CO2 treibt einen stillen Wandel in afrikanischen Savannen an

Steigendes Kohlendioxid scheint afrikanische Savannen umzubauen

Eine neue Studie unter Leitung von Forschern der University of Sheffield argumentiert, dass steigendes atmosphärisches Kohlendioxid mehr tut, als nur den Planeten zu erwärmen. In Afrikas wasserbegrenzten Savannen deutet die Forschung darauf hin, dass es auch das Wachstum von Gräsern verstärkt und damit Ökosysteme verändert, die ohnehin im Zentrum der Debatten über Biodiversität, Feuer und Klimaanpassungsfähigkeit stehen.

Die in Nature veröffentlichte Arbeit konzentriert sich auf eine der weitverbreitetsten Landschaften der Erde. Afrikanische Savannen bedecken etwa die Hälfte der Landfläche des Kontinents und tragen Wildtiere, Nutztiere, menschliche Lebensgrundlagen und große Kohlenstoffspeicher. Über Jahrzehnte behandelten Wissenschaftler die dominierenden C4-Gräser in diesen Regionen im Allgemeinen als relativ unempfindlich gegenüber höherem Kohlendioxid, weil ihr Photosynthesesystem in heißen, lichtreichen Umgebungen bereits sehr effizient ist.

Diese Studie stellt diese Annahme in Frage. Nach Angaben der Forschenden kann erhöhtes Kohlendioxid Wildgräsern der Savanne helfen, den Wasserverlust über ihre Blätter zu verringern. Unter trockenen Bedingungen ermöglicht dieser Wasserspareffekt ihnen, die Photosynthese aufrechtzuerhalten und weiterhin oberirdische Biomasse zu produzieren, selbst wenn die Feuchtigkeit begrenzt ist.

Warum die Erkenntnis wichtig ist

Die Bedeutung des Ergebnisses liegt darin, wo es sichtbar wird: nicht nur in einem Gewächshaus oder auf einer kurzfristigen Versuchsfläche, sondern in einem langen Beobachtungszeitraum, der mit einem großen realen Savannenökosystem verbunden ist. Das Team kombinierte Ergebnisse aus 70 Kohlendioxid-Experimenten mit einem 32-jährigen Datensatz zur Grasproduktion von 533 Standorten im Kruger-Nationalpark in Südafrika.

Das Muster war auffällig. Laut der Studie stieg die Grasproduktion im Park zwischen 1989 und 2021 um 28 %. Die Forschenden prüften, ob andere Erklärungen für diesen Anstieg verantwortlich sein könnten, darunter Niederschlag, Temperatur, Beweidungsdruck, Feuer, Stickstoffverschmutzung und Verschiebungen in der Grasarten-Zusammensetzung. Der Artikel sagt, dass keiner dieser Faktoren den Anstieg vollständig erklärte. Stattdessen stimmte der Trend am stärksten mit dem Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids im selben Zeitraum überein.

Das bedeutet nicht, dass Kohlendioxid die einzige Kraft ist, die auf Savannen wirkt, oder dass jedes Grasland identisch reagieren wird. Es bedeutet aber, dass eine langjährige ökologische Annahme überarbeitet werden muss. Wenn C4-Gräser in trockenen Savannen stärker von höherem Kohlendioxid profitieren als bislang gedacht, dann könnten Prognosen für künftige Vegetation, Feuerverhalten und Kohlenstoffkreisläufe aktualisiert werden müssen.

Eine Geschichte von Wasser ebenso wie von Kohlenstoff

Der in der Studie beschriebene Mechanismus ist wichtig, weil er die Frage neu rahmt. Höheres Kohlendioxid scheint Gräsern nicht einfach in allen Situationen grundsätzlich bessere Photosynthese zu verleihen, sondern ihnen zu helfen, Wasser zu sparen. In wasserarmen Umgebungen kann das entscheidend sein.

Unter trockenen Bedingungen stehen Pflanzen vor einem ständigen Zielkonflikt. Sie müssen Blattporen öffnen, um Kohlendioxid aufzunehmen, verlieren dabei aber auch Wasser. Wenn mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre verfügbar ist, können Gräser die Kohlenstoffaufnahme aufrechterhalten und gleichzeitig weniger Wasser verlieren. Die praktische Folge sind geringerer Trockenstress und anhaltenderes Wachstum in Perioden, in denen Wasser die Produktion sonst begrenzen würde.

