Terrestrischer Kohlenstoffkreislauf - Versionsgeschichte

Dieter Kasang: /* Quellen und Senken */

2025-03-18T17:14:55Z

Quellen und Senken

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	Grundsätzlich ist der zunehmende Trend der Kohlenstoffsenke auf dem Land seit den 1960er Jahren durch den CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt bedingt, in Verbindung mit einer erhöhten Stickstoffablagerung, die die Photosynthese der Pflanzen anregen und in Trockengebieten deren Wassernutzung verbessern. Die größte Wirkung hat der CO<sub>2</sub>-Effekt - in Verbindung mit hohen Temperaturen und einer langen Wachstumszeit - in den Tropenwäldern. Dem CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt steht in einigen Regionen wie Südamerika, Mitteleuropa, Südostasien und Westafrika die Wirkung Klimawandels durch abnehmende Niederschläge und zu hohe Temperaturen gegenüber. Global hat der Klimawandel 2014-2023 den CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt die Landsenke von Kohlenstoff um jährlich 0,87 GtC bzw. 27% reduziert. Nur in wenigen Regionen in Südamerika, Europa, Nordafrika und Australien überwiegt die negative Wirkung des Klimawandels, so dass die Vegetation auf dem Land zu eine Kohlenstoffquelle wird (Abb.).<ref name="Friedlingstein 2025"/>		Grundsätzlich ist der zunehmende Trend der Kohlenstoffsenke auf dem Land seit den 1960er Jahren durch den CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt bedingt, in Verbindung mit einer erhöhten Stickstoffablagerung, die die Photosynthese der Pflanzen anregen und in Trockengebieten deren Wassernutzung verbessern. Die größte Wirkung hat der CO<sub>2</sub>-Effekt - in Verbindung mit hohen Temperaturen und einer langen Wachstumszeit - in den Tropenwäldern (Abb. 4). Dem CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt steht in einigen Regionen wie Südamerika, Mitteleuropa, Südostasien und Westafrika die Wirkung des Klimawandels durch abnehmende Niederschläge und zu hohe Temperaturen gegenüber (Abb. 5). Global hat der Klimawandel 2014-2023 den CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt die Landsenke von Kohlenstoff um jährlich 0,87 GtC bzw. 27% reduziert. Nur in wenigen Regionen in Südamerika, Europa, Nordafrika und Australien überwiegt die negative Wirkung des Klimawandels, so dass die Vegetation auf dem Land zu eine Kohlenstoffquelle wird (Abb. 3).<ref name="Friedlingstein 2025"/>

	Klimasimulationen zeigen, dass die CO<sub>2</sub>-Aufnahme durch die Landvegetation bis zum Ende des 21. Jahrhunderts bei dem hohen Szenario SSP8.5 auch weiterhin zunehmen, bei den niedrigeren Szenarien allerdings durch die begrenzte Verfügbarkeit von Nährstoffen zurückgehen wird. <ref name="IPCC 2021">IPCC AR6, WGI (2021): Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks, 5.4.1</ref> Nach jüngsten Modellberechnungen wird die Aufnahme von CO<sub>2</sub> vor allem in den nördlichen Breiten der Nordhalbkugel zunehmen, in den tropischen Regionen jedoch zurückgehen. Wichtige Einflussfaktoren sind Extremereignisse und die erhöhte CO<sub>2</sub>-Konzentration der Atmosphäre. Die Regionen mit der stärksten Abnahme sind das nördliche Südamerika, Zentralafrika und Südostasien, besonders in den tropischen Regenwäldern des Amazonasgebietes, im Kongo und in Südostasien. Im Vergleich zu Jahr 2000 wird dadurch die Bruttoprimärproduktion 2100 in der tropischen Klimazone je nach Szenario zwischen 1,3% bis 8% geringer ausfallen. Der Grund sind vor allem klimatische Änderungen wie häufigere Dürren. In der kalten Zone zeigt sie dagegen eine Zunahme zwischen 5% und 17% und in der polaren Zone zwischen 12% und 90%. Wichtige Ursachen sind die starke Erwärmung im Vergleich zum globalen Durchschnitt und eine längere Wachstumszeit. In der gemäßigten Zone ergeben sich nur geringe Änderungen durch den Klimawandel.<ref name="Lu 2014">Lu, O., H. Liu, L. Wie et al. (2024): Global prediction of gross primary productivity under future climate change, Science of The Total Environment, Volume 912, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169239</ref>		Klimasimulationen zeigen, dass die CO<sub>2</sub>-Aufnahme durch die Landvegetation bis zum Ende des 21. Jahrhunderts bei dem hohen Szenario SSP8.5 auch weiterhin zunehmen, bei den niedrigeren Szenarien allerdings durch die begrenzte Verfügbarkeit von Nährstoffen zurückgehen wird. <ref name="IPCC 2021">IPCC AR6, WGI (2021): Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks, 5.4.1</ref> Nach jüngsten Modellberechnungen wird die Aufnahme von CO<sub>2</sub> vor allem in den nördlichen Breiten der Nordhalbkugel zunehmen, in den tropischen Regionen jedoch zurückgehen. Wichtige Einflussfaktoren sind Extremereignisse und die erhöhte CO<sub>2</sub>-Konzentration der Atmosphäre. Die Regionen mit der stärksten Abnahme sind das nördliche Südamerika, Zentralafrika und Südostasien, besonders in den tropischen Regenwäldern des Amazonasgebietes, im Kongo und in Südostasien. Im Vergleich zum Jahr 2000 wird dadurch die Bruttoprimärproduktion 2100 in der tropischen Klimazone je nach Szenario zwischen 1,3% bis 8% geringer ausfallen. Der Grund sind vor allem klimatische Änderungen wie häufigere Dürren. In der kalten Zone zeigt sie dagegen eine Zunahme zwischen 5% und 17% und in der polaren Zone zwischen 12% und 90%. Wichtige Ursachen sind hier die starke Erwärmung im Vergleich zum globalen Durchschnitt und eine längere Wachstumszeit. In der gemäßigten Zone ergeben sich nur geringe Änderungen durch den Klimawandel.<ref name="Lu 2014">Lu, O., H. Liu, L. Wie et al. (2024): Global prediction of gross primary productivity under future climate change, Science of The Total Environment, Volume 912, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169239</ref>

	== Landnutzungsänderungen ==		== Landnutzungsänderungen ==

Dieter Kasang am 18. März 2025 um 17:09 Uhr

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	Auch die natürlichen Kreisläufe werden durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert, mit Auswirkungen auf die Nettoprimärproduktion. So werden in den mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme.<ref>Jeong, S.-J., Ho, C.-H., Gim, H.-J., and Brown, M.E. (2011): Phenology shifts at start vs. end of growing season in temperate vegetation over the Northern Hemisphere for the period 1982–2008, Global Change Biology 17, 2385–2399</ref> Pro Jahrzehnt begann der Frühling in Europa um 3-4 Tage früher, in China um 5,5 Tage.<ref name="IPCC 2022a">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.2.4</ref> In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten migrieren können.		Auch die natürlichen Kreisläufe werden durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert, mit Auswirkungen auf die Nettoprimärproduktion. So werden in den mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme.<ref>Jeong, S.-J., Ho, C.-H., Gim, H.-J., and Brown, M.E. (2011): Phenology shifts at start vs. end of growing season in temperate vegetation over the Northern Hemisphere for the period 1982–2008, Global Change Biology 17, 2385–2399</ref> Pro Jahrzehnt begann der Frühling in Europa um 3-4 Tage früher, in China um 5,5 Tage.<ref name="IPCC 2022a">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.2.4</ref> In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten migrieren können.

			[[Bild:CO2-Land-Senke.jpg\|thumb\|470px\|Abb. 3: CO<sub>2</sub>-Quellen und -Senken auf dem Land. Grün-blau: CO<sub>2</sub>-Senke in KgC pro m<sup>2</sup> und Jahr; gelb-rot: CO<sub>2</sub>-Quelle in KgC pro m<sup>2</sup> und Jahr. ]]
	== Quellen und Senken ==		== Quellen und Senken ==
	Wenn die terrestrischen Biosphäre mehr Kohlendioxid an die Atmosphäre abgibt als sie von dieser aufnimmt, dann ist sie für die Atmosphäre eine '''Quelle''' von Kohlendioxid. Im umgekehrten Fall ist die terrestrische [[Biosphäre]] eine '''Senke'''. Seit 1850 hat die terrestrische Kohlenstoffsenke 220 GtC aufgenommen, was 31% der anthropogenen Emissionen entspricht. Mehr als Dreiviertel davon (150 GtC) erfolgten nach 1960. D.h. die Kohlenstoffsenke durch die Landvegetation hat im Laufe der Zeit zugenommen, vor allem in den letzten Jahrzehnten. Sie lag in den 1960er Jahren bei jährlich 1,2 GtC und war im Mittel des Jahrzehnts 2014-2023 mit 3,2 GtC pro Jahr fast dreimal so hoch. Allerdings zeigt die Landsenke starke jährliche Schwankungen, die vor allem durch den Wechsel von El-Niño- und La-Niña-Ereignissen bedingt sind. Während eines El Niños schwächt sich die Kohlenstoffsenke auf dem Land ab, während einer La Niña nimmt sie zu. So lag die Landsenke in dem La-Niña-Jahr 2022 bei 3,9 GtC, während sie unter dem Einfluss von El Niño 2023 auf 2,3 GtC zurückging.<ref name="Friedlingstein 2025">Friedlingstein, P., M. O'Sullivan, M.W. Jones (2025): Global Carbon Budget 2024, Earth Syst. Sci. Data, 17, 965–1039, https://doi.org/10.5194/essd-17-965-2025 </ref>		Wenn die terrestrischen Biosphäre mehr Kohlendioxid an die Atmosphäre abgibt als sie von dieser aufnimmt, dann ist sie für die Atmosphäre eine '''Quelle''' von Kohlendioxid. Im umgekehrten Fall ist die terrestrische [[Biosphäre]] eine '''Senke'''. Seit 1850 hat die terrestrische Kohlenstoffsenke 220 GtC aufgenommen, was 31% der anthropogenen Emissionen entspricht. Mehr als Dreiviertel davon (150 GtC) erfolgten nach 1960. D.h. die Kohlenstoffsenke durch die Landvegetation hat im Laufe der Zeit zugenommen, vor allem in den letzten Jahrzehnten. Sie lag in den 1960er Jahren bei jährlich 1,2 GtC und war im Mittel des Jahrzehnts 2014-2023 mit 3,2 GtC pro Jahr fast dreimal so hoch. Allerdings zeigt die Landsenke starke jährliche Schwankungen, die vor allem durch den Wechsel von El-Niño- und La-Niña-Ereignissen bedingt sind. Während eines El Niños schwächt sich die Kohlenstoffsenke auf dem Land ab, während einer La Niña nimmt sie zu. So lag die Landsenke in dem La-Niña-Jahr 2022 bei 3,9 GtC, während sie unter dem Einfluss von El Niño 2023 auf 2,3 GtC zurückging.<ref name="Friedlingstein 2025">Friedlingstein, P., M. O'Sullivan, M.W. Jones (2025): Global Carbon Budget 2024, Earth Syst. Sci. Data, 17, 965–1039, https://doi.org/10.5194/essd-17-965-2025 </ref>

