Prof. Hans Joachim Weigel leitet das Thünen-Institut für Biodiversität.

Pariser Klimakonferenz

Interview mit Klimaforscher: Die zwei Gesichter des CO2

München - Mittlerweile herrscht unter Klimaforschern der ganzen Welt Konsens darüber, dass der Ausstoß von Treibhausgasen wie CO2 aus Autos und Fabriken zur Erwärmung der Atmosphäre beiträgt. Doch ist das schon die ganze Wahrheit?

Über die Rolle des CO2 und den zu Ende gehenden Pariser Klimagipfel sprachen wir mit Prof. Dr. Hans Joachim Weigel, Leiter des Thünen-Instituts für Biodiversität in Braunschweig.

Das Ziel der Pariser Klimakonferenz lautet, den CO2-Ausstoß weltweit so zu begrenzen, dass der Anstieg der Erderwärmung unter zwei Grad bleibt. Ist das der richtige Ansatz?

Das ist ein richtiger politischer Ansatz, wenn Sie meine Meinung als Bürger hören wollen. Die Einigung auf das Zwei-Grad-Ziel ist eine „Mindestforderung“, um die Staatengemeinschaft wenigstens dahin zu führen, die Erwärmung überhaupt ernsthaft auf einen bestimmten Endpunkt festzulegen. Und nicht wie bisher nur über das Thema Klimawandel zu sprechen und unverbindlich von CO2-Reduktion zu reden. Wir brauchen das klare Signal eines solchen Schwellenwertes, oberhalb dessen die Auswirkungen des Klimawandels auf die menschlichen Gesellschaften und die Natur möglicherweise sehr starke Auswirkungen haben werden.

Diese Auswirkungen träfen nicht alle gleich?

Das ist regional sehr unterschiedlich. Es gibt sicherlich Regionen, bei denen selbst die Zwei-Grad-Erwärmung keine verheerenden Ausmaße hätte. Aber in unserem System Erde kann diese Erwärmung anderswo beträchtliche Naturkatastrophen auslösen.

Wenn wir das Zwei-Grad-Ziel nicht erreichen: Auf welche Veränderungen müssten wir uns in Deutschland einstellen?

Wenn Sie die Klimaprognosen betrachten, dann ist eine gewisse Bandbreite der möglichen Temperaturentwicklung zu erkennen. Man geht grundsätzlich davon aus, dass es wärmer wird – das sagen alle Modelle. Nehmen wir den mittleren Bereich an, dann kann man in Europa davon ausgehen, dass die Temperatur im Durchschnitt um 1 bis 1,5 Grad steigen wird.

Wie macht sich das bemerkbar?

Was das bedeutet, kann man ermessen, wenn man hundert Jahre zurückblickt. Seitdem hat sich die mittlere Temperatur ja auch um knapp ein Grad erhöht. Für die Land-Ökosysteme heißt das vor allem, dass sich die Vegetationsperiode verlängert. Das kann man bereits beobachten. Wir erleben beispielsweise die Apfelblüte vierzehn Tage früher, die Aussaat- und Erntezeitpunkte in der Landwirtschaft verschieben sich, die Vegetationsperiode ist knapp eine Woche länger in den Herbst verschoben.

Ist diese Veränderung nicht vorteilhaft?

Für die Land- und Forstwirtschaften bringt dies Vorteile wie Nachteile. Einen positiven Effekt gibt es im Grünland: Längere optimale Temperaturen bedeuten längeres und stärkeres Wachstum. Wir haben erlebt, dass sich der Maisanbau von Süddeutschland mittlerweile bis nach Südskandinavien ausgedehnt hat. Man kann spekulieren, ob in Zukunft in Deutschland beispielsweise auch Hirse angebaut werden kann. Das hängt alles mit der Erwärmung, aber auch mit Züchtung zusammen, die diese Entwicklung begleitet.

Und die negativen Effekte?

Bestimmte Pflanzen – bei uns ist das vor allem die Hauptfrucht Getreide – entwickeln sich schneller, wenn es wärmer wird. Allerdings verkürzt sich dabei die Zeitspanne, in der die sogenannte Kornfüllung stattfindet. Das führt dann wieder zu negativen Ertragsergebnissen.

Wie wirkt sich der CO2-Anstieg auf Pflanzen aus?

