Ökosysteme werden durstiger

Durch den Klimawandel wird es in vielen Regionen nicht nur trockener, parallel dazu benötigen die Pflanzen immer mehr Wasser. Für 73 Prozent der Landoberfläche wird dadurch Wasser zunehmend zum limitierenden Faktor für die Ökosysteme, auch die Fläche dieser wasserlimitierten Ökosysteme nimmt zu, wie Forschende in „Nature Climate Change“ berichten. Am stärksten betroffen sind von diesem zunehmenden „Durst“ dicht bewaldete Gebiete, darunter das Amazonasbecken, Westrussland und Teile Mitteleuropas.

Der Klimawandel verändert nicht nur die Temperaturen, in vielen Regionen verändert sich auch die Wasserverfügbarkeit: Es regnet weniger, Dürreperioden häufen sich und gleichzeitig verlieren Böden und Vegetation mehr Wasser durch eine zunehmende Verdunstung und Transpiration. Als Folge werden Böden trockener und die Grundwasserspiegel sinken. Im Gegenzug fördert die globale Erwärmung aber auch das Pflanzenwachstum: Durch den Düngeeffekt des Kohlendioxids nehmen Blattfläche und Biomasse zu, die stärkere Sonneneinstrahlung liefert den Pflanzen mehr Energie für die Photosynthese.

Wasserabhängigkeit nimmt zu

Was diese gegenläufigen Trends für die globale Vegetation bedeuten, haben nun Jasper Denissen vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und seine Kollegen untersucht. Dafür analysierten sie für den Zeitraum 1980 bis 2100, wo und wie stark Pflanzen weltweit entweder durch die einfallende Strahlungsenergie in ihrem Wachstum begrenzt sind oder aber durch das Wasser. Über einen Index (ELI) ermittelten sie, wie sich dies unter dem Einfluss des Klimawandels verändert.

Das Ergebnis: „Wir haben festgestellt, dass die Ökosysteme weltweit immer durstiger werden, sie werden immer stärker von Wasser abhängig“, berichtet Denissen. Konkret nimmt die Ausdehnung der durch mangelnde Wärmeenergie limitierten Ökosysteme weltweit ab, dafür steigt die limitierende Wirkung des Wassers für 73 Prozent der globalen Landoberfläche. In diesen betroffenen Regionen wachsen die Pflanzen demnach weniger, als sie eigentlich könnten, weil ihnen Wasser fehlt.

Waldgebiete besonders betroffen

„Unsere Studien enthüllt zudem einen weitverbreitet Regime-Wechsel von einer Energielimitierung der Ökosysteme zu einer Wasserlimitierung“, berichtet das Team. Dadurch steigt die Fläche der von dieser Begrenzung betroffenen Ökosysteme bis 2100 um sechs Millionen Quadratkilometer. Parallel dazu verschieben sich auch die zeitlichen Grenzen: „Für 43 Prozent der warmen Landfläche nimmt die Dauer der wasserlimitierten Saison um bis zu sechs Monate zu“, so Denissen und seine Kollegen.

Besonders betroffen von diesen Veränderungen sind dabei nicht nur ohnehin schon kargen, trockenen Regionen, sondern vor allem die dicht bewaldeten Gebiete. Zu diesen künftigen Hotspots gehören der Amazonas-Regenwald, die Wälder Westrusslands und auch Teile Mitteleuropas. „Aus diesen räumlichen und zeitlichen Verschiebungen folgt, dass die Pflanzen in größeren Regionen und während längerer zusammenhängender Zeiträume auf der Erde von Wasser abhängen“, fasst Denissens Kollege René Orth zusammen.

Folgen auch für die Menschheit

Nach Ansicht der Wissenschaftler unterstreichen diese Ergebnisse, dass der Klimawandel komplexe, sich teilweise gegenseitig verstärkende Effekte hat, die langfristig die Stabilität und Gesundheit der Ökosysteme gefährden. Zu den möglichen Auswirkungen gehören eine Nahrungsmittel- und Wasserknappheit, die verminderte Aufnahme von CO2 durch die Vegetation sowie eine verringerte Pufferwirkung gegenüber Hitze und Trockenheit. (Nature Climate Change, 2022; doi: 10.1038/s41558-022-01403-8)

Quelle: Max-Planck-Institut für Biogeochemie