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			\| [[Bild:CO2-Düngungseffekt.jpg\|thumb\|440px\|Abb. 4: CO<sup>2</sup>-Düngungseffekt. Grün-blau: CO<sup>2</sup>-Senke in KgC pro m<sup>2</sup> und Jahr]]\|\|[[Bild:Wirkung-Klimawandel-CO2-Flüsse.jpg\|thumb\|440px\|Abb. 5: Auswirkungen der globalen Erwärmung auf die CO2-Flüsse. Grün-blau: CO2-Senke in KgC pro m2 und Jahr; gelb-rot: CO2-Quelle in KgC pro m2 und Jahr. ]]
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	Grundsätzlich ist der zunehmende Trend der Kohlenstoffsenke auf dem Land seit den 1960er Jahren durch den CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt bedingt, in Verbindung mit einer erhöhten Stickstoffablagerung, die die Photosynthese der Pflanzen anregen und in Trockengebieten deren Wassernutzung verbessern. Die größte Wirkung hat der CO<sub>2</sub>-Effekt - in Verbindung mit hohen Temperaturen und einer langen Wachstumszeit - in den Tropenwäldern. Dem CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt steht in einigen Regionen wie Südamerika, Mitteleuropa, Südostasien und Westafrika die Wirkung Klimawandels durch abnehmende Niederschläge und zu hohe Temperaturen gegenüber. Global hat der Klimawandel 2014-2023 den CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt die Landsenke von Kohlenstoff um jährlich 0,87 GtC bzw. 27% reduziert. Nur in wenigen Regionen in Südamerika, Europa, Nordafrika und Australien überwiegt die negative Wirkung des Klimawandels, so dass die Vegetation auf dem Land zu eine Kohlenstoffquelle wird (Abb.).<ref name="Friedlingstein 2025"/>		Grundsätzlich ist der zunehmende Trend der Kohlenstoffsenke auf dem Land seit den 1960er Jahren durch den CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt bedingt, in Verbindung mit einer erhöhten Stickstoffablagerung, die die Photosynthese der Pflanzen anregen und in Trockengebieten deren Wassernutzung verbessern. Die größte Wirkung hat der CO<sub>2</sub>-Effekt - in Verbindung mit hohen Temperaturen und einer langen Wachstumszeit - in den Tropenwäldern. Dem CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt steht in einigen Regionen wie Südamerika, Mitteleuropa, Südostasien und Westafrika die Wirkung Klimawandels durch abnehmende Niederschläge und zu hohe Temperaturen gegenüber. Global hat der Klimawandel 2014-2023 den CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt die Landsenke von Kohlenstoff um jährlich 0,87 GtC bzw. 27% reduziert. Nur in wenigen Regionen in Südamerika, Europa, Nordafrika und Australien überwiegt die negative Wirkung des Klimawandels, so dass die Vegetation auf dem Land zu eine Kohlenstoffquelle wird (Abb.).<ref name="Friedlingstein 2025"/>

Dieter Kasang am 18. März 2025 um 16:42 Uhr

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	== Die anthropogene Störung ==		== Die anthropogene Störung ==
	~~=== Änderung der Netto-Primärproduktion ===~~
	Wie viel CO<sub>2</sub> eine Pflanze als Biomasse speichert, hängt von vielen Faktoren ab: die Verfügbarkeit von Wasser, die Verfügbarkeit von Sonnenlicht im richtigen Wellenlängenbereich, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Verfügbarkeit von Nährstoffen wie Stickstoffverbindungen und einigen anderen. Für die [[Photosynthese]] sind besonders Licht, Nährstoffe und Kohlendioxid von Bedeutung, die Atmung ist dagegen vorrangig von der Temperatur abhängig.		Wie viel CO<sub>2</sub> eine Pflanze als Biomasse speichert, hängt von vielen Faktoren ab: die Verfügbarkeit von Wasser, die Verfügbarkeit von Sonnenlicht im richtigen Wellenlängenbereich, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Verfügbarkeit von Nährstoffen wie Stickstoffverbindungen und einigen anderen. Für die [[Photosynthese]] sind besonders Licht, Nährstoffe und Kohlendioxid von Bedeutung, die Atmung ist dagegen vorrangig von der Temperatur abhängig.

	[[Bild:Photosyntheserate.jpg\|thumb\|left\|520px\|Abb. 2: Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts), ein Maximum.]]		[[Bild:Photosyntheserate.jpg\|thumb\|left\|520px\|Abb. 2: Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts), ein Maximum.]]

	Einige Untersuchungen gehen davon aus, dass sich die Nettoprimärproduktion der meisten Pflanzen der mittleren und höheren Breiten bei einer CO<sub>2</sub>-Verdoppelung um 33% erhöhen könnte, wobei das größte Potential bei den [[Wälder im Klimawandel\|Wäldern]] liegt. Bei vielen Pflanzen in den Trockengebieten würde dieser Wert deutlich darunter liegen. Im Gegensatz zu den hohen Breiten reagiert die Biosphäre der Tropen vermutlich mit einer sinkenden NPP auf die Erwärmung, da das Temperaturoptimum dort überschritten wird. Modellrechnungen ergeben, dass der Rückgang der NPP in den Tropen deutlich stärker ausfallen könnte als der Zuwachs in den hohen Breiten.<ref>Raddatz et al. (2007): Will the tropical land biosphere dominate the climate–carbon cycle feedback during the twenty-first century?, Climate Dynamics (29), 565–574.</ref>

	Auch die natürlichen Kreisläufe werden durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert, mit Auswirkungen auf die Nettoprimärproduktion. So werden in den mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme.<ref>Jeong, S.-J., Ho, C.-H., Gim, H.-J., and Brown, M.E. (2011): Phenology shifts at start vs. end of growing season in temperate vegetation over the Northern Hemisphere for the period 1982–2008, Global Change Biology 17, 2385–2399</ref> Pro Jahrzehnt begann der Frühling in Europa um 3-4 Tage früher, in China um 5,5 Tage.<ref name="IPCC 2022a">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.2.4</ref> In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten migrieren können.		Auch die natürlichen Kreisläufe werden durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert, mit Auswirkungen auf die Nettoprimärproduktion. So werden in den mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme.<ref>Jeong, S.-J., Ho, C.-H., Gim, H.-J., and Brown, M.E. (2011): Phenology shifts at start vs. end of growing season in temperate vegetation over the Northern Hemisphere for the period 1982–2008, Global Change Biology 17, 2385–2399</ref> Pro Jahrzehnt begann der Frühling in Europa um 3-4 Tage früher, in China um 5,5 Tage.<ref name="IPCC 2022a">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.2.4</ref> In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten migrieren können.

	~~=== Änderung der heterotrophen Respiration ===~~		== Quellen und Senken ==
	Viele verschiedene Arten von Mikroorganismen auf und in den Böden sind daran beteiligt, das organische Material der toten Pflanzen zu zersetzen und aufgrund ihrer Atmung dann als CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre abzugeben. Untersuchungen zeigen eine starke Abhängigkeit dieser heterotrophen Respiration von der Temperatur (wie es dem obigen Bild entsprechend auch bei der autotrophen Respiration, also der Atmung der Pflanzen, der Fall ist). Je höher die Temperatur im Boden ist, desto schneller findet diese Zersetzung statt - die heterotrophe Respiration steigt und hat damit senkenden Einfluss auf die Netto-Biomproduktion. In den höheren Breiten der Nordhalbkugel ist zudem damit zu rechnen, dass ein großer Teil der [[Permafrost\|Permafrostböden]], in denen sich nahezu 20% des globalen im Boden gespeicherten Kohlenstoffs befinden, auftaut und Teil des aktiven [[Kohlenstoffkreislauf]]s wird. Dabei wird wahrscheinlich mehr Kohlendioxid freigesezt, als durch Pflanzenwachstum gespeichert wird. In den Trockengebieten wird eine temperaturbedingte Erhöhung der Verdunstung eher zu einer verringerten CO<sub>2</sub>-Aufnahme führen, da hier das Pflanzenwachstum stark durch die Wasserversorgung gesteuert wird. Quantitativ lassen sich die Auswirkung der klimatischen Änderungen auf den Kohlenstoffkreislauf allerdings schwer abschätzen.		Wenn die terrestrischen Biosphäre mehr Kohlendioxid an die Atmosphäre abgibt als sie von dieser aufnimmt, dann ist sie für die Atmosphäre eine '''Quelle''' von Kohlendioxid. Im umgekehrten Fall ist die terrestrische [[Biosphäre]] eine '''Senke'''. Seit 1850 hat die terrestrische Kohlenstoffsenke 220 GtC aufgenommen, was 31% der anthropogenen Emissionen entspricht. Mehr als Dreiviertel davon (150 GtC) erfolgten nach 1960. D.h. die Kohlenstoffsenke durch die Landvegetation hat im Laufe der Zeit zugenommen, vor allem in den letzten Jahrzehnten. Sie lag in den 1960er Jahren bei jährlich 1,2 GtC und war im Mittel des Jahrzehnts 2014-2023 mit 3,2 GtC pro Jahr fast dreimal so hoch. Allerdings zeigt die Landsenke starke jährliche Schwankungen, die vor allem durch den Wechsel von El-Niño- und La-Niña-Ereignissen bedingt sind. Während eines El Niños schwächt sich die Kohlenstoffsenke auf dem Land ab, während einer La Niña nimmt sie zu. So lag die Landsenke in dem La-Niña-Jahr 2022 bei 3,9 GtC, während sie unter dem Einfluss von El Niño 2023 auf 2,3 GtC zurückging.<ref name="Friedlingstein 2025">Friedlingstein, P., M. O'Sullivan, M.W. Jones (2025): Global Carbon Budget 2024, Earth Syst. Sci. Data, 17, 965–1039, https://doi.org/10.5194/essd-17-965-2025 </ref>

