Der Cedar Creek in Minnesota ist eine Idylle: Seen, Sümpfe, Wälder, Prärie - eine Landschaft aus der Zeit, als die Welt noch in Ordnung war - wären da nicht überall Gärten angelegt worden. Keine normalen Gärten, sondern Langzeitexperimente für die ökologische Forschung. Darunter sind sechs Kreise, mit denen Peter Reich von der University of Minnesota seit 1997 untersucht, wie sich das Kohlendioxid-Experiment der Menschheit auf die Pflanzenvielfalt auswirken wird:
"Jeder Ring hat einen Durchmesser von 25 Metern und in jedem haben wir zwei mal zwei Meter große Quadrate bepflanzt: In einigen wuchs nur eine Art, in anderen wuchsen vier, neun oder 16 Arten, und zwar Gräser und Kräuter, die auf Düngung verschieden reagieren. Die eine Hälfte beginnt zu wuchern, die andere verträgt sie schlecht. Seit 1997 haben wir diese Felder unterschiedlich behandelt. In drei Ringen wachsen die Pflanzen bei normaler Luft. Die anderen drei wurden auf eine Zeitreise geschickt: Diese Pflanzen wachsen unter Kohlendioxidgehalten, wie wir sie zwischen 2050 und 2090 erwarten, je nachdem, wie schnell der CO2-Anteil in der Luft ansteigt."
Peter Reich und sein Team untersuchen, wie sich die Artenzusammensetzung verändert, wie viel Biomasse entsteht, wie es um die Bodenfeuchte bestellt ist und vieles mehr.
"Die Arbeit beschäftigt sich damit, welche Effekte der Anstieg von Kohlendioxid in einer Umgebung haben wird, die ohnehin durch hohe Stickstoffemissionen aus Industrie, Verkehr und Landwirtschaft belastet ist. Wir fürchteten, dass diese Kombination die Hälfte der Pflanzenarten verschwinden lassen könnte."
Die negativen Effekte der Stickstoffüberdüngung sind bekannt: So verschwanden bei europäischen Experimenten bis zu 25 Prozent der Wiesenpflanzenarten durch die Stickstoffverschmutzung:
"Wir hatten gefürchtet, dass sich der hohe Kohlendioxidgehalt ebenso negativ auswirkt wie die hohen Stickstoffemissionen, denn auch Kohlendioxid lässt die Pflanzen schneller wachsen. Das Ergebnis unseres zehnjährigen Experiments zeigt jedoch, dass die Kombination beider schädlicher Einflüsse ein weniger schädliches Ergebnis liefert: Nicht 50 Prozent aller Arten gehen verloren, sondern weniger als zehn Prozent. Die gute Nachricht ist also, dass der Anstieg des CO2 in der Atmosphäre den negativen Einfluss der Stickstoffüberdüngung vermindert."
Genauer gesagt: halbiert. Der Grund für diese überraschenden Ergebnisse liegt in den vielen wechselseitigen Beziehungen in den Ökosystemen. So gehörten Stickstoff und Kohlenstoff zu den wichtigsten Bausteinen der Pflanzen, erklärt Peter Reich:
"Kommen sie häufiger in der Umwelt vor, wachsen manche Arten schneller, nehmen den weniger durchsetzungsfähigen Licht, Wasser und Nährstoffe weg und verdrängen sie. Aber durch den hohen Kohlendioxidgehalt der Zukunft werden die Pflanzen ihre Blattporen nicht so weit öffnen müssen, um genügend Kohlendioxid für die Photosynthese zu bekommen. Dadurch geben sie durch diese Poren weniger Wasser ab und ziehen deshalb auch weniger Wasser aus dem Boden. Das wirkt der durch die Stickstoffdüngung angeregten Austrocknung entgegen."
Ob Tropenwälder oder Tundren genauso reagieren wie die Prärie in Minnesota, sei offen, so Reich. Und er betont, dass die Artenvielfalt trotz dieses Lichtblicks in Gefahr sei, denn auch die Klimaerwärmung kostet Artenvielfalt.
