Quelltext der Seite Wirkung von Kohlendioxid und Ozon

== CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt ==
[[Bild:Photosynthese_C3_C4.jpg|thumb|420px|Die Reaktion von C<sub>3</sub>- und C<sub>4</sub>-Pflanzen auf eine Erhöhung des CO<sub>2</sub>-Gehalts der Atmosphäre]]
Die Zunahme der CO<sub>2</sub>-Konzentration der Atmosphäre führt nicht nur zu höheren Temperaturen, sondern begünstigt in der Regel auch direkt das Pflanzenwachstum. Man bezeichnet diese Wirkung als "CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt". Die Wirkung ist allerdings vom Pflanzentyp abhängig. Die meisten Kulturpflanzen gehören entweder zu den C<sub>3</sub>-Pflanzen wie Weizen, Reis, Kartoffeln und Sojabohnen oder zu den C<sub>4</sub>-Pflanzen wie Mais, Hirse und Zuckerrohr. Bei C<sub>3</sub>-Pflanzen, zu denen 90 % der Landpflanzen der Erde gehören, wirkt sich z.B. eine Verdoppelung des CO<sub>2</sub>-Gehalts der Atmosphäre in einer Steigerung der Erträge um ca. 20 % aus. Bei C<sub>4</sub>-Pflanzen, die über einen besonderen Mechanismus zur Speicherung von Kohlendioxid verfügen und damit das Angebot ohnehin besser nutzen, kommt es dagegen nur zu einer Steigerung von wenigen Prozent.<ref>Fischer, G., M. Shah, and H. van Velthuizen (2002): [http://www.accc.gv.at/pdf/JB-Report.pdf Climate Change and Agricultural Vulnerability], Johannesburg</ref>

== Wassernutzung und Blatttemperatur ==

Eine verstärkte Aufnahme von CO<sub>2</sub> hat außerdem auch Auswirkungen auf andere Prozesse des Pflanzenwachstums. Um Kohlendioxid aufnehmen zu können, muss die Pflanze die Spaltöffnungen in den Pflanzenblättern, die so genannten Stomata, öffnen. Dabei geht ihr aber durch Transpiration Wasser aus dem Inneren der Blätter verloren. Bei einer höheren CO2-Konzentration ist die Aufnahme von CO<sub>2</sub> effektiver, die Stomata müssen nicht so lange geöffnete bleiben, und dadurch wird dann auch nicht so viel Wasser verdunstet. Ein höheres CO<sub>2</sub>-Angebot führt also zu einer besseren Wassernutzung der Pflanze, die damit unempfindlicher gegenüber Trockenheit wird. Andererseits verringert sich die Verdunstungskühle auf der Blattoberfläche, was bei höheren Temperaturen ein Problem darstellen kann. Durch eine höhere Blatttemperatur steigen der Dampfdruck in den Zellen und damit dann auch wieder die Transpiration, und zwar um 5-6% pro °C Erwärmung auf der Blattoberfläche. Die ursprüngliche Wasserersparnis durch ein höheres CO<sub>2</sub>-Angebot würde damit teilweise wieder zunichte gemacht.<ref>Michaela Schaller und Hans-Joachim Weigel (2007): [http://www.fal.de/cln_045/nn_787784/SharedDocs/00__FAL/DE/Publikationen/Landbauforschung__Sonderheft/lbf__sh__316,templateId=raw,property=publicationFile.pdf/lbf_sh_316.pdf Analyse des Sachstands zu Auswirkungen von Klimaveränderungen auf die deutsche Landwirtschaft und Maßnahmen zur Anpassung], Landbauforschung, Sonderheft 316</ref>
[[Bild:CO2-einfluss.jpg‎|thumb|420px|Übersicht über die Folgen einer höheren CO2-Konzentration der Atmosphäre auf Pflanzen]]
Die verbesserte Wassernutzung bei einem höheren CO<sub>2</sub>-Angebot kann auch bei C<sub>4</sub>-Pflanzen einen positiven Wachstumseffekt bedeuten. Eine höhere CO<sub>2</sub>-Konzentration kommt jedoch primär den C<sub>3</sub>-Pflanzen zugute, die hauptsächlich in den mittleren Breiten angesiedelt sind, während C<sub>4</sub>-Pflanzen von Natur aus vor allem an trockenen und heißen Standorten vorkommen. Obwohl C<sub>4</sub>-Pflanzen nur 3 % aller Pflanzenarten ausmachen, ist ihre Bedeutung nicht zu unterschätzen, da sie durch die bessere CO<sub>2</sub>-Verwertung eine höhere Biomassenproduktion besitzen und für 20-25 % der globalen Primärproduktivität stehen.<ref>Michaela Schaller und Hans-Joachim Weigel (2007): [http://www.fal.de/cln_045/nn_787784/SharedDocs/00__FAL/DE/Publikationen/Landbauforschung__Sonderheft/lbf__sh__316,templateId=raw,property=publicationFile.pdf/lbf_sh_316.pdf Analyse des Sachstands zu Auswirkungen von Klimaveränderungen auf die deutsche Landwirtschaft und Maßnahmen zur Anpassung], Landbauforschung, Sonderheft 316</ref>