	=== Quellen und Senken ===
	Wenn die terrestrischen Biosphäre mehr Kohlendioxid an die Atmosphäre abgibt als sie von dieser aufnimmt, dann ist sie für die Atmosphäre eine '''Quelle''' von Kohlendioxid. Im umgekehrten Fall ist die terrestrische [[Biosphäre]] eine '''Senke'''. Seit ~~Beginn der Industrialisierung~~ hat die ~~zunehmend erhöhte CO<sub>2</sub>-Konzentration der Atmosphäre dazu geführt, dass die Landbiosphäre eine Senke ist. Insgesamt hat sie seit 1850 über den natürlichen Austausch hinaus 195~~ GtC aufgenommen, was ~~über den gesamten Zeitraum 30~~% der anthropogenen Emissionen ~~sind~~. ~~Dabei~~ hat ~~sich die Wachstumsrate~~ der ~~terrestrischen CO<sub>2</sub>-Senke~~ in den letzten 60 Jahren ~~mit der steigenden CO<sub>2</sub>-Konzentration in der Atmosphäre von~~ 1,2 GtC~~/Jahr in den 1960er Jahren auf~~ 3,1 GtC/Jahr ~~in den 2010er Jahren~~ fast ~~verdreifacht~~. ~~Der Anteil der~~ Landsenke an den ~~anthropogenen Emissionen ist über~~ die ~~letzten 60 Jahre jedoch relativ konstant geblieben~~.<ref name="Friedlingstein ~~2022~~">Friedlingstein, P., M.W.Jones~~, M. O'Sullivan~~ (~~2022~~): [https://doi.org/10.5194/essd-14-~~1917~~-~~2022 Global Carbon Budget 2021], Earth Syst. Sci. Data, 14, 1917–2005~~</ref>

	~~Die vermehrte Aufnahme von CO<sub>2</sub> aus~~ der ~~Atmosphäre durch die Landbiosphäre ist vor allem~~ durch den ~~sog.~~ CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt ~~infolge der Zunahme der atmosphärischen CO<sub>2</sub>-Konzentration~~ bedingt, ~~aber auch durch klimatische Änderungen wie eine Verlängerung~~ der ~~Wachstumszeit~~ in ~~höheren Breiten~~.~~<ref name="Friedlingstein 2022"/>~~ Die ~~Erhöhung~~ der CO<sub>2</sub>-~~Konzentration~~ in ~~der Atmosphäre fördert das Wachstum der Landvegetation~~ und ~~verstärkt damit die CO<sub>2</sub>~~-~~Speicherung von Ökosystemen~~. ~~Dieser~~ CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt ~~wird beeinflusst durch die Temperatur~~ und die ~~Verfügbarkeit von Wasser~~ und ~~Nährstoffen~~. ~~Klimasimulationen zeigen, dass die~~ CO<sub>2</sub>-~~Aufnahme durch~~ die ~~Landvegetation bis zum Ende des 21~~. ~~Jahrhunderts bei dem hohen Szenario SSP8~~.~~5 auch weiterhin zunehmen~~, ~~bei den niedrigeren Szenarien allerdings durch~~ die ~~begrenzte Verfügbarkeit von Nährstoffen zurückgehen~~ wird. <ref name="~~IPCC 2021~~"~~>IPCC AR6, WGI (2021): Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks, 5.4.1<~~/~~ref~~>		Grundsätzlich ist der zunehmende Trend der Kohlenstoffsenke auf dem Land seit den 1960er Jahren durch den CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt bedingt, in Verbindung mit einer erhöhten Stickstoffablagerung, die die Photosynthese der Pflanzen anregen und in Trockengebieten deren Wassernutzung verbessern. Die größte Wirkung hat der CO<sub>2</sub>-Effekt - in Verbindung mit hohen Temperaturen und einer langen Wachstumszeit - in den Tropenwäldern. Dem CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt steht in einigen Regionen wie Südamerika, Mitteleuropa, Südostasien und Westafrika die Wirkung Klimawandels durch abnehmende Niederschläge und zu hohe Temperaturen gegenüber. Global hat der Klimawandel 2014-2023 den CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt die Landsenke von Kohlenstoff um jährlich 0,87 GtC bzw. 27% reduziert. Nur in wenigen Regionen in Südamerika, Europa, Nordafrika und Australien überwiegt die negative Wirkung des Klimawandels, so dass die Vegetation auf dem Land zu eine Kohlenstoffquelle wird (Abb.).<ref name="Friedlingstein 2025"/>

	Nach jüngsten Modellberechnungen wird die Aufnahme von CO<sub>2</sub> vor allem in den nördlichen Breiten der Nordhalbkugel zunehmen, in den tropischen Regionen jedoch zurückgehen. Wichtige Einflussfaktoren sind Extremereignisse und die erhöhte CO<sub>2</sub>-Konzentration der Atmosphäre. Die Regionen mit der stärksten Abnahme sind das nördliche Südamerika, Zentralafrika und Südostasien, besonders in den tropischen Regenwäldern des Amazonasgebietes, im Kongo und in Südostasien. Im Vergleich zu Jahr 2000 wird dadurch die Bruttoprimärproduktion 2100 in der tropischen Klimazone je nach Szenario zwischen 1,3% bis 8% geringer ausfallen. Der Grund sind vor allem klimatische Änderungen wie häufigere Dürren. In der kalten Zone zeigt sie dagegen eine Zunahme zwischen 5% und 17% und in der polaren Zone zwischen 12% und 90%. Wichtige Ursachen sind die starke Erwärmung im Vergleich zum globalen Durchschnitt und eine längere Wachstumszeit. In der gemäßigten Zone ergeben sich nur geringe Änderungen durch den Klimawandel.<ref name="Lu 2014">Lu, O., H. Liu, L. Wie et al. (2024): Global prediction of gross primary productivity under future climate change, Science of The Total Environment, Volume 912, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169239</ref>		Klimasimulationen zeigen, dass die CO<sub>2</sub>-Aufnahme durch die Landvegetation bis zum Ende des 21. Jahrhunderts bei dem hohen Szenario SSP8.5 auch weiterhin zunehmen, bei den niedrigeren Szenarien allerdings durch die begrenzte Verfügbarkeit von Nährstoffen zurückgehen wird. <ref name="IPCC 2021">IPCC AR6, WGI (2021): Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks, 5.4.1</ref> Nach jüngsten Modellberechnungen wird die Aufnahme von CO<sub>2</sub> vor allem in den nördlichen Breiten der Nordhalbkugel zunehmen, in den tropischen Regionen jedoch zurückgehen. Wichtige Einflussfaktoren sind Extremereignisse und die erhöhte CO<sub>2</sub>-Konzentration der Atmosphäre. Die Regionen mit der stärksten Abnahme sind das nördliche Südamerika, Zentralafrika und Südostasien, besonders in den tropischen Regenwäldern des Amazonasgebietes, im Kongo und in Südostasien. Im Vergleich zu Jahr 2000 wird dadurch die Bruttoprimärproduktion 2100 in der tropischen Klimazone je nach Szenario zwischen 1,3% bis 8% geringer ausfallen. Der Grund sind vor allem klimatische Änderungen wie häufigere Dürren. In der kalten Zone zeigt sie dagegen eine Zunahme zwischen 5% und 17% und in der polaren Zone zwischen 12% und 90%. Wichtige Ursachen sind die starke Erwärmung im Vergleich zum globalen Durchschnitt und eine längere Wachstumszeit. In der gemäßigten Zone ergeben sich nur geringe Änderungen durch den Klimawandel.<ref name="Lu 2014">Lu, O., H. Liu, L. Wie et al. (2024): Global prediction of gross primary productivity under future climate change, Science of The Total Environment, Volume 912, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169239</ref>

	== Landnutzungsänderungen ==		== Landnutzungsänderungen ==

Dieter Kasang: /* Der Kohlenstoffkreislauf auf dem Land */

2025-03-18T14:46:26Z

Der Kohlenstoffkreislauf auf dem Land

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	Bei den angegebenen Größenordnungen handelt es sich um die natürlichen Reservoire, wie sie um 1750 vor Beginn der Industrialisierung existierten. Dabei tauscht die Landbiosphäre mit der Atmosphäre in einem natürlichen Kreislauf 120 GtC aus.<ref name="Crisp 2022">Crisp, D., H. Dolman, T. Tanhua et al. (2022): [https://doi.org/10.1029/2021RG000736 How well do we understand the land-ocean-atmosphere carbon cycle?] Reviews of Geophysics, 60, e2021RG000736.</ref>		Bei den angegebenen Größenordnungen handelt es sich um die natürlichen Reservoire, wie sie um 1750 vor Beginn der Industrialisierung existierten. Dabei tauscht die Landbiosphäre mit der Atmosphäre in einem natürlichen Kreislauf 120 GtC aus.<ref name="Crisp 2022">Crisp, D., H. Dolman, T. Tanhua et al. (2022): [https://doi.org/10.1029/2021RG000736 How well do we understand the land-ocean-atmosphere carbon cycle?] Reviews of Geophysics, 60, e2021RG000736.</ref>

	Die wichtigste Wechselwirkung zwischen [[Atmosphäre]] und Land spielt sich über die Vegetation ab. Der Austausch zwischen Atmosphäre und Landbiosphäre geschieht durch die Prozesse von [[Photosynthese]], Veratmung und Verrottung. Pflanzen nehmen durch die Photosynthese [[Kohlendioxid]] aus der Atmosphäre auf und geben durch autotrophe Respiration (Veratmung lebender Pflanzen) Kohlendioxid wieder an die Atmosphäre ab. Ein anderer Teil wird durch heterotrophe Respiration beim Abbau abgestorbener Biomasse durch Organismen der Atmosphäre zugeführt. Nur ein geringer Teil des Kohlenstoffs wird über längere ~~Zeit~~ im Boden gespeichert. Durch die Photosynthese der Pflanzen wird auch Sauerstoff freigesetzt. Dass Pflanzen insgesamt mehr CO<sub>2</sub> aufnehmen als sie abgeben, liegt daran, dass sie mittels Photosynthese Biomasse aufbauen.		Die wichtigste Wechselwirkung zwischen [[Atmosphäre]] und Land spielt sich über die Vegetation ab. Der Austausch zwischen Atmosphäre und Landbiosphäre geschieht durch die Prozesse von [[Photosynthese]], Veratmung und Verrottung. Pflanzen nehmen durch die Photosynthese [[Kohlendioxid]] aus der Atmosphäre auf und geben durch autotrophe Respiration (Veratmung lebender Pflanzen) Kohlendioxid wieder an die Atmosphäre ab. Ein anderer Teil wird durch heterotrophe Respiration beim Abbau abgestorbener Biomasse durch Organismen der Atmosphäre zugeführt. Nur ein geringer Teil des kurzfristig umgesetzten Kohlenstoffs wird über längere Zeiträume im Boden gespeichert, bildet dort aber über längere Zeiträume große Speicher (Böden und Permfrost), die die der oberirdischen Vegetation weit übertreffen. Durch die Photosynthese der Pflanzen wird auch Sauerstoff freigesetzt. Dass Pflanzen insgesamt mehr CO<sub>2</sub> aufnehmen als sie abgeben, liegt daran, dass sie mittels Photosynthese Biomasse aufbauen.

