Geoforschungszentrum Potsdam: Die Effizienz der Wassernutzung europäischer Laub- und Nadelbäume hat seit Beginn des 20. Jahrhunderts um 14 % bzw. 22 % zugenommen

Pressemitteilung des Geoforschungszentrums Potsdam vom 11. Mai 2015:

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Einfluss der zunehmenden atmosphärischen CO2-Konzentration auf Bäume

Der Anstieg des atmosphärischen Kohlenstoffdioxids (CO2) hat zu weitreichenden pflanzenphysiologischen Veränderungen europäischer Wälder geführt. Vor allem der Wirkungsgrad der Wassernutzung, welche durch die Photosynthese an die Aufnahme von CO2gekoppelt ist, hat sich messbar verändert. Die Effizienz der Wassernutzung europäischer Laub- und Nadelbäume hat, laut Studien eines großen, interdisziplinären Forscherteams, seit Beginn des 20. Jahrhunderts um 14 % bzw. 22 % zugenommen.

Pflanzen nehmen CO2 aus der Luft auf und geben im Prozess der Photosynthese dafür Wasserdampf (H2O) ab. Verantwortlich für diesen Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Pflanzen sind die Spaltöffnungen (Stomata) der Blätter und Nadeln. Die Öffnungsweite dieser Poren kann durch die Pflanze geregelt werden, um die Aufnahme von CO2 aus der Atmosphäre und gleichzeitige Abgabe von Wasser bzw. Wasserdampf in die Atmosphäre zu steuern. Über die Photosynthese sind deshalb Wasser- und Kohlenstoffkreislauf der Erde eng verknüpft. Weiter geöffnete Spaltöffnungen erlauben die Aufnahme einer größeren Menge von CO2 –Molekülen, zugleich aber auch eine stärkere Abgabe von Wasserdampf (Transpiration) in die Atmosphäre und umgekehrt.

Eigentlich sollte ein erhöhter CO2-Gehalt der Atmosphäre, bei gleichem CO2-Bedarf der Bäume, die Spaltöffnungen der Blätter und Nadeln eher verengen und so die Abgabe von Wasserdampf vermindern, also ihren Wasserverlust  minimieren“, erläutert Mitautor Gerhard Helle vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ das Studienergebnis. „Dennoch ist die Transpiration im Schnitt über das letzte Jahrhundert um fünf Prozent angestiegen. Das liegt nach unserer Auffassung an den sich stetig verlängernden jährlichen Wachstumsperioden, verstärkter Verdunstung in einer wärmer werdenden Umgebung und an größer gewordenen Blattoberflächen.

Wichtig sind diese Ergebnisse für die Abschätzung der Klimawirksamkeit von Wäldern und bei der Modellierung der zukünftigen Klimaentwicklung und des globalen Wasserkreislaufs. Sie dürften auch ökologische Konsequenzen haben, da zwischen Laub- und Nadelbäumen signifikant unterschiedliche Reaktionen auf erhöhte CO2-Gehalte festgestellt wurden.

Die Daten stammen aus einem auf Baumjahrringen basierenden, europäischen Netzwerk (ISONET) zur Messung der Kohlenstoffisotopenverhältnisse (13C/12C), welches von der EU gefördert wurde. ISONET wurde von den GFZ-Wissenschaftlern Gerhard H. Schleser (z. Z. auch FZ-Jülich) und Gerhard Helle initiiert und koordiniert.

D. C. Frank et al., 2015. „Water-use effciency and transpiration across European forests during the Anthropocene”, NATURE CLIMATE CHANGE, VOL. 5, MAY 2015, DOI: 10.1038/NCLIMATE2614

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Einen Tag später, am 12. Mai 2015, legte die am Paper ebenfalls beteiligte University of Exeter mit einer eigenen Pressemitteilung zur Studie nach. Während sich das GFZ in der Überschrift nicht so recht traut, mit den politisch sensitiven Ergebnissen herauszurücken (“Einfluss der zunehmenden atmosphärischen CO2-Konzentration auf Bäume”), nimmt die University of Exeter kein Blatt vor den Mund:

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Increased atmospheric carbon dioxide makes trees use water more efficiently

The increase in atmospheric CO2 concentration has allowed trees across Europe to use their available water resources more efficiently, new research has shown. Over the course of the 20th century, the so-called water use efficiency has risen nearly 20% from the increase in atmospheric CO2 concentrations. These results, produced by an international research team, including experts from the University of Exeter, are reported in leading scientific journal Nature Climate Change.

