Forscher der North Carolina State University haben Satellitenbilder und Feldsensoren verwendet, um weltweite Veränderungen des Pflanzenblattwachstums aufgrund der globalen Erwärmung abzuschätzen. Die Forscher fanden heraus, dass Änderungen in der „Ergrünung“ oder der Menge an Blättern, die Pflanzen produzieren können, eine bedeutende Rolle dabei spielen, wie viel Kohlendioxid Pflanzen aufnehmen und speichern.
„Während wir daran arbeiten, das zukünftige Klima vorherzusehen, ist eine große Frage: Was wird mit der Vegetation passieren, einem der größten Kohlenstoffspeicher der Erde?“ sagte Co-Autor der Studie Josh Gray, außerordentlicher Professor für Forstwirtschaft und Umweltressourcen an der NC State.
„Wir wissen, dass die Temperaturen steigen und die Vegetationsperiode an den meisten Orten länger sein wird, aber es gibt viele Unbekannte darüber, wie sich das darauf auswirken wird, wie Kohlenstoff zwischen Pflanzen und der Atmosphäre zirkuliert. Unsere neuen Ergebnisse ermöglichen es uns, zuversichtlicher zu sein, was.“ diese Änderungen werden sein.“
Neben der Änderung des Zeitpunkts und der Länge der Jahreszeiten hat der Klimawandel laut Gray in einigen Gebieten auch zu neuem Pflanzenwachstum geführt. Klimaveränderungen könnten jedoch auch zu dem beitragen, was sie als „Bräunung“ bezeichnen. Darüber hinaus sagte Gray, dass höhere Temperaturen die Photosynthese von Pflanzen stören können.
Eine große offene Frage für Klimaforscher ist, wie sich Änderungen in der Saisonlänge und „Ergrünung“ versus „Bräunung“ darauf auswirken werden, wie viel Kohlendioxid Pflanzen weltweit aus der Atmosphäre aufnehmen werden. Dies ist besonders wichtig, da Kohlendioxid ein Treibhausgas ist, das zum globalen Klimawandel beiträgt.
„Ein früherer Frühling könnte für die Pflanzenproduktivität gut sein, da die Kohlenstoffaufnahme länger dauert“, sagte der Erstautor der Studie, Xiaojie Gao, ein Doktorand am Center for Geospatial Analytics des Staates NC. „Ein längerer Herbst könnte die Situation jedoch verschlimmern. Im Herbst neigen Pflanzen dazu, Kohlenstoff abzugeben.“
In der Studie veröffentlicht in Globale biogeochemische Kreisläufewollten die Forscher die Rolle der Länge der Vegetationsperiode sowie der Anzahl der Blätter, die Pflanzen produzieren, bei der Kohlenstoffaufnahme verstehen. Dazu verwendeten sie von 2000 bis 2014 Satellitenmessungen von Infrarotlicht, um die Biomasse von Pflanzenblättern zu messen. Pflanzen können Infrarotlicht nicht für die Photosynthese nutzen, also reflektieren sie es.
„Gesunde grüne Blätter sind so etwas wie Infrarotspiegel“, sagte Grey. „Also sehen sie für Satelliten in diesen Wellenlängen wirklich ‚hell‘ aus. Mit ein paar Tricks können wir einen Index berechnen, der die Kombination aus der Helligkeit eines Ortes in Infrarot- und Rotwellenlängen und der Anzahl der Blätter in einem entspricht Ort.“
Darüber hinaus haben die Forscher mit Sensoren an Türmen im Feld den Austausch von Kohlendioxid zwischen Pflanzen und der Luft gemessen, um zu berechnen, wie viel Kohlenstoff Pflanzen jedes Jahr während der Photosynthese aus der Atmosphäre entfernen.
Sie fanden heraus, dass die Menge an Blattbiomasse oder die Menge an Blättern, die Pflanzen in einem Jahr produzieren, einen größeren Einfluss auf die Nettokohlenstoffaufnahme hat als Änderungen in der Länge der Vegetationsperiode.
„Es gibt einige Orte, an denen wir mehr Blätter haben als früher, besonders in den höheren Breiten“, sagte Gray. „Es gibt auch einige Orte, an denen der Frühling früher und der Herbst spät kommen könnte. Diese Veränderungen wirken sich alle auf die Menge der stattfindenden Photosynthese aus, aber die Menge der Blätter, die Pflanzen produzieren, hat eine stärkere Assoziation mit der Kohlenstoffaufnahme als.“ Änderungen in der Länge der Vegetationsperiode. Mit anderen Worten, wir fanden heraus, dass Ökologisierungstrends Pfund für Pfund wichtiger waren als eine Verlängerung der Vegetationsperiode für die Kohlenstoffaufnahme.“
Gray sagte, dass ihre Ergebnisse auch darauf hindeuten, dass Satellitenbilder ein hilfreiches Werkzeug sein könnten, um Veränderungen im Pflanzenwachstum und Veränderungen im Kohlenstoffkreislauf im Zuge des Klimawandels zu verfolgen. Darüber hinaus sollten ihre Ergebnisse zukünftige Vorhersagen über die zukünftige Rolle von Pflanzen bei der Kohlenstoffbindung treffen.
„Wird die Vegetation auf der ganzen Welt produktiver werden? Dieser Teil des CO2-Budgets weist ziemlich große Fehlerbalken auf“, sagte Gray. „Wir glauben, dass wir diese Informationen in Zukunft nutzen können, um sicherer zu sein, wie diese Änderungen aussehen könnten.“
Mehr Informationen:
Xiaojie Gao et al., Beobachtungen der Phänologie der Landoberfläche durch Satelliten zeigen, dass die maximale Blattgrünheit eher mit der globalen Vegetationsproduktivität als mit der Länge der Vegetationsperiode verbunden ist, Globale biogeochemische Kreisläufe (2023). DOI: 10.1029/2022GB007462