Das erklärt, warum die Ergebnisse für afrikanische Savannen besonders relevant sind. Diese Systeme werden nicht nur durch Temperatur und Sonnenlicht geprägt, sondern auch durch stark schwankende Niederschläge. Eine Veränderung, die Gräsern erlaubt, länger produktiv zu bleiben oder sich unter trockenen Bedingungen wirksamer zu erholen, könnte sich durch die gesamte Landschaft ziehen.

Folgen für Feuer, Wildtiere und den Kohlenstoffkreislauf

Mehr Graswachstum bedeutet nicht einfach grünere Landschaften. In Savannen ist Gras Brennstoff. Wenn sich Biomasse schneller oder gleichmäßiger ansammelt, könnte sich das Feuerverhalten in Häufigkeit, Intensität, Zeitpunkt oder räumlicher Ausbreitung verändern. Das ist wichtig für Naturschutzmanagement, ländliche Gemeinschaften und Arten, die an bestimmte Feuerregime angepasst sind.

Auch die Auswirkungen auf Wildtiere könnten erheblich sein. Savannen werden durch das Gleichgewicht zwischen Gräsern, Bäumen, Pflanzenfressern und Feuer strukturiert. Mehr Gras kann Weidemuster, Nahrungskonkurrenz und die Habitatqualität für Tiere beeinflussen, die auf offene Grasflächen oder auf Mosaike aus verbranntem und unverbrenntem Gelände angewiesen sind.

Die Forschung weist auch auf Folgen für den globalen Kohlenstoffkreislauf hin. Savannen werden in Klimadiskussionen oft weniger beachtet als tropische Wälder, doch ihre schiere Fläche macht sie enorm wichtig. Wenn steigendes Kohlendioxid die Grasproduktion in diesen Landschaften erhöht, könnte sich dadurch verändern, wie Kohlenstoff zwischen Atmosphäre, Pflanzen, Böden und Feuereissionen zirkuliert.

Gleichzeitig führt mehr Biomasse nicht automatisch zu langfristiger Kohlenstoffspeicherung. In feuergefährdeten Systemen kann ein Teil dieses zusätzlichen Pflanzenmaterials durch Verbrennen rasch wieder in die Atmosphäre gelangen. Diese Spannung ist einer der Gründe, warum die Studie über die Pflanzenökologie hinaus Aufmerksamkeit erregen dürfte.

Was sich für die Klimawissenschaft ändert

Der größere Beitrag der Studie ist ebenso methodisch wie ökologisch. Indem experimentelle Evidenz mit jahrzehntelangen Feldmessungen an Hunderten von Standorten verknüpft wird, stärken die Forschenden die Annahme, dass ein atmosphärischer Trend bereits messbare Effekte auf Landschaftsebene erzeugt.

Die Klimaforschung ringt oft mit der Lücke zwischen kontrollierten Experimenten und komplexen Ökosystemen. Diese Arbeit verkleinert diese Lücke. Sie legt nahe, dass die Düngeeffekte von Kohlendioxid in wasserbegrenzten Graslandsystemen nicht einfach ignoriert werden sollten, nur weil die Pflanzen den C4-Weg nutzen. Die Wechselwirkung zwischen Kohlendioxid und Trockenheitsphysiologie könnte wichtiger sein, als frühere Modelle angenommen haben.

Das wirft praktische Fragen für Landmanager und politische Entscheidungsträger auf. Wenn künftige Savannen mehr Grasbrennstoff tragen, muss sich die Brandvorsorge womöglich anpassen. Wenn sich die Vegetationsdynamik verschiebt, könnten sich auch Wildtiermanagementpläne ändern müssen. Und wenn Erdsystemmodelle die Reaktion von Gräsern in diesen Regionen unterschätzt haben, könnten Prognosen regionaler und globaler Rückkopplungen revidiert werden müssen.

Kurz gesagt, die Studie zeichnet ein Bild des Wandels, das zugleich subtil und folgenreich ist. Steigendes Kohlendioxid erwärmt nicht nur die Atmosphäre; in zumindest einigen der größten Trockenökosysteme der Welt könnte es bereits neu verdrahten, wie Pflanzen Wasser nutzen, wie Landschaften Brennstoff ansammeln und wie Savannen im großen Maßstab funktionieren.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von Phys.org. Den Originalartikel lesen.