	Die gesamte Produktion von Biomasse durch Pflanzen mithilfe von Licht und Kohlendioxid wird als Bruttoprimärproduktion bezeichnet. In der Bruttoprimärproduktion (BPP) der Pflanzen werden zunächst 120 Gt C pro Jahr durch die Photosynthese assimiliert (aufgenommen). Etwa die Hälfte dieses Kohlenstoffs (ca. 60 Gt C pro Jahr) geht durch die Atmung der Pflanzen (autotrophe Respiration, R<sub>a</sub>) aber unmittelbar wieder an die Atmosphäre verloren. Die andere Hälfte geht dauerhafter in das Wachstum der Biomasse ein (Nettoprimärproduktion, NPP). Ein Großteil der Biomasse fällt jedoch als Streu (Laub, heruntergefallene Zweige etc.) an und wird durch Bodenorganismen mineralisiert, wobei jährlich 55 Gt C des durch das Wachstum der Pflanze gespeicherten Kohlenstoffs von 60 Gt C pro Jahr wieder an die Atmosphäre abgegeben werden (heterotrophe Respiration, R<sub>h</sub>). D.h. nur 5 Gt C werden über längere Zeiträume durch die sogenannte Nettoökosystemproduktion im Stamm und Wurzelwerk gespeichert. (Abb. 1)		Die gesamte Produktion von Biomasse durch Pflanzen mithilfe von Licht und Kohlendioxid wird als Bruttoprimärproduktion bezeichnet. In der Bruttoprimärproduktion (BPP) der Pflanzen werden zunächst 120 Gt C pro Jahr durch die Photosynthese assimiliert (aufgenommen). Etwa die Hälfte dieses Kohlenstoffs (ca. 60 Gt C pro Jahr) geht durch die Atmung der Pflanzen (autotrophe Respiration, R<sub>a</sub>) aber unmittelbar wieder an die Atmosphäre verloren. Die andere Hälfte geht dauerhafter in das Wachstum der Biomasse ein (Nettoprimärproduktion, NPP). Ein Großteil der Biomasse fällt jedoch als Streu (Laub, heruntergefallene Zweige etc.) an und wird durch Bodenorganismen mineralisiert, wobei jährlich 55 Gt C des durch das Wachstum der Pflanze gespeicherten Kohlenstoffs von 60 Gt C pro Jahr wieder an die Atmosphäre abgegeben werden (heterotrophe Respiration, R<sub>h</sub>). D.h. nur 5 Gt C werden über längere Zeiträume durch die sogenannte Nettoökosystemproduktion im Stamm und Wurzelwerk gespeichert. (Abb. 1)

Dieter Kasang am 18. März 2025 um 10:22 Uhr

2025-03-18T10:22:43Z

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	Die wichtigste Wechselwirkung zwischen [[Atmosphäre]] und Land spielt sich über die Vegetation ab. Der Austausch zwischen Atmosphäre und Landbiosphäre geschieht durch die Prozesse von [[Photosynthese]], Veratmung und Verrottung. Pflanzen nehmen durch die Photosynthese [[Kohlendioxid]] aus der Atmosphäre auf und geben durch autotrophe Respiration (Veratmung lebender Pflanzen) Kohlendioxid wieder an die Atmosphäre ab. Ein anderer Teil wird durch heterotrophe Respiration beim Abbau abgestorbener Biomasse durch Organismen der Atmosphäre zugeführt. Nur ein geringer Teil des Kohlenstoffs wird über längere Zeit im Boden gespeichert. Durch die Photosynthese der Pflanzen wird auch Sauerstoff freigesetzt. Dass Pflanzen insgesamt mehr CO<sub>2</sub> aufnehmen als sie abgeben, liegt daran, dass sie mittels Photosynthese Biomasse aufbauen.		Die wichtigste Wechselwirkung zwischen [[Atmosphäre]] und Land spielt sich über die Vegetation ab. Der Austausch zwischen Atmosphäre und Landbiosphäre geschieht durch die Prozesse von [[Photosynthese]], Veratmung und Verrottung. Pflanzen nehmen durch die Photosynthese [[Kohlendioxid]] aus der Atmosphäre auf und geben durch autotrophe Respiration (Veratmung lebender Pflanzen) Kohlendioxid wieder an die Atmosphäre ab. Ein anderer Teil wird durch heterotrophe Respiration beim Abbau abgestorbener Biomasse durch Organismen der Atmosphäre zugeführt. Nur ein geringer Teil des Kohlenstoffs wird über längere Zeit im Boden gespeichert. Durch die Photosynthese der Pflanzen wird auch Sauerstoff freigesetzt. Dass Pflanzen insgesamt mehr CO<sub>2</sub> aufnehmen als sie abgeben, liegt daran, dass sie mittels Photosynthese Biomasse aufbauen.

	Die gesamte Produktion von Biomasse durch Pflanzen mithilfe von Licht und Kohlendioxid wird als Bruttoprimärproduktion bezeichnet. In der Bruttoprimärproduktion (BPP) der Pflanzen werden zunächst 120 Gt C pro Jahr durch die Photosynthese assimiliert (aufgenommen).<ref>IPCC (2001): Climate Change 2001: The Sientific Basis. Contribution of the Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge and New York 2001, Figure 3.1</ref> Etwa die Hälfte dieses Kohlenstoffs (ca. 60 Gt C pro Jahr) geht durch die Atmung der Pflanzen (autotrophe Respiration, R<sub>a</sub>) aber unmittelbar wieder an die Atmosphäre verloren. Die andere Hälfte geht dauerhafter in das Wachstum der Biomasse ein (Nettoprimärproduktion, NPP). Ein Großteil der Biomasse fällt jedoch als Streu (Laub, heruntergefallene Zweige etc.) an und wird durch Bodenorganismen mineralisiert, wobei jährlich 55 Gt C des durch das Wachstum der Pflanze gespeicherten Kohlenstoffs von 60 Gt C pro Jahr wieder an die Atmosphäre abgegeben werden (heterotrophe Respiration, R<sub>h</sub>). D.h. nur 5 Gt C werden über längere Zeiträume durch die sogenannte Nettoökosystemproduktion im Stamm und Wurzelwerk gespeichert. (Abb. 1)		Die gesamte Produktion von Biomasse durch Pflanzen mithilfe von Licht und Kohlendioxid wird als Bruttoprimärproduktion bezeichnet. In der Bruttoprimärproduktion (BPP) der Pflanzen werden zunächst 120 Gt C pro Jahr durch die Photosynthese assimiliert (aufgenommen). Etwa die Hälfte dieses Kohlenstoffs (ca. 60 Gt C pro Jahr) geht durch die Atmung der Pflanzen (autotrophe Respiration, R<sub>a</sub>) aber unmittelbar wieder an die Atmosphäre verloren. Die andere Hälfte geht dauerhafter in das Wachstum der Biomasse ein (Nettoprimärproduktion, NPP). Ein Großteil der Biomasse fällt jedoch als Streu (Laub, heruntergefallene Zweige etc.) an und wird durch Bodenorganismen mineralisiert, wobei jährlich 55 Gt C des durch das Wachstum der Pflanze gespeicherten Kohlenstoffs von 60 Gt C pro Jahr wieder an die Atmosphäre abgegeben werden (heterotrophe Respiration, R<sub>h</sub>). D.h. nur 5 Gt C werden über längere Zeiträume durch die sogenannte Nettoökosystemproduktion im Stamm und Wurzelwerk gespeichert. (Abb. 1)

	== Die anthropogene Störung ==		== Die anthropogene Störung ==
	=== Änderung der Netto-Primärproduktion ===		=== Änderung der Netto-Primärproduktion ===
	Wie viel CO<sub>2</sub> eine Pflanze als Biomasse speichert, hängt von vielen Faktoren ab, die ~~für eine effiziente Photosynthese unerlässlich sind: Die~~ Verfügbarkeit von Wasser, die Verfügbarkeit von Sonnenlicht im richtigen Wellenlängenbereich, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Verfügbarkeit von Nährstoffen wie ~~Stickstoff- und Schwefelverbindungen~~ und einigen anderen. Für die [[Photosynthese]] sind besonders Licht, ~~Nahrung~~ und Kohlendioxid von Bedeutung, die Atmung ist dagegen vorrangig von der Temperatur abhängig.		Wie viel CO<sub>2</sub> eine Pflanze als Biomasse speichert, hängt von vielen Faktoren ab: die Verfügbarkeit von Wasser, die Verfügbarkeit von Sonnenlicht im richtigen Wellenlängenbereich, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Verfügbarkeit von Nährstoffen wie Stickstoffverbindungen und einigen anderen. Für die [[Photosynthese]] sind besonders Licht, Nährstoffe und Kohlendioxid von Bedeutung, die Atmung ist dagegen vorrangig von der Temperatur abhängig.

	[[Bild:Photosyntheserate.jpg\|thumb\|left\|520px\|Abb. 2: Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts), ein Maximum.]]		[[Bild:Photosyntheserate.jpg\|thumb\|left\|520px\|Abb. 2: Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts), ein Maximum.]]

