Studie zeigt, dass Pflanzen Kohlenstoff kürzer speichern als gedacht

Einer neuen Studie zufolge ist der weltweit in Pflanzen gespeicherte Kohlenstoff kurzlebiger und anfälliger gegenüber dem Klimawandel als bisher angenommen.

Die Erkenntnisse haben Auswirkungen auf unser Verständnis der Rolle der Natur bei der Eindämmung des Klimawandels, einschließlich des Potenzials naturbasierter Projekte zur Kohlenstoffentfernung, wie etwa Massenanpflanzungen von Bäumen.

Die Forschung, die von einem internationalen Team unter der Leitung von Dr. Heather Graven am Imperial College London durchgeführt wurde und veröffentlicht In Wissenschaftzeigt, dass bestehende Klimamodelle die Menge an Kohlendioxid (CO2), die die Vegetation weltweit jährlich aufnimmt, unterschätzen und gleichzeitig überschätzen, wie lange dieser Kohlenstoff dort verbleibt.

Dr. Graven, Dozent für Klimaphysik an der Fakultät für Physik des Imperial College, sagte: „Pflanzen auf der ganzen Welt sind tatsächlich produktiver als wir dachten.“

Die Ergebnisse bedeuten auch, dass Kohlenstoff zwar schneller von Pflanzen aufgenommen wird als gedacht, er aber auch für eine kürzere Zeit gebunden bleibt. Das bedeutet, dass Kohlenstoff aus menschlichen Aktivitäten früher als bisher vorhergesagt wieder in die Atmosphäre freigesetzt wird.

Dr. Graven fügte hinzu: „Viele der Strategien, die von Regierungen und Unternehmen entwickelt werden, um dem Klimawandel zu begegnen, basieren auf Pflanzen und Wäldern, die das den Planeten erwärmende CO2 binden und im Ökosystem speichern.

„Aber unsere Studie legt nahe, dass der in lebenden Pflanzen gespeicherte Kohlenstoff dort nicht so lange verbleibt, wie wir dachten. Sie unterstreicht, dass das Potenzial für solche naturbasierten Projekte zur Kohlenstoffentfernung begrenzt ist und die Emissionen fossiler Brennstoffe schnell gesenkt werden müssen, um die Auswirkungen des Klimawandels zu minimieren.“

Verwendung von Kohlenstoff

Bisher wurde die Rate, mit der Pflanzen CO2 verbrauchen, um weltweit neues Gewebe und andere Teile zu produzieren – ein Maß, das als Nettoprimärproduktivität bezeichnet wird – durch die Skalierung von Daten einzelner Standorte geschätzt. Da es jedoch nur wenige Standorte mit umfassenden Messungen gibt, war es nicht möglich, die Nettoprimärproduktivität global genau zu berechnen.

Die Produktivität der Pflanzen hat seit Anfang des 20. Jahrhunderts zugenommen und Pflanzen nehmen derzeit mehr CO2 auf, als sie wieder in die Luft abgeben. Forscher wissen, dass jährlich etwa 30 % der durch menschliche Aktivitäten verursachten CO2-Emissionen in Pflanzen und Böden gespeichert werden, was den Klimawandel und seine Auswirkungen verringert.

Wie diese Speicherung im Einzelnen erfolgt und wie stabil sie in der Zukunft sein wird, ist allerdings noch nicht genau bekannt.

In dieser Studie wurde Radiokohlenstoff (14C) – ein radioaktives Isotop von Kohlenstoff – mit Modellsimulationen kombiniert, um zu verstehen, wie Pflanzen CO2 auf globaler Ebene verwenden, wodurch wertvolle Einblicke in die Wechselwirkung zwischen der Atmosphäre und der Biosphäre gewonnen wurden.

Kohlenstoff aus Bombentests auf der Spur

Radiokohlenstoff wird auf natürliche Weise produziert, aber Atombombentests in den 1950er und 1960er Jahren erhöhten den 14C-Gehalt in der Atmosphäre. Dieses zusätzliche 14C stand Pflanzen weltweit zur Verfügung, sodass Forscher ein gutes Werkzeug hatten, um zu messen, wie schnell sie es aufnehmen konnten.

Durch die Untersuchung der Ansammlung von 14C in Pflanzen zwischen 1963 und 1967 – einem Zeitraum, in dem es keine nennenswerten Atomexplosionen gab und die Gesamtmenge an 14C im Erdsystem relativ konstant war – konnten die Autoren ermitteln, wie schnell Kohlenstoff aus der Atmosphäre in die Vegetation gelangt und was damit geschieht, wenn er erst einmal dort ist.

Die Ergebnisse zeigen, dass derzeit weit verbreitete Modelle, die simulieren, wie Land und Vegetation mit der Atmosphäre interagieren, die Nettoprimärproduktivität von Pflanzen weltweit unterschätzen. Die Ergebnisse zeigen auch, dass die Modelle die Speicherzeit von Kohlenstoff in Pflanzen überschätzen.

Rolle der Biosphäre

Co-Autor Dr. Charles Koven vom Lawrence Berkeley National Laboratory in den USA sagte: „Diese Beobachtungen stammen aus einem einzigartigen Moment der Geschichte, kurz nach dem Höhepunkt der Atomwaffentests in der Atmosphäre in den 1960er Jahren.“

„Die Beobachtungen zeigen, dass das Wachstum der Pflanzen zu dieser Zeit schneller war, als es aktuelle Klimamodelle schätzen. Das Bedeutsame daran ist, dass dies bedeutet, dass der Kohlenstoffkreislauf zwischen Atmosphäre und Biosphäre schneller verläuft, als wir dachten, und dass wir diesen schnelleren Kreislauf in Klimamodellen besser verstehen und berücksichtigen müssen.“

Den Autoren zufolge zeige die Forschung, dass die Theorien über das Wachstum und die Interaktion der Pflanzen mit ihren Ökosystemen verbessert werden müssten. Auch müssten die globalen Klimamodelle entsprechend angepasst werden, um besser zu verstehen, wie die Biosphäre den Klimawandel abschwächt.

Co-Autor Dr. Will Wieder vom US-amerikanischen National Center for Atmospheric Research sagte: „Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger benötigen bessere Schätzungen der historischen Kohlenstoffaufnahme von Land, um Prognosen über diese wichtige Ökosystemleistung für die kommenden Jahrzehnte erstellen zu können. Unsere Studie liefert wichtige Erkenntnisse über die Dynamik des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufs, die als Grundlage für Modelle dienen können, die für Klimaprognosen verwendet werden.“

Die Arbeit unterstreicht die Nützlichkeit von Radiokarbonmessungen, um die Komplexität der Biosphäre zu entschlüsseln. Zu den Autoren der Studie gehört die deutsche Physikerin Ingeborg Levin, eine Pionierin der Radiokarbon- und Atmosphärenforschung, die leider im Februar verstarb.