Bedingt eine höhere Konzentration von CO2 ein höheres Pflanzenwachstum?

death-valley-89261_1920

Das Leben einer Pflanze ist hart. Sie steht ständig zwischen Verdursten und Verhungern. Und dabei kann die Pflanze weder bei Hitze weglaufen und sich etwas zu trinken suchen. Bei der Betrachtung der Bruttogleichung der Photosynthese wird das Problem deutlich:

6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2

Zur Herstellung von Photosynthese Produkten wie Zucker werden sowohl Kohlenstoffdioxid als auch Wasser benötigt. Das Wasser wird in den Wurzeln aufgenommen und durch einen Sog zu den Blättern transportiert. Der Sog ist eine Folge der Verdunstung an den Spaltöffnungen der Blätter, die Stomata, aufgenommen. Das ständige Verdunsten des Wassers an den Stomata führt zu der benötigten Wasseraufnahme. Gleichzeitig gelangt bei dem Öffnen der Spaltöffnungen das benötigte CO2 in die Blätter, wo es mit dem Enzym Rubisco fixiert werden kann und in weiteren Reaktionen zu Zucker Photosynthese Produkten umgewandelt werden kann. Diese Funktionsweise der Pflanzen bedingt den ständigen Durst der Pflanzen.

Durch das Verbrennen von fossilen Energieträgern wie Erdöl, Erdgas und Kohle gelangt mehr Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre. Aus pflanzlicher Sicht könnte jetzt gedacht werden, dass jetzt endlich das Buffet vergrößert wird und das mühsame Fixieren von Kohlenstoffdioxid vereinfacht werden würde. Vor der Industrialisierung war der die Konzentration von Kohlenstoffdioxid nur 290ppm. Aktuell ist er bei etwa 400 ppm und könnte im Laufe dieses Jahrhunderts auf über 500 ppm steigen. Endlich wird der Weg zum Essen einfacher, besonders für Pflanzen, die bei Hungerattacken eben nicht schnell zum Kühlschrank laufen können. Doch bei Pflanzen hängen trinken und essen unmittelbar zusammen. Sie können ebenso wenig schnell mal etwas zu trinken holen gehen. Sie haben Wurzeln geschlagen und sind fixiert. Erhöhte Nahrungsaufnahme bedeutet gleichzeitig erhöhten Wasserbedarf. Gerade bei unserem Extremsommer 2018 konnten wir erleben, dass Hitze oft einhergeht mit Trockenheit. Doch solche Extremsommer werden sich in näherer Zukunft häufen. Während aktuell 16% der Deutschen einen von Mensch mitverursachten Klimawandel anzweifeln und damit 97% der Wissenschaftler widersprechen, wartet die Natur nicht auf einen Gesinnungswandel.

Häufig argumentieren die Klimaskeptiker, dass hauptsächlich die Sonne mit ihren 11,1 Jahreszyklen, den Schwabezyklen, hierfür verantwortlich sind. Sollte die Vermutung stimmen, sollte in einer Langzeitstudie von 11 Jahren sich die Temperaturen Schwankungen gegen Null herausmitteln und damit sich als unabhängig von der CO2-Konzentration erweisen. In einer 2015 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie konnte Wissenschaftler beweisen, dass die Absorption von Infrarotstrahlen des Sonnenlichts, auf den natürlichen Treibhauseffekt beruht durch erhöhte CO2-Konzentration verstärkt wird. Gemessen wurde die CO2 Konzentration und die Energie unter freien Himmeln an zwei verschiedenen Orten in Abhängigkeit der Zeit. Innerhalb der 11 Jahre ist die Energie um 0,2 Watt pro Quadratmeter.

