Studien zeigen, dass absolut alle Sträucher, Reben und Bäume, die uns umgeben, eine wichtige Rolle bei der Aufnahme von überschüssigem Kohlenstoff aus der Atmosphäre spielen. Aber irgendwann können Pflanzen so viel Kohlenstoff aufnehmen, dass ihre helfende Hand im Kampf gegen den Klimawandel zu schwinden beginnt. Wann genau wird das passieren? Wissenschaftler versuchen, eine Antwort auf diese Frage zu finden.
Seit Beginn der industriellen Revolution im frühen 20. Jahrhundert ist die durch menschliche Aktivitäten verursachte Kohlenstoffmenge in der Atmosphäre sprunghaft angestiegen. Mithilfe von Computermodellen stellten die in Trends in Plant Science veröffentlichten Autoren fest, dass gleichzeitig die Photosynthese um 30 % zunahm.
„Das ist wie ein Lichtstrahl am dunklen Himmel“, sagt Lukas Chernusak, Studienautor und Ökophysiologe an der James Cook University in Australien.
Wie wurde es bestimmt?
Chernusak und Kollegen verwendeten Daten aus Umweltstudien aus dem Jahr 2017, in denen Carbonylsulfid gemessen wurde, das in Eisbohrkernen und Luftproben gefunden wurde. Zusätzlich zu Kohlendioxid nehmen Pflanzen während ihres natürlichen Kohlenstoffkreislaufs Carbonylsulfid auf, und dies wird häufig verwendet, um die Photosynthese auf globaler Ebene zu messen.
„Landpflanzen absorbieren etwa 29 % unserer Emissionen, die ansonsten zur atmosphärischen CO2-Konzentration beitragen würden. Die Analyse unseres Modells hat gezeigt, dass die Rolle der terrestrischen Photosynthese beim Antreiben dieses Prozesses der Kohlenstoffbindung größer ist, als die meisten anderen Modelle vermuten lassen“, sagt Chernusak.
Einige Wissenschaftler sind sich jedoch nicht so sicher, Carbonylsulfid als Methode zur Messung der Photosynthese zu verwenden.
Kerry Sendall ist Biologe an der Georgia Southern University, der untersucht, wie Pflanzen unter verschiedenen Szenarien des Klimawandels wachsen.
Da die Aufnahme von Carbonylsulfid durch Pflanzen je nach Lichtmenge variieren kann, sagt Sendall, dass die Ergebnisse der Studie „überschätzt sein könnten“, aber sie stellt auch fest, dass die meisten Methoden zur Messung der globalen Photosynthese ein gewisses Maß an Unsicherheit aufweisen.
Grüner und dicker
Unabhängig davon, wie stark die Photosynthese zugenommen hat, sind sich Wissenschaftler einig, dass der überschüssige Kohlenstoff als Dünger für Pflanzen wirkt und ihr Wachstum beschleunigt.
„Es gibt Hinweise darauf, dass das Laub der Bäume dichter geworden ist und das Holz dichter“, sagt Cernusak.
Wissenschaftler des Oak Ride National Laboratory stellten außerdem fest, dass die Porengröße der Blätter zunimmt, wenn Pflanzen einem erhöhten CO2-Gehalt ausgesetzt sind.
Sendall setzte in ihren eigenen experimentellen Studien Pflanzen der doppelten Menge an Kohlendioxid aus, die sie normalerweise erhalten. Unter diesen Bedingungen veränderte sich nach Sendalls Beobachtungen die Zusammensetzung der Blattgewebe derart, dass es für Pflanzenfresser schwieriger wurde, sie zu fressen.
Der Wendepunkt
Der CO2-Gehalt in der Atmosphäre steigt, und es wird erwartet, dass die Pflanzen irgendwann nicht mehr in der Lage sein werden, damit fertig zu werden.
„Die Reaktion einer Kohlenstoffsenke auf einen Anstieg des atmosphärischen CO2 bleibt bis heute die größte Unsicherheit in der Modellierung des globalen Kohlenstoffkreislaufs und ist ein Haupttreiber für die Unsicherheit in Prognosen zum Klimawandel“, stellt das Oak Ride National Laboratory auf seiner Website fest.
Landrodung für den Anbau oder die Landwirtschaft und Emissionen aus fossilen Brennstoffen haben den größten Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf. Wissenschaftler sind sich sicher: Wenn die Menschheit damit nicht aufhört, ist ein Wendepunkt unvermeidlich.
„Es werden mehr Kohlenstoffemissionen in der Atmosphäre eingeschlossen, die Konzentration wird schnell zunehmen und gleichzeitig wird der Klimawandel schneller ablaufen“, sagt Daniel Way, Ökophysiologe an der Western University.
Что мы можем сделать?
Wissenschaftler der University of Illinois und des Landwirtschaftsministeriums experimentieren mit Möglichkeiten, Pflanzen genetisch zu verändern, damit sie noch mehr Kohlenstoff speichern können. Ein Enzym namens Rubisco ist für die Abscheidung von CO2 für die Photosynthese verantwortlich, und Wissenschaftler wollen es effizienter machen.
Jüngste Versuche mit modifizierten Pflanzen haben gezeigt, dass die Verbesserung der Qualität von Rubisco die Erträge um etwa 40 % erhöht, aber die Verwendung des modifizierten Pflanzenenzyms im großen kommerziellen Maßstab kann mehr als ein Jahrzehnt dauern. Bisher wurden Tests nur an gewöhnlichen Nutzpflanzen wie Tabak durchgeführt, und es ist nicht klar, wie Rubisco die Bäume verändern wird, die den meisten Kohlenstoff binden.
Im September 2018 trafen sich Umweltgruppen in San Francisco, um einen Plan zum Schutz der Wälder zu entwickeln, die ihrer Meinung nach „die vergessene Lösung für den Klimawandel“ sind.
„Ich denke, politische Entscheidungsträger sollten auf unsere Ergebnisse reagieren, indem sie anerkennen, dass die terrestrische Biosphäre derzeit als effiziente Kohlenstoffsenke fungiert“, sagt Cernusak. „Das erste, was zu tun ist, ist, sofort Maßnahmen zum Schutz der Wälder zu ergreifen, damit sie weiterhin Kohlenstoff binden und sofort mit der Dekarbonisierung des Energiesektors beginnen können.“