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Treibhausgas: Zu viel CO2 lässt Ackerpflanzen verkümmern

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Reisfeld in Indien: Mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre kann kontraproduktiv sein Zur Großansicht
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Reisfeld in Indien: Mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre kann kontraproduktiv sein

Gibt es Gewinner des Treibhauseffekts? Pflanzen müssten von steigenden CO2-Werten in der Atmosphäre profitieren - weil Photosynthese und Wachstum auf Trab kommen, heißt es oft. Doch jetzt stellt sich heraus: Den meisten Pflanzen können höhere Kohlendioxidkonzentrationen sogar schaden.

Die Fieberkurve ist von brutaler Eindeutigkeit: Die Konzentration von Kohlendioxid in der Erdatmosphäre steigt und steigt. Derzeit liegt sie bei rund 390 Teilchen pro eine Million Teile Luft (ppm). Für das Klima in großen Teilen der Welt wird das Hasten von einem CO2-Rekord zum anderen voraussichtlich dramatische Folgen haben.

Während es für viele Menschen und Tiere künftig ungemütlich zu werden droht, sollte das Treibhausgas für Pflanzen eigentlich eine segensreiche Wirkung haben. Denn sie können das CO2 bei der Photosynthese für sich nutzen - und so zum Beispiel in der Landwirtschaft bessere Erträge bringen. Gerade Klimaskeptiker verweisen gern auf diesen Effekt: Wie, so argumentieren sie, kann ein Gas schlecht sein, das der Menschheit mehr Nahrung bescheren könnte? Außerdem würden die mit Kohlendioxid "gedüngten" Pflanzen auch größere Mengen Kohlenstoff binden, also aus der Atmosphäre entfernen.

Doch neue Forschungsergebnisse machen eindrücklich klar, dass diese Rechnung wohl in den meisten Fällen nicht aufgehen wird.

Denn steigende CO2-Konzentrationen in der Luft helfen längst nicht allen Pflanzen beim Wachsen. Viele Arten können in einer von Kohlendioxid geschwängerten Atmosphäre weniger Stickstoff aus dem Boden aufnehmen. Fehlt aber dieser wichtigste Wachstumsförderer, bekommt das Gewächs Schwierigkeiten, etwa beim Aufbau von Kohlenhydraten. Von steigenden Kohlendioxidwerten können diese Pflanzen also gar nicht profitieren, berichten Forscher um Arnold Bloom von der University of California in Davis im Fachmagazin "Science".

Leider machen diese sogenannten C3-Pflanzen den größten Teil der pflanzlichen Biomasse auf der Erde aus. Bei ihnen kommt der Grundtypus der Photosynthese zum Einsatz: Energiearme Stoffe werden unter dem Einfluss von Licht in energiereichere Verbindungen umgewandelt. Allerdings funktioniert das in diesem Fall nur dann, wenn es nicht zu heiß oder zu trocken ist. Ansonsten schließen die C3-Pflanzen die Spaltöffnungen ihrer Blätter. Das verringert zwar die Verdunstung, stoppt aber auch die CO2-Zufuhr - und damit die Photosynthese.

"Stark abhängig von Nitraten als Stickstoffquelle"

Um ihre Photosyntheseprodukte aufbauen zu können, brauchen Pflanzen unbedingt Stickstoff. Normalerweise kommt der in Form von Nitrat- und Ammonium-Ionen aus dem Boden. Über die Wurzeln werden die kleinen, in Wasser gelösten Stärkungspakete aufgenommen - und wo die segensreichen Substanzen fehlen, können Landwirte und Gärtner mit Dünger nachhelfen. Bloom und seine Kollegen konnten nun aber zeigen, dass zumindest für Weizen (eine einkeimblättrige Pflanze) und Schaumkresse (eine zweikeimblättrige Pflanze) die Weiterverarbeitung von Nitrat-Ionen durch steigende CO2-Werte behindert wird.

Das Problem ist gravierend. "Pflanzen in gemäßigten Klimazonen sind normalerweise stark abhängig von Nitraten als Stickstoffquelle", sagt Bloom im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Doch genau diese Pflanzen litten unter steigenden CO2-Werten. In manchen Fällen würden sie bei höheren Kohlendioxidkonzentrationen gar schrumpfen. "Außerdem gehen die Proteinmengen in Nahrungsmitteln zurück", sagt Bloom.