Dies sollte doch ebenfalls den Pflanzen entgegen kommen. Bei der Photosynthese werden aus den energiearmen Stoffen Wasser und CO2 die energiereicheren Stoffe Zucker und Sauerstoff. Doch eben genau dafür benötigen die Pflanzen mehr Wasser, welches bei langanhaltenden Trockenzeiten zum limitierenden Faktor wird. Das Wachstum von Pflanzen ist abhängig von der knappsten Ressource. Der Faktor, welcher am knappsten vorhanden ist, bestimmt das Wachstum. Veranschaulichen lässt sich dieses Phänomen mit dem Gesetz des Minimums. Eine Tonne mit unterschiedlich langen Dauben lässt sich nur bis zur Höhe der kürzesten Daube füllen. Selbst wenn wir das schwerwiegende Wasserproblem in den Griff bekommen sollten, müssen wir bedenken, dass eine Pflanze wie der Mensch nicht nur vom Brot alleine lebt. Die Pflanze benötigt neben Wasser und CO2 auch andere Nährelemente wie Stickstoff, Phosphor, Kalium, Schwefel, Calcium und Magnesium. Zusätzlich wird eine Reihe von weiteren Mikronährelementen benötigt. Nur durch das Anheben des wachstumsbegrenzenden Faktors kann das Wachstum erhöht werden. Aber selbst dieses Wachstum hat Grenzen. Bei der Fixierung von CO2 werden verschiedene Enzyme benötigt, welche nur bis zu einer bestimmten Temperatur funktionieren. Das Optimum dieser Enzyme liegt zwischen 30-35°C. Sollte es wärmer werden, wird die Photosynthese Rate wieder sinken und damit ebenfalls das Wachstum.

Bei der ganzen Betrachtung wurde bisher nur der Einfluss von CO2 auf Landpflanzen betrachtet. Dabei sollte nicht vergessen werden, dass auch im Wasser Photosynthese betrieben wird und dass unser Planet zu etwa ⅔ von Wasser bedeckt ist. Im Wasser ist die CO2-Konzentration 1000x höher als auf dem Land. Aktuell ist das Meer gesättigt an Kohlenstoffdioxid. Die Fähigkeit Gase zu lösen wird mit erhöhter Temperatur der Flüssigkeiten geringer. Wenn durch den Klimawandel die durchschnittliche Temperatur wärmer wird, sinkt die Menge der gelösten Gase, wie CO2. Damit wird die Energie höher, sodass sich der Planet noch weiter aufheizt. Uns laufen die Ausreden davon, und ihnen die Zeit.

Werbeanzeigen

10 Kommentare zu „Bedingt eine höhere Konzentration von CO2 ein höheres Pflanzenwachstum?

Gib deinen ab

  1. Interessante These, aber ich glaube da nicht dran. Früher gab es auch schon CO2, das ist vollkommen ungiftig, sonst würden wir es ja nicht in unser Mineralwasser tun. Stört im Meer auch nicht.

    Liken

    1. Die Dosis macht das Gift. Von der Dosis, dass CO2 giftig ist, sind wir zum Glück auch noch entfernt, aber es hat trotzdem negative Auswirkungen auf das Klima. Und die interessante These wurde ebenfalls mit wissenschaftlichen Versuchen untersucht. Für Photosynthese wird eben auch Wasser benötigt.

      Liken

        1. Es geht um das Klima. Und hierbei hat CO2 einen erheblichen Einfluss. Die Mengen, die der Mensch ausatmet sind hierbei allerdings zu vernachlässigen. Höchst problematisch ist das Verbrennen von fossilen Energieträgern und der Konsum von tierischen Produkten.

