Mehr CO2 in der Atmosphäre: Pflanzen wachsen schneller und benötigen weniger Wasser

15. Dezember 2009 | Von | Kategorie: Blog, Wissenschaft

PrevTI-Logo-petrol_web_dessemitteilung des Johann Heinrich von Thünen-Instituts vom 10. Dezember 2009 – Mit Dank an Leser Revolverman für den Hinweis.

Die stetig steigende Konzentration des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre ist nicht nur einer der Hauptfaktoren für den Klimawandel – das Gas dient auch als unverzichtbarer Baustein für die Photosynthese der Pflanzen und ist damit Grundlage allen Lebens. Damit berührt der CO2-Anstieg auch unmittelbar Fragen der Ernährung: Wie reagieren Kulturpflanzen wie Weizen, Kartoffeln oder Mais, wenn ihnen mehr CO2 zur Verfügung steht? Fördert das ihr Wachstum, haben wir bessere Ernten zu erwarten und wie beeinflusst die CO2-reichere Umgebungsluft den Wasserbedarf der Pflanzen? Wissenschaftler des Johann Heinrich von Thünen-Instituts (vTI) in Braunschweig können auf einige dieser Fragen jetzt Antworten geben.

Die Arbeitsgruppe um Professor Hans-Joachim Weigel vom vTI-Institut für Biodiversität konnte auf Erkenntnisse aus der Fachliteratur aufbauen, nach denen in Laborversuchen die meisten unserer Kulturpflanzen eine höhere Photosyntheserate und ein verstärktes Wachstum zeigen, wenn sie mehr CO2 zur Verfügung haben. Einige Pflanzenarten konnten unter diesen Bedingungen auch das vorhandene Wasser besser ausnutzen – ein wichtiger Gesichtspunkt, da in unseren Breiten künftig längere Trockenperioden während des Sommers erwartet werden. Unbekannt war bis jetzt aber, wie die Pflanzen unter realen landwirtschaftlichen Anbaubedingungen auf das erhöhte CO2-Angebot in der Atmosphäre und auf verminderte Niederschläge reagieren.

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Luftaufnahme eines FACE-Versuchsrings in einem Weizenfeld auf dem Gelände des von Thünen-Instituts in Braunschweig. Durch die Düsen in den schwarzen senkrechten Röhren wird CO2 in die Kreisfläche geblasen (Quelle: vTI/BD)

Um hier zu belastbaren Aussagen zu kommen, errichteten Weigel und sein Team auf einem Versuchsfeld des von Thünen-Instituts in Braunschweig eine europaweit einmalige CO2-Anreicherungsanlage, mit der die zukünftigen Konzentrationen dieses Gases in der Atmosphäre sowie unterschiedliche Trockenheitsbedingungen direkt im Freiland simuliert werden können. In dieser sogenannten FACE-Anlage (Free Air Carbon Dioxide Enrichment) wird mithilfe von ringförmig angeordneten Düsen eine Kreisfläche mit einem Durchmesser von 20 Metern computergesteuert so mit CO2 begast, dass sich im Bereich der Pflanzen eine Atmosphäre mit rund 550 ppm (parts per million) Kohlendioxid einstellte. Das entspricht den Verhältnissen, wie sie für das Jahr 2050 erwartet werden. Auf dem Rest des Feldes beträgt die CO2-Konzentration in der Luft 385 ppm, das ist der heute überall anzutreffende Wert.

In mehrjährigen Versuchen mit der Fruchtfolge Gerste, Weizen und Zuckerrüben konnten die vTI-Forscher zeigen, dass die Pflanzen in der CO2-angereicherten Fläche 10 – 15 % mehr Biomasse bilden und dass die Pflanzen dabei je nach

Das Infrarotbild macht deutlich: Im Inneren des Kreises ist es wärmer als im übrigen Feld. Grund ist, dass dort die Weizenpflanzen über ihre Spaltöffnungen weniger Wasser abgeben und daher weniger verdunstet. (Quelle: vTI/BD)

Das Infrarotbild macht deutlich: Im Inneren des Kreises ist es wärmer als im übrigen Feld. Grund ist, dass dort die Weizenpflanzen über ihre Spaltöffnungen weniger Wasser abgeben und daher weniger verdunstet. (Quelle: vTI/BD)

Versuchsjahr 5 – 20 % weniger Wasser über ihre Spaltöffnungen in die Umgebungsluft abgaben, das heißt ihre Transpiration reduzierten. Während der CO2-Anreicherung erhöhte sich auch die Bodenfeuchte unter diesen Beständen. Das bedeutet: Diese Pflanzen können das ihnen zur Verfügung stehende Wasser effizienter nutzen.