Dieter Kasang am 15. März 2025 um 16:34 Uhr

2025-03-15T16:34:31Z

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	Einige Untersuchungen gehen davon aus, dass sich die Nettoprimärproduktion der meisten Pflanzen der mittleren und höheren Breiten bei einer CO<sub>2</sub>-Verdoppelung um 33% erhöhen könnte, wobei das größte Potential bei den [[Wälder im Klimawandel\|Wäldern]] liegt. Bei vielen Pflanzen in den Trockengebieten würde dieser Wert deutlich darunter liegen. Im Gegensatz zu den hohen Breiten reagiert die Biosphäre der Tropen vermutlich mit einer sinkenden NPP auf die Erwärmung, da das Temperaturoptimum dort überschritten wird. Modellrechnungen ergeben, dass der Rückgang der NPP in den Tropen deutlich stärker ausfallen könnte als der Zuwachs in den hohen Breiten.<ref>Raddatz et al. (2007): Will the tropical land biosphere dominate the climate–carbon cycle feedback during the twenty-first century?, Climate Dynamics (29), 565–574.</ref>		Einige Untersuchungen gehen davon aus, dass sich die Nettoprimärproduktion der meisten Pflanzen der mittleren und höheren Breiten bei einer CO<sub>2</sub>-Verdoppelung um 33% erhöhen könnte, wobei das größte Potential bei den [[Wälder im Klimawandel\|Wäldern]] liegt. Bei vielen Pflanzen in den Trockengebieten würde dieser Wert deutlich darunter liegen. Im Gegensatz zu den hohen Breiten reagiert die Biosphäre der Tropen vermutlich mit einer sinkenden NPP auf die Erwärmung, da das Temperaturoptimum dort überschritten wird. Modellrechnungen ergeben, dass der Rückgang der NPP in den Tropen deutlich stärker ausfallen könnte als der Zuwachs in den hohen Breiten.<ref>Raddatz et al. (2007): Will the tropical land biosphere dominate the climate–carbon cycle feedback during the twenty-first century?, Climate Dynamics (29), 565–574.</ref>

	Auch die natürlichen Kreisläufe werden durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert, mit Auswirkungen auf die Nettoprimärproduktion. So werden in den mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme.<ref>Jeong, S.-J., Ho, C.-H., Gim, H.-J., and Brown, M.E. (2011): Phenology shifts at start vs. end of growing season in temperate vegetation over the Northern Hemisphere for the period 1982–2008, Global Change Biology 17, 2385–2399</ref> Pro Jahrzehnt begann der Frühling in Europa um 3-4 Tage früher, in China um 5,5 Tage.<ref name="IPCC ~~2022~~">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.2.4</ref> In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten migrieren können.		Auch die natürlichen Kreisläufe werden durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert, mit Auswirkungen auf die Nettoprimärproduktion. So werden in den mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme.<ref>Jeong, S.-J., Ho, C.-H., Gim, H.-J., and Brown, M.E. (2011): Phenology shifts at start vs. end of growing season in temperate vegetation over the Northern Hemisphere for the period 1982–2008, Global Change Biology 17, 2385–2399</ref> Pro Jahrzehnt begann der Frühling in Europa um 3-4 Tage früher, in China um 5,5 Tage.<ref name="IPCC 2022a">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.2.4</ref> In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten migrieren können.

	=== Änderung der heterotrophen Respiration ===		=== Änderung der heterotrophen Respiration ===
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	== Landnutzungsänderungen ==		== Landnutzungsänderungen ==
	In den letzten Jahrhunderten musste ein großer Teil der [[Wälder im Klimawandel\|Wälder]] und der sonstigen natürlichen Vegetation der landwirtschaftlichen Nutzung weichen. Dieser Prozess degradierte den Boden, führte häufig zur Bodenerosion und laugte die Nährstoffe aus. Die Vernichtung der natürlichen Vegetation und die Bodenzerstörung führten zu erheblichen Kohlenstoffverlusten. Nahezu 90% davon entfallen auf die Vernichtung von Wäldern. Während der ersten 100 Jahre war die Umwandlung in Ackerland in Europa und Nordamerika die Hauptquelle für die CO<sub>2</sub>-Emissionen aus [[Landnutzung\|Landnutzungsänderungen]]. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Ackerfläche hier jedoch kaum noch ausgeweitet und ist teilweise, ~~auch~~ durch Wiederaufforstung, zurückgegangen. Dadurch sind von den außertropischen Gebieten in den 1980er und 1990er Jahren Netto kaum noch CO<sub>2</sub>-Emissionen in die Atmosphäre erfolgt. Dafür haben sich durch die Abholzung von Regenwäldern zunehmend die Tropen zu CO<sub>2</sub>-Quellen entwickelt, in den 1980er Jahren mit 1,4 Gt Kohlenstoff pro Jahr, in den 1990er Jahren mit 1,6 Gt C/Jahr.<ref>IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Table 7.2</ref>		Der Mensch wirkt jedoch nicht nur indirekt durch den Klimawandel auf den terrestrischen Kohlenstoffkreislauf ein. Hinzu kommen direkte Eingriffe in die Vegetation. In den letzten Jahrhunderten musste ein großer Teil der [[Wälder im Klimawandel\|Wälder]] und der sonstigen natürlichen Vegetation verstärkt der landwirtschaftlichen Nutzung weichen. Dieser Prozess degradierte den Boden, führte häufig zur Bodenerosion und laugte die Nährstoffe aus. Die Vernichtung der natürlichen Vegetation und die Bodenzerstörung führten zu erheblichen Kohlenstoffverlusten. Nahezu 90% davon entfallen auf die Vernichtung von Wäldern. Während der ersten 100 Jahre seit Beginn der Industrialisierung war die Umwandlung in Ackerland in Europa und Nordamerika die Hauptquelle für die CO<sub>2</sub>-Emissionen aus [[Landnutzung\|Landnutzungsänderungen]]. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Ackerfläche hier jedoch kaum noch ausgeweitet und ist teilweise, au.a. durch Wiederaufforstung, zurückgegangen. Dadurch sind von den außertropischen Gebieten in den 1980er und 1990er Jahren Netto kaum noch CO<sub>2</sub>-Emissionen in die Atmosphäre erfolgt. Dafür haben sich durch die Abholzung von Regenwäldern zunehmend die Tropen zu CO<sub>2</sub>-Quellen entwickelt, in den 1980er Jahren mit 1,4 Gt Kohlenstoff pro Jahr, in den 1990er Jahren mit 1,6 Gt C/Jahr.<ref>IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Table 7.2</ref>

			Im letzten Jahrzehnt (2010-2019) kam es durch Entwaldung, die Trockenlegung von Feuchtgebieten, die Ausdehnung von landwirtschaftlicher Nutzfläche und andere Landnutzungsänderungen zu einer Emission von 1,6 GtC pro Jahr. Die stärkste Entwaldung geschah in den tropischen Regenwäldern, die 2010-2019 zu jährlichen Kohlenstoffemissionen von 0,6 GtC geführt haben. Andererseits wurden durch die Zunahme des Pflanzenwachstums im selben Zeitraum 3,4 GtC pro Jahr aus der Atmosphäre entnommen. Zweidrittel davon gehen auf das Konto der Zunahme von Wäldern. Insgesamt waren die terrestrischen Ökosysteme eine Nettosenke von Kohlenstoff von -1,9 GtC pro Jahr.<ref name="IPCC 2022b">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.4.4</ref>

	== Einzelnachweise ==		== Einzelnachweise ==

Dieter Kasang am 15. März 2025 um 16:17 Uhr

2025-03-15T16:17:41Z

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	[[Bild:Photosyntheserate.jpg\|thumb\|left\|520px\|Abb. 2: Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts), ein Maximum.]]		[[Bild:Photosyntheserate.jpg\|thumb\|left\|520px\|Abb. 2: Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts), ein Maximum.]]

	Einige Untersuchungen gehen davon aus, dass sich die Nettoprimärproduktion der meisten Pflanzen der mittleren und höheren Breiten bei einer CO<sub>2</sub>-Verdoppelung um 33% erhöhen könnte, wobei das größte Potential bei den [[Wälder im Klimawandel\|Wäldern]] liegt. Bei vielen Pflanzen in den Trockengebieten würde dieser Wert deutlich darunter liegen. Im Gegensatz zu den hohen Breiten reagiert die Biosphäre der Tropen vermutlich mit einer sinkenden NPP auf die Erwärmung, da das Temperaturoptimum dort überschritten wird. ~~Aktuelle~~ Modellrechnungen ergeben, dass der Rückgang der NPP in den Tropen deutlich stärker ausfallen könnte als der Zuwachs in den hohen Breiten.<ref>Raddatz et al. (2007): Will the tropical land biosphere dominate the climate–carbon cycle feedback during the twenty-first century?, Climate Dynamics (29), 565–574.</ref>		Einige Untersuchungen gehen davon aus, dass sich die Nettoprimärproduktion der meisten Pflanzen der mittleren und höheren Breiten bei einer CO<sub>2</sub>-Verdoppelung um 33% erhöhen könnte, wobei das größte Potential bei den [[Wälder im Klimawandel\|Wäldern]] liegt. Bei vielen Pflanzen in den Trockengebieten würde dieser Wert deutlich darunter liegen. Im Gegensatz zu den hohen Breiten reagiert die Biosphäre der Tropen vermutlich mit einer sinkenden NPP auf die Erwärmung, da das Temperaturoptimum dort überschritten wird. Modellrechnungen ergeben, dass der Rückgang der NPP in den Tropen deutlich stärker ausfallen könnte als der Zuwachs in den hohen Breiten.<ref>Raddatz et al. (2007): Will the tropical land biosphere dominate the climate–carbon cycle feedback during the twenty-first century?, Climate Dynamics (29), 565–574.</ref>

	Auch die natürlichen Kreisläufe werden durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert, mit Auswirkungen auf die Nettoprimärproduktion. So werden in den mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme.<ref>Jeong, S.-J., Ho, C.-H., Gim, H.-J., and Brown, M.E. (2011): Phenology shifts at start vs. end of growing season in temperate vegetation over the Northern Hemisphere for the period 1982–2008, Global Change Biology 17, 2385–2399</ref> Pro Jahrzehnt begann der Frühling in Europa um 3-4 Tage früher, in China um 5,5 Tage.<ref name="IPCC 2022">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.2.4</ref> In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten migrieren können.		Auch die natürlichen Kreisläufe werden durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert, mit Auswirkungen auf die Nettoprimärproduktion. So werden in den mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme.<ref>Jeong, S.-J., Ho, C.-H., Gim, H.-J., and Brown, M.E. (2011): Phenology shifts at start vs. end of growing season in temperate vegetation over the Northern Hemisphere for the period 1982–2008, Global Change Biology 17, 2385–2399</ref> Pro Jahrzehnt begann der Frühling in Europa um 3-4 Tage früher, in China um 5,5 Tage.<ref name="IPCC 2022">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.2.4</ref> In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten migrieren können.