"Dieses Experiment ist so interessant, weil es über einen langen Zeitraum hinweg die Auswirkungen von mehreren Faktoren auf die Artenvielfalt beobachtet. Es überrascht, dass zwei Übel zusammen zu etwas führen, das nicht ganz so übel ist. Ein cooles Experiment",
beurteilt Scott Collins von der University of New Mexico in Albuquerque die Arbeit seiner Kollegen und rät: Man sollte solche Langzeitexperimente jetzt an natürlichen Ökosystemen durchführen.
"Jeder Ring hat einen Durchmesser von 25 Metern und in jedem haben wir zwei mal zwei Meter große Quadrate bepflanzt: In einigen wuchs nur eine Art, in anderen wuchsen vier, neun oder 16 Arten, und zwar Gräser und Kräuter, die auf Düngung verschieden reagieren. Die eine Hälfte beginnt zu wuchern, die andere verträgt sie schlecht. Seit 1997 haben wir diese Felder unterschiedlich behandelt. In drei Ringen wachsen die Pflanzen bei normaler Luft. Die anderen drei wurden auf eine Zeitreise geschickt: Diese Pflanzen wachsen unter Kohlendioxidgehalten, wie wir sie zwischen 2050 und 2090 erwarten, je nachdem, wie schnell der CO2-Anteil in der Luft ansteigt."
Peter Reich und sein Team untersuchen, wie sich die Artenzusammensetzung verändert, wie viel Biomasse entsteht, wie es um die Bodenfeuchte bestellt ist und vieles mehr.
"Die Arbeit beschäftigt sich damit, welche Effekte der Anstieg von Kohlendioxid in einer Umgebung haben wird, die ohnehin durch hohe Stickstoffemissionen aus Industrie, Verkehr und Landwirtschaft belastet ist. Wir fürchteten, dass diese Kombination die Hälfte der Pflanzenarten verschwinden lassen könnte."
Die negativen Effekte der Stickstoffüberdüngung sind bekannt: So verschwanden bei europäischen Experimenten bis zu 25 Prozent der Wiesenpflanzenarten durch die Stickstoffverschmutzung:
"Wir hatten gefürchtet, dass sich der hohe Kohlendioxidgehalt ebenso negativ auswirkt wie die hohen Stickstoffemissionen, denn auch Kohlendioxid lässt die Pflanzen schneller wachsen. Das Ergebnis unseres zehnjährigen Experiments zeigt jedoch, dass die Kombination beider schädlicher Einflüsse ein weniger schädliches Ergebnis liefert: Nicht 50 Prozent aller Arten gehen verloren, sondern weniger als zehn Prozent. Die gute Nachricht ist also, dass der Anstieg des CO2 in der Atmosphäre den negativen Einfluss der Stickstoffüberdüngung vermindert."
Genauer gesagt: halbiert. Der Grund für diese überraschenden Ergebnisse liegt in den vielen wechselseitigen Beziehungen in den Ökosystemen. So gehörten Stickstoff und Kohlenstoff zu den wichtigsten Bausteinen der Pflanzen, erklärt Peter Reich:
"Kommen sie häufiger in der Umwelt vor, wachsen manche Arten schneller, nehmen den weniger durchsetzungsfähigen Licht, Wasser und Nährstoffe weg und verdrängen sie. Aber durch den hohen Kohlendioxidgehalt der Zukunft werden die Pflanzen ihre Blattporen nicht so weit öffnen müssen, um genügend Kohlendioxid für die Photosynthese zu bekommen. Dadurch geben sie durch diese Poren weniger Wasser ab und ziehen deshalb auch weniger Wasser aus dem Boden. Das wirkt der durch die Stickstoffdüngung angeregten Austrocknung entgegen."
Ob Tropenwälder oder Tundren genauso reagieren wie die Prärie in Minnesota, sei offen, so Reich. Und er betont, dass die Artenvielfalt trotz dieses Lichtblicks in Gefahr sei, denn auch die Klimaerwärmung kostet Artenvielfalt.
"Dieses Experiment ist so interessant, weil es über einen langen Zeitraum hinweg die Auswirkungen von mehreren Faktoren auf die Artenvielfalt beobachtet. Es überrascht, dass zwei Übel zusammen zu etwas führen, das nicht ganz so übel ist. Ein cooles Experiment",
beurteilt Scott Collins von der University of New Mexico in Albuquerque die Arbeit seiner Kollegen und rät: Man sollte solche Langzeitexperimente jetzt an natürlichen Ökosystemen durchführen.