Kohlendioxid hat bekanntermaßen eine düngende Wirkung auf das Pflanzenwachstum, und das Gas wird oft Gewächshauskulturen zugesetzt, um die Erträge zu verbessern.
Klimawissenschaftler haben vorgeschlagen, dass derselbe CO2-Düngungseffekt – der eher auf planetaren als auf Treibhausskalen wirkt – dazu beitragen könnte, die globale Erwärmung auszugleichen, indem er das Wachstum von Bäumen und Sträuchern fördert, die Kohlenstoff speichern, der durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt wird.
Es wurde auch vermutet, dass dieser Effekt in tropischen Ökosystemen besonders ausgeprägt ist, wo ein erhöhter Kohlendioxidgehalt angeblich die Ausbreitung von Gehölz (Bäume und Sträucher) über Grasland begünstigt, das weniger Kohlenstoff speichert.
Aber dieses äußerst einflussreiche Konzept der „tropischen Begrünung“ aufgrund anthropogen erhöhter Kohlendioxidwerte ist schwer zu testen, und die Idee wurde kürzlich durch Erkenntnisse aus Langzeitbeobachtungen und experimentellen Feldstudien in Frage gestellt.
Eine Studie über Vegetationsveränderungen im tropischen Westafrika in den letzten 500.000 Jahren ergab, dass der atmosphärische Kohlendioxidgehalt einen überraschend geringen Einfluss auf das Ausmaß der Bewaldung hatte.
Die Verfügbarkeit von Feuchtigkeit hat sich als wichtigster Faktor für die Bewaldung erwiesen, und die Häufigkeit von Waldbränden war ebenfalls ein wesentlicher Faktor, so die Studie, die am 5. Mai online in der Zeitschrift veröffentlicht werden soll Wissenschaft.
„Einfach gesagt haben wir gezeigt, dass es egal ist, wie viel CO2 in der Atmosphäre ist, wenn es nicht genug Wasser gibt, oder es jedes Jahr Brände gibt oder alle Setzlinge von Tieren gefressen werden“, sagte der Hauptautor der Studie, William Gosling das Institut für Biodiversität und Ökosystemdynamik an der Universität Amsterdam.
Der Klimawissenschaftler Jonathan Overpeck von der University of Michigan ist Co-Autor.
„Die Vorteile eines erhöhten CO2-Ausstoßes sind viel geringer als ursprünglich angenommen, aber viele Modelle der Klima-Vegetations-Wechselwirkung überschätzen immer noch die Einflüsse von Kohlendioxid und unterschätzen daher die Auswirkungen, die der anhaltende Klimawandel auf die Vegetation haben wird“, sagte Overpeck, Dekan der UM School for Umwelt und Nachhaltigkeit.
„Unser Papier ist ein Nagel im Sarg der CO2-dominierenden Hypothese und wird hoffentlich zu realistischeren Modellen führen“, sagte er. „Die Idee, dass man einfach Bäume pflanzen kann, um Kohlenstoff zu binden, und dass diese Bäume dank erhöhter atmosphärischer CO2-Werte vor einem heißeren, trockeneren Klima sicher sind – das ist keine sichere Wette.“
In ihrer Studie untersuchten Forscher aus den Niederlanden, den Vereinigten Staaten und dem Vereinigten Königreich die Beziehung zwischen tropischer Gehölzdecke, atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen und fünf weiteren Variablen, von denen bekannt ist, dass sie die Gehölzdecke beeinflussen: Feueraktivität, Dichte von Pflanzenfressern bei Säugetieren, Verfügbarkeit von Feuchtigkeit, Temperatur und Temperatursaisonalität am Lake Bosumtwi in Ghana über die letzten 500.000 Jahre.
Sie verwendeten eine Kombination aus beobachteten und simulierten Daten aus Seesedimentkernen, Eiskernaufzeichnungen und einem Klimamodell.
Der Bosumtwi-See entstand vor etwa 1 Million Jahren durch einen Meteoriteneinschlag, und der Kratersee füllt sich seitdem mit Sedimenten. Seesedimente lieferten Pollenkörner, Holzkohlefragmente, Pilzsporen und Stickstoffisotopeninformationen, die den Forschern halfen, eine Aufzeichnung der früheren Vegetationsbedeckung und der Faktoren, die sie beeinflussten, zusammenzusetzen.
Atmosphärische Kohlendioxidkonzentrationen wurden aus Eisbohrkernaufzeichnungen erhalten, und das GENIE-1-Erdsystemmodell (Klima-Kohlenstoffkreislauf) lieferte Einblicke in Temperatur und Temperatursaisonalität.
„Wir haben Beweise für vergangene Umweltveränderungen, die aus Sedimenten gewonnen wurden, die aus dem Bosumtwi-See in Ghana gewonnen wurden, mit simulierten vergangenen Klimabedingungen und den Aufzeichnungen der globalen atmosphärischen CO2-Veränderung aus Eisbohrkernen der letzten 500.000 Jahre kombiniert“, sagte Gosling.
Das Modell ermöglichte es den Forschern, die relative Bedeutung der sechs Treiber der Vegetationsveränderung zu untersuchen. Es zeigte sich, dass die Verfügbarkeit von Feuchtigkeit und Feueraktivität die wichtigsten Faktoren bei der Bestimmung der Veränderung der Holzbedeckung in Übergängen von tropischen Wäldern und Savannen waren, während der Einfluss von Kohlendioxid gering war.
„Neu an unseren Daten ist, dass beim Hochskalieren auf die Landschaftsskala die verfügbaren Ressourcen und die innerhalb dieser Landschaft ablaufenden Prozesse wichtiger sind als die CO2-Düngung“, sagte Gosling.
Die Autoren sagen, dass ihre Ergebnisse wichtige Implikationen für die globalen Vegetationsmodelle und Erdsystemmodelle haben, die derzeit einen CO2-Düngungseffekt auf die Vegetation beinhalten, aber oft keine Faktoren wie Feuer oder Pflanzenfresser beinhalten. Zusätzliche Forschung muss durchgeführt werden, um diese Modelle weiter zu verbessern, sagten sie.
„Bemühungen, die die Bindung von Kohlenstoff in die tropische Vegetation fördern, müssen die Rolle von Feuchtigkeit, Feuer und Pflanzenfressern sorgfältig berücksichtigen, wenn sie erfolgreich sein sollen“, sagte Gosling.
Er merkte auch an, dass das Forschungsteam einen einzigen Studienstandort verwendet habe und „es möglich ist, dass die Beziehung zwischen CO2 und Vegetation anderswo in den Tropen anders ist“.
Neben Gosling und Overpeck sind die Autoren der Studie Charlotte Miller, Timothy Shanahan, Philip Holden und Frank van Langevelde.
William D. Gosling, Eine stärkere Rolle für die langfristige Feuchtigkeitsänderung als für CO2 bei der Bestimmung der Veränderung tropischer Holzvegetation, Wissenschaft (2022). DOI: 10.1126/science.abg4618. www.science.org/doi/10.1126/science.abg4618