Pflanzenwachstum

Der Klimawandel hat einen direkten Einfluss auf das Wachstum von Ackerkulturen wie Weizen, Mais oder Rapps. Durch steigende Temperaturen und veränderte Niederschlagsmuster kann das Wachstum von Pflanzen gestört werden. Höhere Temperaturen können beispielsweise dazu führen, dass Pflanzen schneller reifen, was die Erträge verringern kann, da die Pflanzen nicht genug Zeit haben, sich vollständig zu entwickeln. Andererseits können extreme Wetterereignisse wie Dürren oder Überschwemmungen die Nahrungsmittelproduktion zusätzlich gefährden.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Veränderung der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre. Mehr CO₂ könnte zwar das Pflanzenwachstum fördern, doch dieser Effekt wird oft durch andere klimatische Veränderungen wie Wasserknappheit oder extreme Hitze ausgeglichen, die das Wachstum negativ beeinflussen.

Insgesamt kann der Klimawandel also zu Ernteeinbußen und unsicherer Nahrungsmittelversorgung führen, insbesondere in Regionen, die stark auf Landwirtschaft angewiesen sind. Anpassungen wie die Entwicklung robusterer Pflanzensorten oder eine effizientere Nutzung von Wasserressourcen sind wichtig, um die negativen Auswirkungen abzumildern.

Exkurs Kohlenstoffdioxid und C3- und C4-Pflazen

C3-Pflanzen können durch höhere Kohlenstoffdioxidkonzentrationen in der Atmosphäre ihre Photosynthesenrate optomieren. Dementsprechend kann sich die CO2-Konzentrationserhöhung im Zuge des Klimawandels positiv auf das Pflanzenwachstum auswirken. Mittels sogenannter FACE-Experimente (Free Air Carbon Dioxide Enrichment) konnte bei verschiedenen Kulturarten nachgewiesen werden, dass sich die Photosyntheserate, gemessen an der oberirdischen Biomasseproduktion, durch eine Erhöhung der CO2-Konzentration von 350 auf 550 ppm steigert.

C4-Pflanzen weisen bei momentanen Kohlenstoffdioxidkonzentrationen in der Atmosphäre bereits maximale Photosyntheseraten auf und auch die Wassernutzungseffizienz ist vergleichsweise hoch. Dementsprechend ist durch einen weiteren Anstieg der Kohlenstoffdioxidkonzentration kein oder ein nur sehr gering ausgeprägter CO2-Düngeeffekt zu erwarten. Mittels vergleichender Experimente können indirekte Verbesserungen durch steigende CO2-Konzentrationen festgestellt werden. Bei C4-Pflanzen bleibt die Trockenmassebildung auch bei geringer Wasserverfügbarkeit und steigenden CO2-Konzentrationen hoch. Der Ertrag sinkt, die gute Wassernutzungseffizienz der C4-Pflanzen gleicht dies jedoch aus. Bei C3-Pflanzen können dagegen eindeutige Reaktionen auf trockene Wachstumsbedingungen nachgewiesen werden.

Allerdings ist die Kohlenstoffdioxidkonzentration nur einer von vielen Faktoren, die die Effizienz der Photosynthese bestimmen. Die Verfügbarkeit von Stickstoff ist ebenfalls von Bedeutung. Dieser wird über Ammonium (NH4+) und Nitrat (NO3-) aus dem Boden aufgenommen. Die Ionen stehen jedoch nur begrenzt zur Verfügung und liegen zudem aufgrund ihrer hydrophilen Eigenschaften gelöst im Bodenwasser vor, weswegen die Gefahr der horizontalen Verlagerung und Auswaschung hoch ist. Da sich die Stickstoffverfügbarkeit im Boden unabhängig von der Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Atmosphäre entwickelt, ist das Potential des CO2-Düngeeffekts begrenzt.