Trees take up carbon dioxide from the air through tiny pores on their leaves called stomata and they lose water through these same pores. When the CO2 concentration in the air increases, the size of the stomatal opening reduces to regulate the amount of carbon acquired which minimises the water lost. As a result the so-called water use efficiency increases. In this study the researchers used measurements of carbon from tree-rings and computer models to quantify tree and forest responses to both climate variation and increased atmospheric CO2 concentrations.

“Tree-ring data provide one of the unique opportunities to obtain long-term records of ecosystem responses to climate change”, said David Frank, a Dendroclimatologist at the Swiss Federal Research Institute WSL and collaborator at the Oeschger Centre for Climate Change Research, University of Bern. The researchers used data from 23 tree ring sites spanning Morocco to Norway to quantify variation in water use efficiency – the amount of water required to produce a given amount of carbon – and a basic measure of plant and ecosystem economy. Professor Pierre Friedlingstein, Chair of Mathematical Modelling of Climate Systems at the University of Exeter and one of the authors of the report, said: “The observed water use efficiency increase, in response to atmospheric CO2 increase, is something we are able to reproduce with global vegetation models giving us more confidence in the whole ecosystem response to CO2.

“However, our models simulation also indicate that globally, other drivers, such as climate change and land use change, also impact on the plant hydrological cycle.” “By measuring the ratios of heavy to light carbon isotopes of tree-ring cellulose we are able to reconstruct various physiological metrics such as water use efficiency and their environmental drivers”, said Kerstin Treydte co-author of this study and a specialist in tree-ring isotopes at the WSL.

On average, 100 kilograms of water released by a tree through the stomata equates to one kilogram of tree biomass created. The study showed that reduced stomatal opening increased water use efficiency by 14% in broadleaf species and by 22% in needleleaf species. Despite the CO2 induced stomatal closure, the models showed that the consequences of a warming climate – lengthened growing seasons, increased leaf area and increased evaporation – resulted in a 5% increase in forest transpiration – the cycle of water through trees. This increase cancels out any savings in water from improved efficiency. Plants are therefore unlikely to reduce levels of atmospheric water vapour – an important greenhouse gas.  It is also unlikely that plant responses to increased CO2 will substantially increase soil moisture or river run-off.

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Eigentlich geben die Studienergebnisse Anlass zur Freude. Da der Klimawandel aber laut Vorgabe von “ganz oben” stets in düsteren Tönen darzustellen ist, zeigte sich salzburg24.at kreativ und dachte sich eine möglichst negative Überschrift aus. Wohlgemerkt geht es um exakt dieselbe Studie:

Bäume nehmen wegen Klimawandel mehr CO2 auf und “schwitzen”

Was hätten die Salzburger wohl geschrieben, wenn CO2 die Wassereffizienz vermindert hätte? Dreimal dürfen Sie raten:

Klimawandel lässt unsere Bäume verdursten

Es gibt halt durch und durch pessimistische Menschen, die stets immer nur das Negative und Schlimmste sehen wollen. Diesen Zeitgenossen sei die Ratgeberplattform lebenshilfe-abc.de empfohlen:

Pessimismus ist eine Geisteshaltung
Wer zu Pessimismus neigt, der rechnet stets mit einem schlechte Ausgang einer Sache. [...] Pessimisten rechtfertigen ihre negative Sicht damit: “Wenn das Schlimmste eintritt, dann bin ich wenigstens vorbereitet und nicht überrascht”.

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