Steigende CO2-Werte hemmen Pflanzenkühlung

Bäume und andere Pflanzen wirken nicht nur als Puffer im Klimasystem, ihre Verdunstung von Wasser über die Blätter wirkt auch aktiv kühlend auf ihre Umgebung. Doch die steigenden Kohlendioxidgehalte der Luft bremsen diese natürliche Klimaanlage aus, wie jetzt amerikanische Forscher herausfanden. In einigen Regionen ist diese vom Treibhauseffekt unabhängige Rückkopplung für mehr als ein Viertel der Erwärmung verantwortlich, wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) berichten.

Über winzige Poren im Gewebe ihrer Blätter, die Spaltöffnungen, geben Pflanzen Wasser an die umgebende Luft ab. Diese so genannte Evapotranspiration dient als Klimaanlage und Kühlsystem für die Pflanze. An einem heißen Tag kann ein großer Baum auf diese Weise mehrere hundert Liter Wasser verdunsten. Die Spaltöffnungen dienen jedoch gleichzeitig auch der Aufnahme von Kohlendioxid, das als „Rohstoff“ für die Photosynthese gebraucht wird. Wenn die CO2-Gehalte der Luft hoch sind, reduziert die Pflanze ihre Spaltöffnungen, als Folge dringt jedoch auch weniger Wasser nach außen, die Kühlwirkung der Verdunstung sinkt.

Diese Reaktion der Pflanzen ist nichts Neues. Nicht bekannt war jedoch bisher, welche Auswirkungen sie auf die globale Klimaentwicklung hat. Das haben nun Ken Caldeira und Long Cao von der Carnegie Institution of Science untersucht. „Pflanzen haben sehr komplexe und verschiedenartige Einflüsse auf das Klimasystem“, erklärt Caldeira. „Pflanzen entfernen Kohlendioxid aus der Atmosphäre, aber sie haben auch andere Effekte, wie beispielsweise die Veränderung der Verdunstung über den Landflächen. Es ist unmöglich, gute Klimaprognosen zu erstellen, ohne alle diese Faktoren mit zu berücksichtigen.“

Ein Viertel geht auf Konto der Verdunstung

In einer Computersimulation, in der die spezifischen Reaktionen der pflanzlichen Evapotranspiration als Klimafaktor berücksichtigt wurde, verdoppelten die Wissenschaftler die Konzentration des atmosphärischen Kohlendioxids und registrierten die Stärke und geographische Verteilung der resultierenden Erwärmung. Es zeigte sich, dass rund 16 Prozent der gesamten durchschnittlichen Erwärmung auf das Konto der sinkenden Evapotranspiration der Vegetation ging. In einigen Regionen, wie beispielsweise in Teilen Nordamerikas und Ostasiens machte dies sogar mehr als 25 Prozent der gesamten Erwärmung aus.

Effekt unabhängig von Treibhauswirkung

„Wenn wir grob rechnen, dass eine Verdopplung des CO2-Gehalts vier Grad Erwärmung verursacht, dann stammen an vielen Orten drei Grad davon aus dem Treibhauseffekt des Kohlendioxids und ein Grad aus der direkten Wirkung des CO2 auf die Pflanzen“, so Cao. „Es gibt keinen Zweifel mehr darüber, dass Kohlendioxid die Verdunstungskühlung durch Pflanzen verringert und dass diese verringere Kühlung die globale Erwärmung verstärkt. Dieser Effekt würde selbst dann eine signifikante Erwärmung auslösen, wenn Kohlendioxid kein Treibhausgas wäre.“

Einfluss auf Wasserkreislauf

Die Forscher stellten zudem fest, dass sich die sinkende Verdunstungsrate der Pflanzen auch auf den Wasserkreislauf auswirkt: Wenn die Pflanzen weniger Wasserdampf abgeben und daher auch weniger Wasser aus dem Boden aufnehmen, dann sinkt damit auch ihre Wirkung als Wasserspeicher. Als Folge steigt der oberflächliche Abfluss von Niederschlagswasser und kann vermehrt Überschwemmungen, Erosion und andere Konsequenzen nach sich ziehen. Auch andere Klimamodelle hatten schon zuvor einen solchen Anstieg der Abflussmengen vorhergesagt, die jetzt entdeckte Rückkopplung könnte diese Mengen aber noch einmal erhöhen.

Vegetation wichtiger Faktor in Klimamodellen

„Diese Ergebnisse zeigen, dass die Reaktion der Pflanzen auf Kohlendioxid sehr wichtig ist für gute Klimaprognosen. Wenn wir die Vorhersagen verbessern wollen, müssen wir die Landpflanzen in den Klimamodellen besser repräsentieren“, so Caldeira. „Und allgemeiner betrachtet zeigt es auch, dass die Art der Vegetation auf der Oberfläche unseres Planeten und was diese Vegetation tut, sehr wichtig für unser Klimasystem sind. Wir müssen mit großer Vorsicht abwägen, welche Veränderungen wir in Wäldern und anderen Ökosystemen vornehmen, denn sie haben wahrscheinlich große klimatische Auswirkungen.“

(Carnegie Institution, 05.05.2010 – DLO)