In einem anschließenden zweijährigen Versuch mit Energiemais, der sich durch schnelles Wachstum bei hohen Temperaturen auszeichnet, wurden erstmals unter Feldbedingungen gezielt die Wechselwirkungen zwischen Trockenstress (erzeugt durch eine Regenausschlussvorrichtung) und einer gleichzeitig erhöhten CO2-Konzentration untersucht. Die Maispflanzen reagierten auf den simulierten Trockenstress unter heutigen CO2-Bedingungen mit einem Wachstumsverlust (oberirdische Biomasse) von rund 28 %. Unter der CO2-angereicherten Atmosphäre war das Wachstum allerdings „nur“ um ca. 11 % erniedrigt, der Trockenstresseffekt wurde also erheblich kompensiert.

„Die Ergebnisse sind Beispiele für Rückkoppelungseffekte, die bei der Klimafolgenabschätzung beachtet werden müssen“, erläutert Weigel. In den kommenden zwei Jahren will seine Arbeitsgruppe die Versuche zur Kombinationswirkung von Trockenstress und erhöhter CO2-Konzentration unter dem Aspekt der Nutzung der genetischen Vielfalt mit verschiedenen Sorten von Sorghum-Hirse, ebenfalls eine Energiepflanze, fortsetzen. Die hierbei erzielten Ergebnisse sollen im Rahmen eines Verbundprojektes in die züchterische Optimierung von Sorghum-Hirse einfließen.

Johann Heinrich von Thünen-Institut

Agrar heute – Kohlendioxid lässt Feldpflanzen schneller wachsen

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3 Kommentare
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  1. sehr schön das sie den gepostet link von mir verwendet haben.
    so etwas kommt nicht sehr oft vor. wurde bei ard/zdf und ntv ignoriert mit diesem beitrag. wiedema……
    vielen dank für die blumen oben im gepostet artikel von ihnen. :)
    ich lese ihren blog jeden tag seit dem diese geschichte mit dem daten an die öffentlichkeit getreten sind.
    ich mus sagen ich hab jetzt fast alle artikel ihres blogs durch und an ihre art bericht zu erstatten könnte sich so mancher schmierfink von den öfentlichen eine scheibe abschneiden.
    ich wünsche dem blogbetreiber und allen lesern frohe weihnachten und nen guten rutsch. auch wen die lügerei von hohen stellen erst ma weitergehen wird.

    mfg

    ps: falls sie mich per email anschreiben wollten und dies nicht funtkioniert hat lag das an meiner fake email adresse. habe heute die richtige oben eingegeben. :)

    pps: sicher ist sicher :)

  2. @ Revolverman

    Vielen Dank für die netten Worte. Und wenn Sie mal wieder etwas berichtenswertes im Internet entdecken, berichten Sie hier in der Kommentarfunktion darüber.

    Ihnen auch eine frohes Fest und einen Guten Rutsch ins neue Jahr.

    MfG
    Rudolf Kipp

  3. @ Revolvermann:

    Vielen Dank für das Lob und auch von mir die besten Wünsche zu Weihnachten und für das neue Jahr.

    Zum Thema paßt auch ein aktueller Artikel bei Anthony Watts.

    Und auch hier gilt, wie so oft: Wer wissenschaftlich denken kann und die Bereitschaft mitbringt, sich ein wenig über den Stoffwechsel bei Pflanzen kundig zu machen, für den kommen diese Ergebnisse nicht überraschend.

    Erneut sagt ein Teilnehmer den Weltuntergang ab. Nämlich ein großer Teil der Flora.

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