Wissen: Pflanzen sind fleißiger als gedacht

Kohlendioxid spielt für das globale Klima eine Schlüsselrolle. Forscher wollen daher genau wissen, welche Gasmengen zwischen der Atmosphäre, den Ozeanen, Pflanzen und dem Erdboden ausgetauscht werden. In dieser „Kohlenstoffkreislauf“ genannten Bilanz könnte ein großer Fehler stecken, berichtet ein Team um Lisa Welp in „Nature“ (Bd. 477, S. 579). Nicht 120 Milliarden Tonnen Kohlenstoff würden sämtliche Pflanzen der Erde im Jahr aufnehmen, sondern 150 bis 175 Milliarden Tonnen. Das wären 45 Prozent mehr.

Die Wissenschaftlerin von der Universität Kalifornien in San Diego und ihre Kollegen haben die Isotopenzusammensetzung von Kohlendioxid (CO2) in der Luft im Verlauf der vergangenen 30 Jahre ausgewertet. Als „Isotopen“ werden unterschiedlich schwere Atome ein und desselben Elements bezeichnet. Im konkreten Fall ging es um das leichte Isotop Sauerstoff-16 und das schwerere Sauerstoff-18. Die Forscher stellten fest, dass der Gehalt dieser Sauerstoffisotope im Kohlendioxid regelmäßige Schwankungen zeigt, die mit El-Niño-Ereignissen in Zusammenhang gebracht werden können. Die Erklärung: In El-Niño-Jahren ist es in den Tropen wärmer und niederschlagsreicher als gewöhnlich. Die Pflanzen gedeihen gut, es findet mehr Photosynthese statt. Zugleich verdunstet viel Wasser aus den Blättern. Bei diesem Vorgang werden vorrangig leichte Sauerstoffisotope freigesetzt, die schweren reichern sich im Pflanzenwasser an. Dieses „Wasser-Isotopenverhältnis“ findet sich auch im CO2, das von der Vegetation abgegeben wird. Infolgedessen ändert sich auch das Isotopenverhältnis allen Kohlendioxids in der Atmosphäre.

Nach jedem El-Niño-Ereignis erholte sich das „gestörte“ Isotopenverhältnis im CO2 der Atmosphäre unerwartet schnell, stellte Welp fest. Sie schließt daraus, dass die Vegetation viel frisches CO2 liefert, also den Kohlenstoff deutlich schneller und damit in größerer Menge umsetzt als bisher vermutet. Das hätte ernste Konsequenzen, denn die „Kohlenstoff-Klimamodelle“ der Forscher müssten überarbeitet werden.

Matthias Cuntz vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig ist skeptisch. „Solche Schätzungen hängen von vielen Annahmen ab“, schreibt er in einem begleitenden Kommentar. Welp und Kollegen gehen zum Beispiel davon aus, dass 43 Prozent aller CO2-Moleküle, die die Pflanze erreichen, auch tatsächlich in der Photosynthese umgesetzt werden. Diese Zahl ist aber nur eine Schätzung. Bestimmte Pflanzen wie Mais oder Hirse setzen aufgrund eines anderen Stoffwechsels 60 Prozent der CO2-Moleküle um. Wird mehr Mais gepflanzt, steigt also die Quote. Nach Cuntz’ Ansicht werfen die neuen Erkenntnisse nicht alles Bestehende „über den Haufen“, wie es in einer UFZ-Mitteilung heißt. Sie demonstrieren vielmehr ein neues Verfahren, um die globale Produktivität von Pflanzen besser zu bestimmen.

In Bezug auf die Erderwärmung bedeuten Welps Resultate keine Entwarnung. Ein schneller Kohlenstoffumsatz bedeutet nicht nur mehr CO2-Aufnahme durch Pflanzen, sondern auch höhere CO2-Emissionen. Die Menge des Treibhausgases in der Atmosphäre steigt also weiter. nes