Da die Temperaturen in weiten Teilen Südkaliforniens diese Woche die dreistellige Marke überschreiten, sind wir mehr denn je auf Pflanzen angewiesen, um uns draußen abzukühlen. Aber die Pflanzen bekommen kaum eine Pause von der unerbittlichen Sonne.
Wie begründet sind die Befürchtungen, dass eine unserer wichtigsten Schattenquellen die Hitzewelle nicht übersteht? Drei Experten der Fakultät der UC Riverside äußern sich zu den Auswirkungen des Wetters auf unsere Flora.
Warum sollten die Menschen darüber nachdenken, was während einer Hitzewelle mit Pflanzen passiert?
Amir Verdi, außerordentlicher Professor für landwirtschaftliches und städtisches Wassermanagement: Es gibt drei Hauptmechanismen, durch die städtisches Grün zur Abkühlung der Umwelt beiträgt: Es spendet Schatten, reflektiert Sonnenlicht und nutzt Energie für die Transpiration, die sonst die Lufttemperatur erhöhen würde. Transpiration ist der Prozess, bei dem Pflanzen Wasserdampf durch Öffnungen, sogenannte Stomata, in ihren Blättern abgeben.
Pflanzen können den städtischen Wärmeinseleffekt, der dazu führt, dass in Städten viel höhere Temperaturen herrschen als in den umliegenden ländlichen Gebieten, jedoch nur begrenzt abmildern. Daher sollten die Menschen während Hitzewellen sehr vorsichtig sein, da extreme Hitze erhebliche gesundheitliche Probleme verursachen kann.
Wenn es draußen beispielsweise 40 Grad Celsius sind, wie hoch ist dann die Temperatur unserer Pflanzendächer? Haben sie die gleiche Temperatur wie die Luft?
Verdi: Unsere Daten zeigen, dass die Temperatur im Kronendach von Pflanzen, die nicht bewässert werden oder über längere Zeit Wasser sparen, höher ist als die Lufttemperatur, insbesondere um die Mittagszeit. Das liegt daran, dass die Transpiration der primäre Kühlmechanismus für Pflanzen ist, die in ihrer Wurzelzone leicht verfügbares Wasser benötigen.
Wir verfügen jedoch auch über Daten, die darauf hinweisen, dass die Kronentemperatur je nach Pflanzenart unterschiedlich ist. Viele unserer Daten stammen von Bodendeckern und Rasengräsern. Bäume hingegen sind anders, da sie Schatten spenden, was ihr wichtigster Kühlmechanismus ist.
Wie hoch sind die Chancen, dass die meisten unserer grünen Landschaften diese Woche überstehen?
Verdi: Grundsätzlich gilt: Wenn bewässerte Landschaftspflanzen ausreichend Wasser erhalten, um ihren Bedarf zu decken, sollten sie Hitzewellen überstehen können.
Können Sie einige Unterschiede zwischen Luft- und Oberflächentemperaturen erklären und warum dieser Unterschied wichtig ist?
Darrel Jenerette, Professor am Institut für Botanik und Pflanzenwissenschaften und Direktor des Zentrums für Naturschutzbiologie der UCR: Die Oberflächentemperatur wird radiometrisch gemessen – im Grunde mit einem Infrarotthermometer. Sie wird von Handgeräten, Drohnenkameras, Flugzeugen und Satelliten gemessen. Es handelt sich um eine Messung der äußeren Schicht eines Materials: Dächer von Gebäuden, die oberste Erdschicht oder freiliegende Blätter. Die Lufttemperatur wird in einer Höhe von 2 Metern über dem Boden gemessen.
Für Pflanzen ist dies wichtig, da die Kenntnis der Oberflächentemperatur ein gutes Maß für das tatsächliche Blatt ist und Auswirkungen auf die Photosynthese sowie den Wasserverlust hat. Ein höherer Wasserverlust durch die Stomata kühlt die Blätter ab. Auch für Menschen ist es wichtig, die Oberflächentemperaturen zu kennen, da sie ein Indikator für die gesamte thermische Umgebung sind und einen Einfluss auf die gesamte Wärmebelastung eines Menschen haben.
Im Vergleich zur Lufttemperatur ist die Oberflächentemperatur räumlich und zeitlich variabler. Für beide gibt es eine Menge laufender Forschung, die versucht herauszufinden, wie sich die thermische Umgebung auf Menschen auswirkt. Es ist nicht überraschend, dass es kompliziert ist, aber egal, wie man es misst, über 100 °F ist heiß.
Bei extremer Hitze bleiben wir drinnen. Was passiert mit Pflanzen, die das nicht können?
Francesca Hopkins, außerordentliche Professorin für Klimawandel und Nachhaltigkeit: Irgendwann werden Pflanzen einfach aufhören zu wachsen. Das hängt von der Pflanzenart ab und davon, woran sie gewöhnt sind. Aber man kann mit Sicherheit sagen, dass viele Pflanzen bei 40 °C aufhören zu wachsen. An verschiedenen Wendepunkten schließen Pflanzen ihre Stomata und stellen die Photosynthese ein. Sie versuchen, Wasser zu speichern, damit sie ihre Energie nicht für etwas anderes verwenden.
Bei extremer Hitze nimmt die Verdunstung zu und die Dinge trocknen aus. Dieser Anstieg ist nicht linear. Er ist exponentiell.