Um sicher zu gehen, setzten die Forscher fünf verschiedene Messverfahren ein. Doch das Ergebnis war immer gleich - jedenfalls in Bezug auf die Stickstoffaufnahme aus Nitrat-Ionen, die in der Landwirtschaft von großer Bedeutung ist. Bei vielen Kulturpflanzen könnten die steigenden CO2-Werte in der Atmosphäre deswegen früher oder später zu Problemen führen. Die Bauern wiederum könnten versuchen, das durch höheren Düngereinsatz zu kompensieren. Doch Bloom hält das für den falschen Weg: "Einfach mehr Dünger einzusetzen, wäre wirtschaftlich und ökologisch schlecht."

Immerhin: Bei Pflanzen, die sich ihre Nährstoffe aus Ammonium-Ionen holen, zeigten sich auch positive Effekte durch mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre. Und bei sogenannten C4-Pflanzen, die eine schnellere Photosynthese bei mehr Wärme und Licht durchführen, hatten Bloom und seine Kollegen vor Jahren schon nachgewiesen, dass die CO2-"Düngung" funktioniert. Allerdings gehören nur ganze fünf Prozent der Landpflanzen zu dieser Gruppe.

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Forum - Diskussion über diesen Artikel
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taiga, 14.05.2010
Zitat von sysopGibt es Gewinner des Treibhauseffekts? Pflanzen müssten von steigenden CO2-Werten in der Atmosphäre profitieren - weil Photosynthese und Wachstum auf Trab kommen, heißt es oft. Doch jetzt stellt sich heraus: Den meisten Pflanzen können höhere Kohlendioxid-Konzentrationen sogar schaden. http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,694592,00.html
In den Klima-Threads machten doch viele der Skeptiker ein Geschrei, dass CO2 ein lebenswichtiges Gas sei, ein Pflanzennährstoff, ein Potenzmittel (korrigiert mich bitte). Jetzt kommt bestimmt die nächste Fuhre, dass die Messungen getürkt und die Ergebnisse verfälscht seien, wetten? Und bestimmt kommt noch ein e-mail-Hack dazu.
2. Lieber ein Mal sehen als 100 Mal lesen.
alex300 14.05.2010
Zitat von sysopGibt es Gewinner des Treibhauseffekts? Pflanzen müssten von steigenden CO2-Werten in der Atmosphäre profitieren - weil Photosynthese und Wachstum auf Trab kommen, heißt es oft. Doch jetzt stellt sich heraus: Den meisten Pflanzen können höhere Kohlendioxid-Konzentrationen sogar schaden. http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,694592,00.html
http://www.youtube.com/watch?v=P2qVNK6zFgE&feature=player_embedded#! Hier etwas ausführlichere Literatur zu dem CO2-Effekt auf die Pflanzen (alles peer reviewed) http://www.co2science.org/data/plant_growth/dry/o/ref/oryzas_ref.php http://www.co2science.org/data/plant_growth/photo/b/ref/betulapa_ref.php
3. blablabla
golomann 14.05.2010
Zitat von taigaIn den Klima-Threads machten doch viele der Skeptiker ein Geschrei, dass CO2 ein lebenswichtiges Gas sei, ein Pflanzennährstoff, ein Potenzmittel (korrigiert mich bitte). Jetzt kommt bestimmt die nächste Fuhre, dass die Messungen getürkt und die Ergebnisse verfälscht seien, wetten? Und bestimmt kommt noch ein e-mail-Hack dazu.
wir reden immer noch von parts per million. jetzt 385, und morgen (50 jahren) vieleicht 700, das hört sich dramatisch an, ist es aber nicht. 100% steigerung, na und. dann sind es statt 0,000385 eben 0,000700 %, das ist ja nicht mal ne homöopatische dosis. auserdem, es gibt eh zuviele menschen, sich so der hälfte zu entledigen wäre doch nicht mal schlecht. und noch was, wir haben den 15 mai, mein ofen brennt immer noch rund um die uhr, wird zeit das der klimawandel mal ankommt auf der schwäbischen alb.
4. CO2 schadet Pflanzen