Dieter Kasang am 14. März 2025 um 18:44 Uhr

2025-03-14T18:44:19Z

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	Die vermehrte Aufnahme von CO<sub>2</sub> aus der Atmosphäre durch die Landbiosphäre ist vor allem durch den sog. CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt infolge der Zunahme der atmosphärischen CO<sub>2</sub>-Konzentration bedingt, aber auch durch klimatische Änderungen wie eine Verlängerung der Wachstumszeit in höheren Breiten.<ref name="Friedlingstein 2022"/> Die Erhöhung der CO<sub>2</sub>-Konzentration in der Atmosphäre fördert das Wachstum der Landvegetation und verstärkt damit die CO<sub>2</sub>-Speicherung von Ökosystemen. Dieser CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt wird beeinflusst durch die Temperatur und die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen. Klimasimulationen zeigen, dass die CO<sub>2</sub>-Aufnahme durch die Landvegetation bis zum Ende des 21. Jahrhunderts bei dem hohen Szenario SSP8.5 auch weiterhin zunehmen, bei den niedrigeren Szenarien allerdings durch die begrenzte Verfügbarkeit von Nährstoffen zurückgehen wird. <ref name="IPCC 2021">IPCC AR6, WGI (2021): Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks, 5.4.1</ref>		Die vermehrte Aufnahme von CO<sub>2</sub> aus der Atmosphäre durch die Landbiosphäre ist vor allem durch den sog. CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt infolge der Zunahme der atmosphärischen CO<sub>2</sub>-Konzentration bedingt, aber auch durch klimatische Änderungen wie eine Verlängerung der Wachstumszeit in höheren Breiten.<ref name="Friedlingstein 2022"/> Die Erhöhung der CO<sub>2</sub>-Konzentration in der Atmosphäre fördert das Wachstum der Landvegetation und verstärkt damit die CO<sub>2</sub>-Speicherung von Ökosystemen. Dieser CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt wird beeinflusst durch die Temperatur und die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen. Klimasimulationen zeigen, dass die CO<sub>2</sub>-Aufnahme durch die Landvegetation bis zum Ende des 21. Jahrhunderts bei dem hohen Szenario SSP8.5 auch weiterhin zunehmen, bei den niedrigeren Szenarien allerdings durch die begrenzte Verfügbarkeit von Nährstoffen zurückgehen wird. <ref name="IPCC 2021">IPCC AR6, WGI (2021): Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks, 5.4.1</ref>

	~~Den Ergebnissen von [[Klimamodelle]]n zufolge~~ wird die ~~NBP~~ in den ~~nächsten Jahrzehnten positiv bleiben~~, ~~durch~~ den ~~voranschreitenden Klimawandel~~ jedoch ~~zur Mitte des 21~~. ~~Jahrhunderts negativ werden. Das Land wird dann zu einer~~ CO<sub>2</sub>-~~Quelle~~. ~~Dies hängt natürlich noch zusätzlich davon ab~~, ~~welche Klima-~~ und ~~Landnutzungspolitik betrieben wird. Für die zukünftige Entwicklung dieses wichtigen Kohlenstoffspeichers ist es also von Bedeutung~~, ~~wie~~ in ~~Zukunft mit~~ den ~~globalen Wäldern umgegangen wird.~~		Nach jüngsten Modellberechnungen wird die Aufnahme von CO<sub>2</sub> vor allem in den nördlichen Breiten der Nordhalbkugel zunehmen, in den tropischen Regionen jedoch zurückgehen. Wichtige Einflussfaktoren sind Extremereignisse und die erhöhte CO<sub>2</sub>-Konzentration der Atmosphäre. Die Regionen mit der stärksten Abnahme sind das nördliche Südamerika, Zentralafrika und Südostasien, besonders in den tropischen Regenwäldern des Amazonasgebietes, im Kongo und in Südostasien. Im Vergleich zu Jahr 2000 wird dadurch die Bruttoprimärproduktion 2100 in der tropischen Klimazone je nach Szenario zwischen 1,3% bis 8% geringer ausfallen. Der Grund sind vor allem klimatische Änderungen wie häufigere Dürren. In der kalten Zone zeigt sie dagegen eine Zunahme zwischen 5% und 17% und in der polaren Zone zwischen 12% und 90%. Wichtige Ursachen sind die starke Erwärmung im Vergleich zum globalen Durchschnitt und eine längere Wachstumszeit. In der gemäßigten Zone ergeben sich nur geringe Änderungen durch den Klimawandel.<ref name="Lu 2014">Lu, O., H. Liu, L. Wie et al. (2024): Global prediction of gross primary productivity under future climate change, Science of The Total Environment, Volume 912, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169239</ref>

	~~Die Entwicklung~~ des ~~Kohlendioxidgehalts ist zwar äußerst klimarelevant~~, ~~aber nicht~~ der ~~einzige Einfluss~~, ~~den die [[Biosphäre im Klimasystem]] hat~~. ~~Außer den hier genannten biogeochemischen Effekten gibt es auch starke biogeophysikalische Einflüsse: Pflanzen beeinflussen das Klima auch über den Austausch von Wasser~~ und ~~Impuls~~ und die ~~Steuerung~~ der ~~Oberflächenenergiebilanz~~. ~~Ob die Vegetationsbedeckung an einem Ort oder global einen kühlenden oder erwärmenden Einfluss hat~~, ~~hängt daher nicht nur von ihrer Speicherfähigkeit für Kohlenstoff ab!~~

	== Landnutzungsänderungen ==		== Landnutzungsänderungen ==
	In den letzten Jahrhunderten musste ein großer Teil der [[Wälder im Klimawandel\|Wälder]] und der sonstigen natürlichen Vegetation der landwirtschaftlichen Nutzung weichen. Dieser Prozess degradierte den Boden, führte häufig zur Bodenerosion und laugte die Nährstoffe aus. Die Vernichtung der natürlichen Vegetation und die Bodenzerstörung führten zu erheblichen Kohlenstoffverlusten. Nahezu 90% davon entfallen auf die Vernichtung von Wäldern. Eine jüngere Berechnung schätzt die gesamte Kohlenstoffemissionen der Landbiosphäre für die Zeit von 1850 bis 2006 auf 158 Gt C.<ref>Josep G. Canadell et al. (2007): [http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0702737104v1 Contributions to accelerating atmospheric CO2 growth from economic activity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks], Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0702737104</ref> Während der ersten 100 Jahre war die Umwandlung in Ackerland in Europa und Nordamerika die Hauptquelle für die CO<sub>2</sub>-Emissionen aus [[Landnutzung\|Landnutzungsänderungen]]. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Ackerfläche hier jedoch kaum noch ausgeweitet und ist teilweise, auch durch Wiederaufforstung, zurückgegangen. Dadurch sind von den außertropischen Gebieten in den 1980er und 1990er Jahren Netto kaum noch CO<sub>2</sub>-Emissionen in die Atmosphäre erfolgt. Dafür haben sich durch die Abholzung von Regenwäldern zunehmend die Tropen zu CO<sub>2</sub>-Quellen entwickelt, in den 1980er Jahren mit 1,4 Gt Kohlenstoff pro Jahr, in den 1990er Jahren mit 1,6 Gt C/Jahr.<ref>IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Table 7.2</ref>		In den letzten Jahrhunderten musste ein großer Teil der [[Wälder im Klimawandel\|Wälder]] und der sonstigen natürlichen Vegetation der landwirtschaftlichen Nutzung weichen. Dieser Prozess degradierte den Boden, führte häufig zur Bodenerosion und laugte die Nährstoffe aus. Die Vernichtung der natürlichen Vegetation und die Bodenzerstörung führten zu erheblichen Kohlenstoffverlusten. Nahezu 90% davon entfallen auf die Vernichtung von Wäldern. Während der ersten 100 Jahre war die Umwandlung in Ackerland in Europa und Nordamerika die Hauptquelle für die CO<sub>2</sub>-Emissionen aus [[Landnutzung\|Landnutzungsänderungen]]. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Ackerfläche hier jedoch kaum noch ausgeweitet und ist teilweise, auch durch Wiederaufforstung, zurückgegangen. Dadurch sind von den außertropischen Gebieten in den 1980er und 1990er Jahren Netto kaum noch CO<sub>2</sub>-Emissionen in die Atmosphäre erfolgt. Dafür haben sich durch die Abholzung von Regenwäldern zunehmend die Tropen zu CO<sub>2</sub>-Quellen entwickelt, in den 1980er Jahren mit 1,4 Gt Kohlenstoff pro Jahr, in den 1990er Jahren mit 1,6 Gt C/Jahr.<ref>IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Table 7.2</ref>

	== Einzelnachweise ==		== Einzelnachweise ==

Dieter Kasang: /* Quellen und Senken */

2025-03-14T18:35:51Z

Quellen und Senken

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	=== Quellen und Senken ===		=== Quellen und Senken ===
	~~Der Austausch der Atmosphäre mit der~~ terrestrischen ~~Biospäre kann je nach Intensität der Kohlenstoff bindenden bzw. freisetzenden Prozesse für~~ die Atmosphäre ~~positiv sein~~, dann ist die ~~Biospäre~~ eine '''Quelle''' von ~~Kohlenstoff für die Atmosphäre, oder er kann negativ sein, dann~~ ist die terrestrische [[Biosphäre]] eine '''Senke'''. Seit ~~1850~~ hat ~~sich~~ die ~~terrestrische~~ Senke ~~auf~~ 195 GtC ~~summiert~~, was über den gesamten Zeitraum ~~gerechnet~~ 30% der anthropogenen Emissionen ~~ausmacht~~. Dabei hat sich die Wachstumsrate der terrestrischen CO<sub>2</sub>-Senke in den letzten 60 Jahren mit der steigenden CO<sub>2</sub>-Konzentration in der Atmosphäre von 1,2 GtC/Jahr in den 1960er Jahren auf 3,1 GtC/Jahr in den 2010er Jahren fast verdreifacht. ~~Am stärksten hat sich~~ der ~~CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt in~~ den ~~Tropen ausgewirkt. Insgesamt~~ ist ~~der Anteil der Landsenke jedoch auch~~ über die letzten 60 Jahre relativ konstant geblieben.<ref name="Friedlingstein 2022">Friedlingstein, P., M.W.Jones, M. O'Sullivan (2022): [https://doi.org/10.5194/essd-14-1917-2022 Global Carbon Budget 2021], Earth Syst. Sci. Data, 14, 1917–2005</ref>		Wenn die terrestrischen Biosphäre mehr Kohlendioxid an die Atmosphäre abgibt als sie von dieser aufnimmt, dann ist sie für die Atmosphäre eine '''Quelle''' von Kohlendioxid. Im umgekehrten Fall ist die terrestrische [[Biosphäre]] eine '''Senke'''. Seit Beginn der Industrialisierung hat die zunehmend erhöhte CO<sub>2</sub>-Konzentration der Atmosphäre dazu geführt, dass die Landbiosphäre eine Senke ist. Insgesamt hat sie seit 1850 über den natürlichen Austausch hinaus 195 GtC aufgenommen, was über den gesamten Zeitraum 30% der anthropogenen Emissionen sind. Dabei hat sich die Wachstumsrate der terrestrischen CO<sub>2</sub>-Senke in den letzten 60 Jahren mit der steigenden CO<sub>2</sub>-Konzentration in der Atmosphäre von 1,2 GtC/Jahr in den 1960er Jahren auf 3,1 GtC/Jahr in den 2010er Jahren fast verdreifacht. Der Anteil der Landsenke an den anthropogenen Emissionen ist über die letzten 60 Jahre jedoch relativ konstant geblieben.<ref name="Friedlingstein 2022">Friedlingstein, P., M.W.Jones, M. O'Sullivan (2022): [https://doi.org/10.5194/essd-14-1917-2022 Global Carbon Budget 2021], Earth Syst. Sci. Data, 14, 1917–2005</ref>