== Qualitative Wirkung ==

Neben der quantitativen hat die CO<sub>2</sub>-Anreicherung auch eine qualitative Wirkung.<ref>Weigel, H.-J., R. Manderscheid, A. Fangmeier und P. Högy (2008): Mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre: Fluch oder Segen für die Landwirtschaft?, in: Lozán, J.L./ Graßl, H./ Jendritzky, G./ Karbe, L./ Reise, K./ Maier, W.A. (Hrsg.): Warnsignal Klima. Gesundheitsrisiken. Gefahren für Pflanzen, Tiere und Menschen. Hamburg, S. 273-277</ref> Die höhere Aufnahme von Kohlendioxid führt zu Veränderungen der chemischen Zusammensetzung des pflanzlichen Gewebes. Besonders problematisch ist dabei die Reduktion des Stickstoffgehaltes in Blättern, Früchten, Samen und Körnern, z.B. um 10-15 % bei einer CO<sub>2</sub>-Erhöhung auf 550-650 ppm. Das hat negative Auswirkungen etwa auf die Backqualität bei Weizen und die Futterqualität von Klee. Bei Weizen, Reis und anderen Getreidesorten wurden bei zunehmender CO<sub>2</sub>-Konzentration niedrigere Proteingehalte und damit ein geringerer Nährwert festgestellt.<ref>Michaela Schaller und Hans-Joachim Weigel (2007): [http://www.fal.de/cln_045/nn_787784/SharedDocs/00__FAL/DE/Publikationen/Landbauforschung__Sonderheft/lbf__sh__316,templateId=raw,property=publicationFile.pdf/lbf_sh_316.pdf Analyse des Sachstands zu Auswirkungen von Klimaveränderungen auf die deutsche Landwirtschaft und Maßnahmen zur Anpassung], Landbauforschung, Sonderheft 316</ref>

== Prognosen ==

Die Wirkung einer höheren CO<sub>2</sub>-Konzentration ist also komplex, und das macht es sehr schwierig sie quantitativ abzuschätzen. Das ist in Experimenten versucht worden, bei denen Pflanzenbestände künstlich einer höheren CO<sub>2</sub>-Konzentration ausgesetzt wurden. Ältere Experimente wurden in Gewächshäusern durchgeführt, wobei relativ hohe Produktionszuwächse von ca. 33 % bei C<sub>3</sub>- und etwa 10 % bei C<sub>4</sub>-Pflanzen ermittelt wurden. In den letzten 20 Jahren sind solche Versuche zunehmend im Freien und während längerer Zeiträume durchgeführt worden. Dabei wurde festgestellt, dass Pflanzen sich an die höhere CO<sub>2</sub>-Konzentration anpassen, vor allem durch verringerte Spaltöffnungen der Stomata, um Wasserverlust zu vermeiden. Dadurch kam es zu wesentlich geringeren Photosyntheseleistungen als bei den Gewächshausversuchen. So lag die Zunahme der Erträge bei einer Steigerung der CO<sub>2</sub>-Konzentration auf 550 ppm bei C<sub>3</sub>-Kulturen bei nur 11 % und bei nur 7 % bei den fünf wichtigsten Grundnahrungsmitteln.<ref>Michaela Schaller und Hans-Joachim Weigel (2007): [http://www.fal.de/cln_045/nn_787784/SharedDocs/00__FAL/DE/Publikationen/Landbauforschung__Sonderheft/lbf__sh__316,templateId=raw,property=publicationFile.pdf/lbf_sh_316.pdf Analyse des Sachstands zu Auswirkungen von Klimaveränderungen auf die deutsche Landwirtschaft und Maßnahmen zur Anpassung], Landbauforschung, Sonderheft 316</ref> Noch wesentlich geringer, wenn überhaupt feststellbar waren die Erträge bei C<sub>4</sub>-Pflanzen wie Mais und Hirse. Als Mittelwerte gibt der IPCC-Bericht von 2007 bei einer Erhöhung der CO<sub>2</sub>-Konzentration auf 550 ppm bei C<sub>3</sub>-Pflanzen eine Zunahme der Ernteerträge um 10-20 %, bei C<sub>4</sub>-Pflanzen um 0-10 % an.<ref>IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group II: Impacts, Adaptation and Vulnerability, 5.4.1.1</ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>


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[[Kategorie:Landwirtschaft]]