yrickoff 14.05.2010
Statt Zahlen und Fakten wieder nur heiße Luft "co2 geschwängerte Atmosphäre" 380 auf 1.000.000 ist wohl kaum geschwängert. Bei welchem Wert sollen Pflanzen denn Schaden nehmen? Zumal de meisten Gewächshäuser für Nutzpflanzen stark C02 angereichert sind, weil es dann besser wächst. Haben die Forscher vielleicht gesagt das Pflanzen Schaden nehmen "könnten" weil sie nicht sagen können das es so ist, weil sie es nicht wissen? Das wie dieser blöde Artikel das 20% der Eidechsen sterben "könnten" und so Begriffe wie Fieberkurve. Leute, wir reden von 0,7 C° und keiner weiß warum, zumal es wieder kälter wird. Selbst das PIK sagt das es nur Simulationen sind und es auch anders sein könnte. Auf solchen Vermutungen die Volkswirtschaft der Welt in Klump zu hauen ist totaler Blödsinn.
5. Blablabla...
snickerman 14.05.2010
Zitat von golomannwir reden immer noch von parts per million. jetzt 385, und morgen (50 jahren) vieleicht 700, das hört sich dramatisch an, ist es aber nicht. 100% steigerung, na und. dann sind es statt 0,000385 eben 0,000700 %, das ist ja nicht mal ne homöopatische dosis. auserdem, es gibt eh zuviele menschen, sich so der hälfte zu entledigen wäre doch nicht mal schlecht. und noch was, wir haben den 15 mai, mein ofen brennt immer noch rund um die uhr, wird zeit das der klimawandel mal ankommt auf der schwäbischen alb.
Das trifft es sehr gut, ihre Überschrift. Was die Steigerung angeht, das IST dramatisch, auch wenn sie es bloß nicht kapieren. Die "zuviele menschen" ist einfach nur menschenverachtend, fangen sie doch gleich mal damit an und knallen ein paar ab, wenn sie das wirklich glauben! Und sie wohnen zwar auf der Schwäbischen Alb, LEBEN tun sieaber hinter dem Mond...
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Klimaschutz-Index 2010: Die zehn größten CO2-Emittenten
Wie funktionieren natürliche Kohlenstoffsenken?
Wälder
Wenn Bäume wachsen, dann nehmen sie über die Photosynthese Kohlendioxid auf. Je natürlicher die Wälder dabei sprießen, desto mehr CO2 kann gebunden werden. Den Kohlenstoff speichern die Pflanzen zum Beispiel in ihrem Holz oder in den Wurzeln. Wenn die Bäume absterben und verrotten - oder wenn sie verbrennen -, dann wird das CO2 wieder frei. Die Wälder sind also nur ein CO2-Zwischenlager. Wenn sich aber die Waldgebiete auf ehemals landwirtschaftliche Flächen ausdehnen - wie zumindest an einigen Stellen der Nordhalbkugel - dann ergibt sich eine positive Klimawirkung.
Böden
Auch Böden binden große Mengen Treibhausgase. Der Permafrost in den arktischen Regionen schließt zum Beispiel seit der Eiszeit große Mengen Kohlenstoff aus nicht vollständig verrotteten Pflanzen ein. Auch in Mooren lagern große Mengen Kohlenstoff. Wenn der Permafrost taut oder die Moore trocken fallen, dann können Kohlenstoffquellen entstehen.
Ozeane
Die Weltmeere sind die wichtigste Kohlenstoffsenke des Planeten. Aus der Atmosphäre gelangt das CO2 in das Meerwasser. Dort löst es sich, weil seine Konzentration im Wasser niedriger ist als in der Luft. Durch Meeresströmungen gelangt ein Teil des CO2-reicheren Wassers in die Tiefsee, wo es Hunderte von Jahren verbleiben kann. Auch organische Sedimente am Ozeanboden können große Mengen Kohlenstoff speichern. Die zunehmende Aufnahme von CO2 macht das Ozeanwasser allerdings auch immer saurer, was zum Problem für Schalentiere und Korallen werden kann - denn deren kalkhaltige Schalen werden durch die entstandene Kohlensäure im Wasser aufgelöst.


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