          Liken

  2. Danke für deine „Fleißarbeit“: man kann nicht oft genug auf die Komplexität des Themas hinweisen, das keine einfachen Antworten zulässt und letztlich nur über das Verständnis komplexer physikalisch-chemischer und ökologischer Prozesse beackert werden kann. Es ist nicht ausgeschlossen, dass mehr CO2 in der Atmosphäre gewisse Segmente der Flora zu mehr Wachstum anregt, somit mehr CO2-Bindung bewirkt. Schließlich wird in Glashauskulturen bewusst CO2 angereichert. Aber dein Hinweis ist richtig: funktioniert nur bei reichlich Wasserverfügbarkeit. Und Wasser ist womöglich der limitierende Faktor. Insbesondere wenn wir die Agrarkulturen betrachten: die gesamte Landwirtschaft funktioniert ertragreich nur in einem sehr engen Korridor von Temperatur und Wasserverfügbarkeit, viel enger, als wenn man alle Vegetationsformationen betrachtet. Also gilt auch hier: die Erde kann sich immer helfen, nur die menschliche Zivilisation ist anfällig. Dazu kommt, dass wir immer noch viel zu wenig darüber wissen, wie abhängig wir von der Existenz anderer Arten und möglicher Symbiosen zwischen ihnen sind. Viele kennen wir, noch viel mehr kennen oder verstehen wir noch nicht. Diese Komplexität ist so unglaublich umfangreich, dass wir eher dazu tendieren, einfache technische Lösungen zu entwickeln, wo wir glauben, die Stellschrauben zu kennen, was häufig wieder zu temporär positiven Effekten führen kann (z.B. Geo-Engineering, CO2-Senken), gleichzeitig aber wieder vorher unbedachte Prozesse auslöst und wo das lange Ende wieder unbekannt ist, systembedingt. Also wäre es gut, an einem für den Menschen seit langem verträglichen Status-quo möglichst wenig zu ändern. So einfach, so schwierig, denn das einfachste Rezept wäre Verzicht auf breiter Front. Wie verträgt sich das mit Wirtschaftswachstum, Arbeitslosigkeit, Gerechtigkeitsgefälle, Entwicklungsrückständen?

    Gefällt 2 Personen

    1. Mit der Komplexität hast du Recht. Die Ökologie ist eine wirklich schwierige Wissenschaft und doch schafft sie es nur bedingt die Auswirkungen zu beschreiben. Es ist so als ob wir einen Ball über einen Berg werfen. Wir kennen nur die eine Seite und was auf der anderen Seite passiert, können wir nur erahnen.

      Die menschliche Zivilisation ist extrem anfällig. Du kannst dir ja mal überlegen, wie lange du ohne Zivilsation überleben würdest. Das heißt du musst dein Essen selbst sammeln und zubereiten. Gleichzeitig brauchst du gerade im Winter noch einen trockenen und warmen Unterschlupf.

      Geo-Engineering ist auch ein interessantes Thema, über welches ich noch nicht viel weiß. Dazu muss ich mich auch noch einmal einlesen. Das alles kostet sehr viel Zeit und Kraft. Aber es lohnt sich mal seinen eigenen Verstand zu benutzen.

      Die Biosphäre hat schon viele Katastrophen überstande. Manchmal gab es Massensterben, wobei 95% aller Arten gestorben sind. Dann sind einige ökologische Nischen unbesetzt und das ist eine gute Triebfeder für Evolution. Schwierig wird es nur für den Menschen, wenn durch extreme Hitze einige Landmassen gar nicht mehr bewohnbar sind und gleichzeitig der Meeresspiegel steigt und die Küstenregionen überschwemmt werden.

      Statt das CO2 zu versenken, sollten wir lieber versuchen es zu verwerten. Du kannst ja mal schnell ein halben Liter Flüssigkeit mit Kohlensäure trinken, dann erkennst du schnell das Problem. Mit CO2 könnte sogar die Energiewende gelingen, wenn wir es mit Wasser zusammen zu Methanol reagieren lassen. Allerdings muss hier noch einiges zu entwickelt werden.

      Gefällt 1 Person

Kommentar verfassen

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden /  Ändern )

Google Foto

Du kommentierst mit Deinem Google-Konto. Abmelden /  Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden /  Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden /  Ändern )

Verbinde mit %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Create a website or blog at WordPress.com

Nach oben ↑

%d Bloggern gefällt das: