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Klimawandel: Zu hoch geschraubt

Schlechte Aussichten lassen sich besser verkraften, wenn sich irgendwo wenigstens noch ein kleiner Silberstreif am Horizont findet. Im Falle des Klimawandels war dies die Erwartung, dass die steigenden Kohlendioxidgehalte zumindest in manchen Regionen die Ernten steigern und so andere negative Effekte ausbügeln könnten. Ein Irrglaube, wie sich immer deutlich abzeichnet.
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Wie wird unsere Welt aussehen, in fünfzig Jahren, mit geschätzt 550 ppm Kohlendioxid in der Luft? Die Fülle der Szenarien ist so groß wie die Bandbreite der Schrecken, die damit verbunden werden. Nur einen Hoffnungsschimmer hegte selbst das International Panel of Climate Change (IPCC): Die steigenden Konzentrationen des Treibhausgases sollten wenigstens in manchen Regionen die Nahrungsmittelproduktion anheizen und somit global gesehen Ernteausfälle durch Dürre ausgleichen. Denn rein theoretisch müssten bei 25 Grad Celsius Reis, Soja und Weizen dann 38 Prozent mehr Ertrag liefern – sofern andere Effekte ausgeklammert werden. In Klimakammern und künstlichen Treibhäusern beobachteten Forscher immerhin Werte zwischen zwanzig und dreißig Prozent.

Die erste Einschränkung folgt jedoch sogleich: Das CO2 dürfte bei Reis, Soja und Weizen wohl tatsächlich die Fotosynthese ankurbeln, weil die Effektivität des Prozesses hier direkt vom Kohlendioxidgehalt der Luft beeinflusst wird. Nicht aber bei Mais und Sorghum, das in den Tropen und Subtropen zu den wichtigsten Getreiden zählt: Bei diesen so genannten C4-Pflanzen läuft die Fotosynthese bereits auf Hochtouren, entkoppelt von den CO2-Konzentrationen der Umgebung. Eine Erhöhung des Treibhausgehaltes in der Umwelt hat somit keinen Effekt. Das IPCC geht trotzdem von einem leichten Erntezuwachs auch bei C4-Pflanzen aus, da sie zukünftig ihre Wasservorräte besser ausnutzen dürften. Denn durch die höheren Kohlendioxidgehalte der Luft kann die Pflanze ihren Bedarf an dem Gas schneller decken und ihre Spaltöffnungen, über die sie den Gas- und Wasserhaushalt steuert, mehr geschlossen halten – das dämmt den Wasserverlust.

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FACE-Experiment | Eine der 16 FACE-Flächen mit Sojabohnen an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign. Das Kohlendioxid wird aus den grünen Röhren abgegeben, eine ausgeklügelte Computersteuerung sorgt dafür, dass dies immer auf der windwärts gerichteten Seite passiert.
Doch die Prognosen von IPCC und Co stehen alle vor einem großen Problem: Die Daten, auf die sie sich stützen – insbesondere zum Wachstumsverhalten von Pflanzen unter den vermuteten Umgebungsbedingungen –, sind häufig aus den 1980er Jahren und damit vergleichsweise alt. Und wahrscheinlich sind sie auch unbrauchbar, weil sie aus Laborbedingungen stammen. Das Leben im Glastreibhaus oder in der Klimakammer hat aber nun mal nur wenig mit Freiluftdasein zu tun. Um diesen Mangel zu beheben, wurden die FACE-Experimente entwickelt. Bei den Free-Air gas Concentration Enrichments werden Parzellen unter freiem Himmel zusätzlich mit Kohlendioxid oder auch Ozon belüftet, um realistische Zukunftsbedingungen zu simulieren. Und die Ergebnisse dieser Langzeitversuche brachte schon so manches Klimamodell gehörig ins Wanken.

Auch Stephen Long von der Universität von Illinois und seine Kollegen legen nun wieder beunruhigende Daten auf den Tisch. Sie hatten mittels FACE das Wachstum klassischer Nahrungspflanzen untersucht. Und kamen hinsichtlich erwarteten Zuwachses im Jahr 2050 gerade einmal auf die Hälfte dessen, was Klimakammern und Treibhausexperimente vermuten ließen. Bei Reis betrug die Fotosynthese-Steigerung sogar nur ein Viertel. Und bei C4-Pflanzen konnten die FACE-Forscher überhaupt keinen Zuwachs verzeichnen.

Auch Dünger, in manchen Experimenten als Mittel der Wahl gekürt, um den Ertrag noch weiter zu verbessern, brachte unter FACE-Bedingungen kaum Erfolg: Die Erträge von Weizen und Reis mehrten sich zwar um neun Prozent – damit aber nur um ein Drittel im Vergleich zu ihren Artgenossen in der Klimakammer. Die FACE-Daten sprechen damit derzeitigen Prognosen Hohn: So sollte die Produktionssteigerung durch Kohlendioxid laut Modell erwartete Ernteeinbußen durch andere Klimafaktoren wie Dürre um zehn bis dreißig Prozent in den Tropen locker wettmachen.

Genug schlechte Nachrichten? Noch lange nicht. Long und seine Mitarbeiter weisen auch darauf hin, dass es bislang kaum Untersuchungen gibt, die den gekoppelten Effekt von steigenden Kohlendioxid- und Ozonkonzentrationen offenbaren. Ozon schädigt Pflanzen schon in sehr geringen Mengen, und sein Gehalt wird im Zuge des Klimawandels ebenfalls steigen. Während aber in Klimakammern Ernterückgänge von acht Prozent auftraten, zeigten sich bei FACE-Versuchen locker Einbußen von zwanzig Prozent und mehr. Sollten sich die Effekte einfach addieren lassen, sähe die Welt nicht etwa den von der IPCC prognostizierten Zuwachs um 23 Prozent, sondern sogar eine Einbuße um fünf Prozent. Der Klimawandel ließe Ernteerträge global gesehen also nicht steigen, sondern schrumpfen.

Und was nun? Zunächst einmal gilt es, die bisherigen Faktoren in den Modellen zu aktualisieren, und natürlich noch weitere Wechselwirkungen wie beispielsweise den Einfluss der Bodenfeuchte und Temperatur zu untersuchen. Und dann bleibt da noch die Diskrepanz zwischen Theorie und Praxis. Welche Rückkopplungsmechanismen verhindern, dass die Fotosynthese sich nicht im errechneten Maße steigern lässt? Wo lassen sich eventuell noch Hebel ansetzen, um doch mehr herauszuholen? Bringen neue Pflanzenzüchtungen womöglich die Lösung? Mit beeindruckender Kreativität und Naivität hat der Mensch Mittel und Wege gefunden, das empfindliche Gleichgewicht auf diesem Planeten zu stören. Jetzt muss er sich ähnlich ins Zeug legen, um den Schaden so gut als möglich zu begrenzen.
30.06.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 30.06.2006

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