	Die vermehrte Aufnahme von CO<sub>2</sub> aus der Atmosphäre durch die Landbiosphäre ~~(Vegetation und Bode)~~ ist vor allem durch den sog. CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt infolge der Zunahme der atmosphärischen CO<sub>2</sub>-Konzentration bedingt, aber auch durch klimatische Änderungen wie eine Verlängerung der Wachstumszeit in höheren Breiten.<ref name="Friedlingstein 2022"/> Die Erhöhung der CO<sub>2</sub>-Konzentration in der Atmosphäre fördert das Wachstum der Landvegetation und verstärkt damit die CO<sub>2</sub>-Speicherung von Ökosystemen. Dieser CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt wird beeinflusst durch die Temperatur und die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen. Klimasimulationen zeigen, dass die CO<sub>2</sub>-Aufnahme durch die Landvegetation bis zum Ende des 21. Jahrhunderts bei dem hohen Szenario SSP8.5 auch weiterhin zunehmen, bei den niedrigeren Szenarien allerdings ~~zurückgehen wird. Der Rückgang ist dabei vor allem~~ durch die begrenzte Verfügbarkeit von Nährstoffen ~~bedingt~~.<ref name="IPCC 2021">IPCC AR6, WGI (2021): Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks, 5.4.1</ref>		Die vermehrte Aufnahme von CO<sub>2</sub> aus der Atmosphäre durch die Landbiosphäre ist vor allem durch den sog. CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt infolge der Zunahme der atmosphärischen CO<sub>2</sub>-Konzentration bedingt, aber auch durch klimatische Änderungen wie eine Verlängerung der Wachstumszeit in höheren Breiten.<ref name="Friedlingstein 2022"/> Die Erhöhung der CO<sub>2</sub>-Konzentration in der Atmosphäre fördert das Wachstum der Landvegetation und verstärkt damit die CO<sub>2</sub>-Speicherung von Ökosystemen. Dieser CO<sub>2</sub>-Düngungseffekt wird beeinflusst durch die Temperatur und die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen. Klimasimulationen zeigen, dass die CO<sub>2</sub>-Aufnahme durch die Landvegetation bis zum Ende des 21. Jahrhunderts bei dem hohen Szenario SSP8.5 auch weiterhin zunehmen, bei den niedrigeren Szenarien allerdings durch die begrenzte Verfügbarkeit von Nährstoffen zurückgehen wird. <ref name="IPCC 2021">IPCC AR6, WGI (2021): Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks, 5.4.1</ref>

	Auch die Entwicklung von Störungen der Ökosysteme, vor allem durch Waldbrände, hängt davon ab, wie das Klima sich ändern wird und wie ihre Bewirtschaftung durch den Menschen geschieht. Es wird vermutet, dass die CO<sub>2</sub>-Emissionen durch Störungen in Zukunft zunehmen werden. Eine genaue Abschätzung der zukünftigen Emissionen aus Bränden und anderen Störungen ist aufgrund der großen Unsicherheiten nicht durchführbar. Dass es sich aber um einen bedeutenden Beitrag handeln könnte, zeigt sich an der Größenordnung der gegenwärtigen Störungen, die jährlich mehrere Gigatonnen Kohlenstoff freisetzen, etwa ein Drittel der menschengemachten direkten Emissionen. Mehr Informationen zu Waldbränden findet sich in dem Artikel [[Waldbrände]].

	Erst die Gesamtsumme der obigen Beiträge ergibt global und über das Jahr gemittelt die Änderung der Netto-Biomproduktion und damit die Menge an Kohlenstoff, die der Atmosphäre jährlich entzogen wird. Beobachtungen zeigen momentan noch ein Überwiegen des Düngeeffekts über die Folgen des Klimawandels.

	Den Ergebnissen von [[Klimamodelle]]n zufolge wird die NBP in den nächsten Jahrzehnten positiv bleiben, durch den voranschreitenden Klimawandel jedoch zur Mitte des 21. Jahrhunderts negativ werden. Das Land wird dann zu einer CO<sub>2</sub>-Quelle. Dies hängt natürlich noch zusätzlich davon ab, welche Klima- und Landnutzungspolitik betrieben wird. Für die zukünftige Entwicklung dieses wichtigen Kohlenstoffspeichers ist es also von Bedeutung, wie in Zukunft mit den globalen Wäldern umgegangen wird.		Den Ergebnissen von [[Klimamodelle]]n zufolge wird die NBP in den nächsten Jahrzehnten positiv bleiben, durch den voranschreitenden Klimawandel jedoch zur Mitte des 21. Jahrhunderts negativ werden. Das Land wird dann zu einer CO<sub>2</sub>-Quelle. Dies hängt natürlich noch zusätzlich davon ab, welche Klima- und Landnutzungspolitik betrieben wird. Für die zukünftige Entwicklung dieses wichtigen Kohlenstoffspeichers ist es also von Bedeutung, wie in Zukunft mit den globalen Wäldern umgegangen wird.

Dieter Kasang am 14. März 2025 um 17:34 Uhr

2025-03-14T17:34:25Z

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	[[Bild:CO2-kreislauf-land.jpg\|thumb\|470px\|Schematische Darstellung des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufs. Die Werte geben Kohlenstoffflüsse in Gt C/Jahr an.]]		[[Bild:CO2-kreislauf-land.jpg\|thumb\|470px\|Abb. 1: Schematische Darstellung des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufs. Die Werte geben Kohlenstoffflüsse in Gt C/Jahr an.]]
	Kohlendioxid kommt auf der Erde in verschiedenen Speichern vor, in der Atmosphäre, im Ozean, auf dem Land und in geologischen Gesteinsschichten. Zwischen den Reservoiren kommt es zu Austauschprozesse, die den Kohlenstoffkreislauf bilden. Dieser Kreislauf ist im Hinblick auf die Geschwindigkeit der Austauschprozesse zweigeteilt. Der langsame Kohlenstoffkreislauf bezieht durch Vulkanausbrüche, Verwitterung und Plattentektonik sowie in jüngster Zeit durch die Förderung von fossilen Energieträgern durch den Menschen den geologischen Speicher mit ein. Für das Klima und das Leben auf der Erde ist jedoch unmittelbar nur der Kohlenstoff in den oberflächennahen Speichern Ozean, Landbiosphäre und Atmosphäre von Bedeutung.		Kohlendioxid kommt auf der Erde in verschiedenen Speichern vor, in der Atmosphäre, im Ozean, auf dem Land und in geologischen Gesteinsschichten. Zwischen den Reservoiren kommt es zu Austauschprozesse, die den Kohlenstoffkreislauf bilden. Dieser Kreislauf ist im Hinblick auf die Geschwindigkeit der Austauschprozesse zweigeteilt. Der langsame Kohlenstoffkreislauf bezieht durch Vulkanausbrüche, Verwitterung und Plattentektonik sowie in jüngster Zeit durch die Förderung von fossilen Energieträgern durch den Menschen den geologischen Speicher mit ein. Für das Klima und das Leben auf der Erde ist jedoch unmittelbar nur der Kohlenstoff in den oberflächennahen Speichern Ozean, Landbiosphäre und Atmosphäre von Bedeutung.

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	Die wichtigste Wechselwirkung zwischen [[Atmosphäre]] und Land spielt sich über die Vegetation ab. Der Austausch zwischen Atmosphäre und Landbiosphäre geschieht durch die Prozesse von [[Photosynthese]], Veratmung und Verrottung. Pflanzen nehmen durch die Photosynthese [[Kohlendioxid]] aus der Atmosphäre auf und geben durch autotrophe Respiration (Veratmung lebender Pflanzen) Kohlendioxid wieder an die Atmosphäre ab. Ein anderer Teil wird durch heterotrophe Respiration beim Abbau abgestorbener Biomasse durch Organismen der Atmosphäre zugeführt. Nur ein geringer Teil des Kohlenstoffs wird über längere Zeit im Boden gespeichert. Durch die Photosynthese der Pflanzen wird auch Sauerstoff freigesetzt. Dass Pflanzen insgesamt mehr CO<sub>2</sub> aufnehmen als sie abgeben, liegt daran, dass sie mittels Photosynthese Biomasse aufbauen.		Die wichtigste Wechselwirkung zwischen [[Atmosphäre]] und Land spielt sich über die Vegetation ab. Der Austausch zwischen Atmosphäre und Landbiosphäre geschieht durch die Prozesse von [[Photosynthese]], Veratmung und Verrottung. Pflanzen nehmen durch die Photosynthese [[Kohlendioxid]] aus der Atmosphäre auf und geben durch autotrophe Respiration (Veratmung lebender Pflanzen) Kohlendioxid wieder an die Atmosphäre ab. Ein anderer Teil wird durch heterotrophe Respiration beim Abbau abgestorbener Biomasse durch Organismen der Atmosphäre zugeführt. Nur ein geringer Teil des Kohlenstoffs wird über längere Zeit im Boden gespeichert. Durch die Photosynthese der Pflanzen wird auch Sauerstoff freigesetzt. Dass Pflanzen insgesamt mehr CO<sub>2</sub> aufnehmen als sie abgeben, liegt daran, dass sie mittels Photosynthese Biomasse aufbauen.

	In der Bruttoprimärproduktion (BPP) der Pflanzen werden 120 Gt C pro Jahr ~~zunächst~~ durch die Photosynthese assimiliert (aufgenommen).<ref>IPCC (2001): Climate Change 2001: The Sientific Basis. Contribution of the Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge and New York 2001, Figure 3.1</ref> Etwa die Hälfte dieses Kohlenstoffs (ca. 60 Gt C pro Jahr) geht durch die Atmung der Pflanzen (autotrophe Respiration, R<sub>a</sub>) aber unmittelbar wieder an die Atmosphäre verloren. Die andere Hälfte geht dauerhafter in das Wachstum der Biomasse ein (Nettoprimärproduktion, NPP). Ein Großteil der Biomasse fällt jedoch als Streu (Laub, heruntergefallene Zweige etc.) an und wird durch Bodenorganismen mineralisiert, wobei jährlich 55 Gt C des durch das Wachstum der Pflanze gespeicherten Kohlenstoffs von 60 Gt C pro Jahr wieder an die Atmosphäre abgegeben werden (heterotrophe Respiration, R<sub>h</sub>). D.h. nur 5 Gt C werden über längere Zeiträume durch die sogenannte Nettoökosystemproduktion im Stamm und Wurzelwerk gespeichert.		Die gesamte Produktion von Biomasse durch Pflanzen mithilfe von Licht und Kohlendioxid wird als Bruttoprimärproduktion bezeichnet. In der Bruttoprimärproduktion (BPP) der Pflanzen werden zunächst 120 Gt C pro Jahr durch die Photosynthese assimiliert (aufgenommen).<ref>IPCC (2001): Climate Change 2001: The Sientific Basis. Contribution of the Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge and New York 2001, Figure 3.1</ref> Etwa die Hälfte dieses Kohlenstoffs (ca. 60 Gt C pro Jahr) geht durch die Atmung der Pflanzen (autotrophe Respiration, R<sub>a</sub>) aber unmittelbar wieder an die Atmosphäre verloren. Die andere Hälfte geht dauerhafter in das Wachstum der Biomasse ein (Nettoprimärproduktion, NPP). Ein Großteil der Biomasse fällt jedoch als Streu (Laub, heruntergefallene Zweige etc.) an und wird durch Bodenorganismen mineralisiert, wobei jährlich 55 Gt C des durch das Wachstum der Pflanze gespeicherten Kohlenstoffs von 60 Gt C pro Jahr wieder an die Atmosphäre abgegeben werden (heterotrophe Respiration, R<sub>h</sub>). D.h. nur 5 Gt C werden über längere Zeiträume durch die sogenannte Nettoökosystemproduktion im Stamm und Wurzelwerk gespeichert. (Abb. 1)