Neben der Temperatur und vor allem dem Niederschlag in Form von Regen oder Schnee spielt die CO2-Einwirkung eine ganz besondere Rolle: Einerseits ist es das Treibhausgas Nr.1, andererseits aber auch der Pflanzen-Nährstoff Nr.1. Bei den allermeisten Kulturpflanzen mit einem bestimmten Stoffwechseltyp (den wir als C3-Pflanze bezeichnen), ist die Photosynthese noch immer nicht CO2-gesättigt, das heißt, sie steigern ihre Photosynthese und oft auch das Wachstum unter mehr CO2.

Können Sie das genauer erklären?

C3-Pflanzen heißen so, weil das erste Produkt der Photosynthese eine Substanz ist, die 3 Kohlenstoffatome enthält. Dazu gehören Weizen, Reis, Zuckerrüben, Gerste und Soja, aber auch viele Wildpflanzen sowie Baumarten. Anders ist es bei der Gruppe der C4-Pflanzen, also zum Beispiel Mais, Hirse und Zuckerrohr. Diese reagieren nicht direkt mit verstärktem Wachstum auf einen erhöhten CO2-Gehalt in der Atmosphäre. Beide Pflanzengruppen reagieren aber auf ein erhöhtes CO2-Angebot, in dem sie ihren Wasserverbrauch etwas drosseln. Sie geben weniger Wasser an die Atmosphäre ab. Das ist also wieder ein indirekter positiver Effekt.

CO2 ist bei bestimmten Pflanzengruppen also eine Art Dünger?

Ja, aber das ist nichts Neues. Das wird im überglasten Gewächshausanbau schon lange eingesetzt. Dort wird die Atmosphäre künstlich mit CO2 angereichert, damit die Pflanzen besser wachsen. In der Klimafrage haben wir jetzt aber quasi das globale CO2-Anreicherungs-Experiment, das für die gesamte Vegetation der Erde gilt. Hier müssen wir die Frage beantworten, ob der erhöhte CO2-Gehalt in der Luft neben seiner negativen Wirkung als Treibhausgas eventuell auch positive Wirkungen auf die Vegetation hat.

Gibt es dafür eine Dosis-Obergrenze?

Global kann man diese Frage noch nicht beantworten. In den Gewächshaussystemen geht man bis ungefähr 1200 ppm CO2 (Maßangabe: Teile von 1 Million). Zum Vergleich: Heute haben wir in der Luft im Mittel circa 400ppm. Man schätzt bei den Klimamodellen, dass die CO2-Konzentration im Jahr 2050 im günstigsten Fall bei 480 ppm liegen könnte, im schlechtesten Fall bei über 550 ppm. Aus CO2-Anreicherungs-Versuchen wissen wir, dass die meisten landwirtschaftlichen Kulturpflanzen selbst bei noch viel höheren CO2-Werten positiv reagieren.

Bedarf dies auch noch anderer Voraussetzungen?

Ja, entscheidend ist: Bei diesem Wachstum müssen genügend Nährstoffe wie Stickstoff, Schwefel und Phosphor in ausreichender Menge vorhanden sein, was in der Landwirtschaft sichergestellt werden kann. Bei natürlicher Vegetation, also in Öko-Systemen, die nicht „gemanagt“ werden, ist diese Nährstoffversorgung nicht immer gegeben. Insofern ist offen, ob dieser positive Effekt sich hier langfristig zeigt. Es hängt von der Nährstoff-Situation ab. Es gibt Hinweise, dass wir in natürlichen Systemen relativ schnell in einen Nährstoffmangel kommen, insbesondere beim Stickstoff. Dann regelt die Pflanze die Photosynthese wieder herunter.

Welche Schlüsse sollten Landwirte aus diesen Erkenntnissen ziehen?

Die Landwirte haben die Veränderungen ja bereits unbemerkt erlebt. In den letzten 50 bis 60 Jahre ist die CO2-Konzentration in der Atmosphäre angestiegen. Wir haben in den letzten Jahren enorme Ertragssteigerungen erlebt – durch züchterische Erfolge, durch Düngung und Pflanzenschutz. Ein kleiner Anteil daran kann auch aus der CO2-Düngung stammen. Theoretisch können wir diese Extraressource CO2-Anstieg also auch in der Zukunft nutzen. Die Frage ist: Wie kann man durch Züchtung Pflanzen dazu bringen, möglichst viel dieser CO2-Anteile aus der Atmosphäre in der Biomasse zu binden? Bisher beobachten wir bei unseren Versuchen, dass die Pflanzen ihre Photosynthese bei verstärkter CO2-Zufuhr stark steigern, dass aber bei Wurzelbildung und Ernteertrag nur ein kleiner Teil des Kohlenstoffs ankommt. Die Wissenschaft geht nun der Frage nach, warum das so ist.

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