären.
Publikation: Jes Hines, Nico Eisenhauer, Bert G. Drake (2015): Inter-annual changes in detritus-based food chains can enhance plant growth response to elevated atmospheric CO2. Global Change Biology, 21, 4642–4650, doi: 10.1111/gcb.12965 http://dx.doi.org/10.1111/gcb.12965
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung

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