Bei extremer Hitze und Trockenheit profitieren Bäume kaum von erhöhtem CO2
Foto: Albrecht Fietz, Pixabay
(10.3.2020) Der Anstieg der CO2-Konzentration
in der Atmosphäre gleicht die negative Wirkung des
treibhausgasbedingten Klimawandels auf Bäume nicht aus: Je extremer
Trockenheit und Hitze werden, desto weniger profitieren die Bäume von
der intensiveren Versorgung mit Kohlendioxid, was Kohlenstoffwechsel und
Wassernutzungseffizienz betrifft. Dies haben Forscherinnen und Forscher
des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) bei Untersuchungen an
Aleppo-Kiefern festgestellt. Über die Studie berichten sie in der
Zeitschrift ↗ New Phytologist.
Aufgrund des treibhausgasbedingten Klimawandels sind Bäume immer häufiger extremer Trockenheit und Hitze ausgesetzt. Wie sich die erhöhte CO2-Konzentration in der Atmosphäre auf die physiologische Reaktion der Bäume im Klimastress auswirkt, ist jedoch umstritten. Kohlendioxid stellt bekanntlich den Hauptnährstoff für Pflanzen dar; diese verwandeln durch Photosynthese mithilfe von Sonnenlicht CO2 und Wasser in Kohlenhydrate und Biomasse. Allerdings setzen Perioden von Trockenheit und Hitze die Bäume stark unter Stress; ihre Wurzeln gelangen nur noch schwer an Wasser, und um Verdunstungsverluste zu verringern, schließen sie die Spaltöffnungen ihrer Blätter – wodurch sie wiederum weniger CO2 aus der Luft aufnehmen.
Aufgrund des treibhausgasbedingten Klimawandels sind Bäume immer häufiger extremer Trockenheit und Hitze ausgesetzt. Wie sich die erhöhte CO2-Konzentration in der Atmosphäre auf die physiologische Reaktion der Bäume im Klimastress auswirkt, ist jedoch umstritten. Kohlendioxid stellt bekanntlich den Hauptnährstoff für Pflanzen dar; diese verwandeln durch Photosynthese mithilfe von Sonnenlicht CO2 und Wasser in Kohlenhydrate und Biomasse. Allerdings setzen Perioden von Trockenheit und Hitze die Bäume stark unter Stress; ihre Wurzeln gelangen nur noch schwer an Wasser, und um Verdunstungsverluste zu verringern, schließen sie die Spaltöffnungen ihrer Blätter – wodurch sie wiederum weniger CO2 aus der Luft aufnehmen.
In hochtechnisierten Pflanzenkammern wurden Aleppo-Kiefern steigenden Temperaturen ausgesetzt.
Foto: Plant Ecophysiology Lab, KIT
Gesamtkohlenstoffaufnahme von Aleppo-Kiefern bei steigender Temperatur: Reaktion für Bäume unter atmosphärischem (a) versus erhöhtem (e) CO2 unter guter Bewässerung (W) und Trockenstress (D). Grafik: Plant Ecophysiology Lab, KIT
Ergebnisse der Studie
Eine erhöhte CO2-Konzentration verringerte den Wasserverlust der Bäume und erhöhte deren Wassernutzungseffizienz während der steigenden Hitzebelastung. Die Nettokohlenstoffaufnahme ging unterdessen jedoch stark zurück. Darüber hinaus beeinträchtigte die Hitze die Stoffwechseleigenschaften der Bäume, während der Stoffwechsel kaum von der intensiverenCO2-Versorgung profitierte – die positiven Auswirkungen zeigten sich vor allem in einer höheren Stabilität der Wurzelproteine. „Die Wirkung des erhöhten CO2 auf die Stressreaktionen der Bäume war insgesamt bescheiden. Mit zunehmender Hitze und Trockenheit ging sie stark zurück“, resümiert Dr. Nadine Rühr, Leiterin des Plant Ecophysiology Lab am IMK-IFU des KIT. „Daraus ist zu schließen, dass der Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre die Belastung der Bäume durch extreme klimatische Bedingungen nicht ausgleichen kann.“
(KIT)
Originalpublikation (Open Access):
Benjamin Birami, Thomas Nägele, Marielle Gattmann, Yakir Preisler, Andreas Gast, Almut Arneth, Nadine K Ruehr: Hot drought reduces the effects of elevated CO2 on tree water use efficiency and carbon metabolism. New Phytologist, 2019. DOI: 10.1111/nph.16471
Eine erhöhte CO2-Konzentration verringerte den Wasserverlust der Bäume und erhöhte deren Wassernutzungseffizienz während der steigenden Hitzebelastung. Die Nettokohlenstoffaufnahme ging unterdessen jedoch stark zurück. Darüber hinaus beeinträchtigte die Hitze die Stoffwechseleigenschaften der Bäume, während der Stoffwechsel kaum von der intensiverenCO2-Versorgung profitierte – die positiven Auswirkungen zeigten sich vor allem in einer höheren Stabilität der Wurzelproteine. „Die Wirkung des erhöhten CO2 auf die Stressreaktionen der Bäume war insgesamt bescheiden. Mit zunehmender Hitze und Trockenheit ging sie stark zurück“, resümiert Dr. Nadine Rühr, Leiterin des Plant Ecophysiology Lab am IMK-IFU des KIT. „Daraus ist zu schließen, dass der Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre die Belastung der Bäume durch extreme klimatische Bedingungen nicht ausgleichen kann.“
(KIT)
Originalpublikation (Open Access):
Benjamin Birami, Thomas Nägele, Marielle Gattmann, Yakir Preisler, Andreas Gast, Almut Arneth, Nadine K Ruehr: Hot drought reduces the effects of elevated CO2 on tree water use efficiency and carbon metabolism. New Phytologist, 2019. DOI: 10.1111/nph.16471