Kein „Aufatmen“ für Bäume
Bei Klimastress bringen höhere CO2-Konzentrationen Bäumen wenig
Aleppo-Kiefer: Der Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre kann die Belastung durch extreme klimatische Bedingungen nicht ausgleichen. (Bildquelle: © Siala /pixabay, CC0)
Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben erstaunliches festgestellt: Bei Untersuchungen an Aleppo-Kiefern fanden sie heraus, dass die steigende CO2-Konzentration in unserer Atmosphäre kaum Vorteile für Bäume bringt. Denn Hitze und Trockenheit in Zeiten des Klimawandels setzen den Bäumen stark zu.
Dank menschengemachter Emissionen steigt die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre. Sollten dann die Pflanzen nicht auch schneller wachsen? Schließlich ist dieses Molekül, dass nur in sehr geringen Mengen in der Atmosphäre vorkommt, der limitierende Faktor bei der pflanzlichen Photosynthese. Über die Antwort dieser Frage waren sich Experten bisher uneinig. Ein Forschungsteam unter Leitung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hat nun die physiologische Reaktion von Bäumen auf höhere CO₂-Konzentration untersucht – im Zusammenspiel mit den sich durch den Klimawandel verändernden Umweltbedingungen.
Aleppo-Kiefern unter künstlichem Stress
Konkret untersuchte die Forschungsgruppe in ihrer Studie, wie sich eine steigende CO2-Konzentration bei erhöhten Temperaturen und Trockenheit auf den Kohlenstoffwechsel und die Wassernutzungseffizienz von Aleppo-Kiefern (Pinus halepensis) auswirkt.
Die Versuchsanordnung: In hochtechnisierten Pflanzenkammern wurden Aleppo-Kiefern steigenden Temperaturen ausgesetzt.
Bildquelle: © Plant Ecophysiology Lab, KIT
Hierfür zog das Team Samen der Aleppo-Kiefer unter atmosphärischer sowie unter deutlich erhöhter CO₂-Konzentration heran. Die Anteile betrugen dabei jeweils 421 und 867 ppm. Eineinhalb Jahre lang wurden die Bäume im Rhythmus von einem Monat entweder gut gewässert oder ausgetrocknet. Im Anschluss daran kamen sie in Versuchskammern, in denen die Bäume über einen Zeitraum von zehn Tagen langsam ansteigenden Temperaturen von 25 Grad Celsius auf 40 Grad Celsius ausgesetzt wurden. In diesem Zeitraum beobachteten die Forscher den Gas- und Wasseraustausch sowie die Stoffwechselprodukte der Bäume.
Hitze stoppt CO₂-Aufnahme
Das Forschungsteam konnte mit seinen Analysen zeigen, dass eine hohe Konzentration von CO₂ bei steigender Hitze den Wasserverlust der Bäume vermindert und die Wassernutzungseffizienz erhöht. Die Wissenschaftler stellten jedoch auch fest, dass dabei die Nettokohlenstoffaufnahme deutlich sank. Bei zu großer Hitze bleiben die Spaltöffnungen der Nadeln weitgehend geschlossen und kaum noch CO2 gelangt in die Nadeln. Der Stoffwechsel kann somit das Plus an CO₂ kaum nutzen. Jedoch ist auch eine positive Auswirkung festzustellen: die Wurzelproteine wiesen eine höhere Stabilität auf – gestärkte Wurzeln dank mehr CO₂.
Dr. Nadine Rühr, Leiterin des Plant Ecophysiology Lab am IMK-IFU des KIT, erklärt: „Die positive Wirkung der erhöhten CO₂-Konzentration auf die Stressreaktionen der Bäume war insgesamt bescheiden. Mit zunehmender Hitze und Trockenheit ging sie stark zurück.“ Zusammenfassend stellt sie fest: „Daraus ist zu schließen, dass der Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre die Belastung der Bäume durch extreme klimatische Bedingungen nicht ausgleichen kann.
Inwieweit die gewonnenen Erkenntnisse auch auf andere Pflanzen übertragen werden können und welche Folgen dies hat, müssen weitere Studien klären.
Quelle:
Birami, B. et al. (2020): Hot drought reduces the effects of elevated CO₂ on tree water-use efficiency and carbon metabolism. In: New Phytologist, (3. Februar 2020), doi: 10.1111/nph.16471.
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Titelbild: Aleppo-Kiefer: Der Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre kann die Belastung durch extreme klimatische Bedingungen nicht ausgleichen. (Bildquelle: © Siala /pixabay, CC0)