	== Die anthropogene Störung ==		== Die anthropogene Störung ==
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	Wie viel CO<sub>2</sub> eine Pflanze als Biomasse speichert, hängt von vielen Faktoren ab, die für eine effiziente Photosynthese unerlässlich sind: Die Verfügbarkeit von Wasser, die Verfügbarkeit von Sonnenlicht im richtigen Wellenlängenbereich, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Verfügbarkeit von Nährstoffen wie Stickstoff- und Schwefelverbindungen und einigen anderen. Für die [[Photosynthese]] sind besonders Licht, Nahrung und Kohlendioxid von Bedeutung, die Atmung ist dagegen vorrangig von der Temperatur abhängig.		Wie viel CO<sub>2</sub> eine Pflanze als Biomasse speichert, hängt von vielen Faktoren ab, die für eine effiziente Photosynthese unerlässlich sind: Die Verfügbarkeit von Wasser, die Verfügbarkeit von Sonnenlicht im richtigen Wellenlängenbereich, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Verfügbarkeit von Nährstoffen wie Stickstoff- und Schwefelverbindungen und einigen anderen. Für die [[Photosynthese]] sind besonders Licht, Nahrung und Kohlendioxid von Bedeutung, die Atmung ist dagegen vorrangig von der Temperatur abhängig.

	[[Bild:Photosyntheserate.jpg\|thumb\|left\|520px\|Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts), ein Maximum.]]		[[Bild:Photosyntheserate.jpg\|thumb\|left\|520px\|Abb. 2: Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts), ein Maximum.]]

	~~Die natürlichen Kreisläufe werden gegenwärtig durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert. So werden in den~~ mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen seit den frühen 1960er Jahren geführt und damit auch zu einer ~~vermehrten~~ CO<sub>2</sub>-~~Aufnahme~~. ~~In höheren~~ Breiten ~~können dadurch außerdem Pflanzen reifen~~, ~~für die~~ das ~~bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war~~. ~~Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst~~, so dass ~~sie nicht ohne weiteres von niederen~~ in ~~höhere~~ Breiten ~~migrieren können~~.		Einige Untersuchungen gehen davon aus, dass sich die Nettoprimärproduktion der meisten Pflanzen der mittleren und höheren Breiten bei einer CO<sub>2</sub>-Verdoppelung um 33% erhöhen könnte, wobei das größte Potential bei den [[Wälder im Klimawandel\|Wäldern]] liegt. Bei vielen Pflanzen in den Trockengebieten würde dieser Wert deutlich darunter liegen. Im Gegensatz zu den hohen Breiten reagiert die Biosphäre der Tropen vermutlich mit einer sinkenden NPP auf die Erwärmung, da das Temperaturoptimum dort überschritten wird. Aktuelle Modellrechnungen ergeben, dass der Rückgang der NPP in den Tropen deutlich stärker ausfallen könnte als der Zuwachs in den hohen Breiten.<ref>Raddatz et al. (2007): Will the tropical land biosphere dominate the climate–carbon cycle feedback during the twenty-first century?, Climate Dynamics (29), 565–574.</ref>

	~~Einige Untersuchungen gehen davon aus~~, ~~dass sich~~ die Nettoprimärproduktion ~~der meisten Pflanzen der~~ mittleren und höheren Breiten ~~bei einer CO<sub>2</sub>-Verdoppelung um 33% erhöhen könnte, wobei das größte Potential bei den~~ [[~~Wälder im Klimawandel~~\|~~Wäldern dieser Klimazonen~~]] ~~liegt~~. ~~Bei vielen Pflanzen~~ in ~~den Trockengebieten würde dieser Wert deutlich darunter liegen. Bei~~ einer ~~deutlich höheren~~ CO<sub>2</sub>-~~Konzentration von z~~.~~B. 800-1000 ppm~~<ref>~~ppm~~ (~~Teile pro Million~~) ~~ist das Verhältnis der Anzahl von Treibhausgasmolekülen zur Gesamtzahl der Moleküle~~ in ~~trockener Luft.~~</ref> ~~zeigen experimentelle Untersuchungen, dass sich die Nettoprimärproduktion entweder nur geringfügig erhöhen oder sogar zurückgehen wird.~~		Auch die natürlichen Kreisläufe werden durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert, mit Auswirkungen auf die Nettoprimärproduktion. So werden in den mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme.<ref>Jeong, S.-J., Ho, C.-H., Gim, H.-J., and Brown, M.E. (2011): Phenology shifts at start vs. end of growing season in temperate vegetation over the Northern Hemisphere for the period 1982–2008, Global Change Biology 17, 2385–2399</ref> Pro Jahrzehnt begann der Frühling in Europa um 3-4 Tage früher, in China um 5,5 Tage.<ref name="IPCC 2022">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.2.4</ref> In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten migrieren können.

	~~Im Gegensatz zu den hohen Breiten reagiert die Biosphäre~~ der ~~Tropen vermutlich mit einer sinkenden NPP auf die Erwärmung~~, ~~da das Temperaturoptimum dort überschritten wird. Aktuelle Modellrechnungen ergeben~~, ~~dass der Rückgang der NPP in den Tropen deutlich stärker ausfallen könnte als der Zuwachs in den hohen Breiten~~.<ref>~~Raddatz et al.~~ (~~2007~~): ~~Will the tropical land biosphere dominate the climate–carbon cycle feedback during the twenty-first century?~~, ~~Climate Dynamics (29), 565–574~~.</ref>

	=== Änderung der heterotrophen Respiration ===		=== Änderung der heterotrophen Respiration ===
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	Auch die Entwicklung von Störungen der Ökosysteme, vor allem durch Waldbrände, hängt davon ab, wie das Klima sich ändern wird und wie ihre Bewirtschaftung durch den Menschen geschieht. Es wird vermutet, dass die CO<sub>2</sub>-Emissionen durch Störungen in Zukunft zunehmen werden. Eine genaue Abschätzung der zukünftigen Emissionen aus Bränden und anderen Störungen ist aufgrund der großen Unsicherheiten nicht durchführbar. Dass es sich aber um einen bedeutenden Beitrag handeln könnte, zeigt sich an der Größenordnung der gegenwärtigen Störungen, die jährlich mehrere Gigatonnen Kohlenstoff freisetzen, etwa ein Drittel der menschengemachten direkten Emissionen. Mehr Informationen zu Waldbränden findet sich in dem Artikel [[Waldbrände]].		Auch die Entwicklung von Störungen der Ökosysteme, vor allem durch Waldbrände, hängt davon ab, wie das Klima sich ändern wird und wie ihre Bewirtschaftung durch den Menschen geschieht. Es wird vermutet, dass die CO<sub>2</sub>-Emissionen durch Störungen in Zukunft zunehmen werden. Eine genaue Abschätzung der zukünftigen Emissionen aus Bränden und anderen Störungen ist aufgrund der großen Unsicherheiten nicht durchführbar. Dass es sich aber um einen bedeutenden Beitrag handeln könnte, zeigt sich an der Größenordnung der gegenwärtigen Störungen, die jährlich mehrere Gigatonnen Kohlenstoff freisetzen, etwa ein Drittel der menschengemachten direkten Emissionen. Mehr Informationen zu Waldbränden findet sich in dem Artikel [[Waldbrände]].

	Erst die Gesamtsumme der obigen Beiträge ergibt global und über das Jahr gemittelt die Änderung der Netto-Biomproduktion und damit die Menge an Kohlenstoff, die der Atmosphäre jährlich entzogen wird. Beobachtungen zeigen momentan noch ein Überwiegen des Düngeeffekts über die Folgen des Klimawandels~~, die die drei letzten Terme der Bilanz in die Höhe treiben~~.		Erst die Gesamtsumme der obigen Beiträge ergibt global und über das Jahr gemittelt die Änderung der Netto-Biomproduktion und damit die Menge an Kohlenstoff, die der Atmosphäre jährlich entzogen wird. Beobachtungen zeigen momentan noch ein Überwiegen des Düngeeffekts über die Folgen des Klimawandels.

	Den Ergebnissen von [[Klimamodelle]]n zufolge wird die NBP in den nächsten Jahrzehnten positiv bleiben, durch den voranschreitenden Klimawandel jedoch zur Mitte des 21. Jahrhunderts negativ werden. Das Land wird dann zu einer CO<sub>2</sub>-Quelle. Dies hängt natürlich noch zusätzlich davon ab, welche Klima- und Landnutzungspolitik betrieben wird. Für die zukünftige Entwicklung dieses wichtigen Kohlenstoffspeichers ist es also von Bedeutung, wie in Zukunft mit den globalen Wäldern umgegangen wird.		Den Ergebnissen von [[Klimamodelle]]n zufolge wird die NBP in den nächsten Jahrzehnten positiv bleiben, durch den voranschreitenden Klimawandel jedoch zur Mitte des 21. Jahrhunderts negativ werden. Das Land wird dann zu einer CO<sub>2</sub>-Quelle. Dies hängt natürlich noch zusätzlich davon ab, welche Klima- und Landnutzungspolitik betrieben wird. Für die zukünftige Entwicklung dieses wichtigen Kohlenstoffspeichers ist es also von Bedeutung, wie in Zukunft mit den globalen Wäldern umgegangen wird.

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	[[Bild:Photosyntheserate.jpg\|thumb\|left\|520px\|Abb. 2: Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts), ein Maximum.]]		[[Bild:Photosyntheserate.jpg\|thumb\|left\|520px\|Abb. 2: Abhängigkeit der Blattphysiologie von der Temperatur. Links: Bruttoprimärproduktion (obere Kurve) und Atmung (untere Kurve). Da die Atmung der Pflanzen mit der Temperatur ansteigt, die Photosyntheserate aber ein Maximum erreicht und danach wieder abfällt, hat auch die Differenz der beiden, nämlich die Nettoprimärproduktion (rechts), ein Maximum.]]

	Einige Untersuchungen gehen davon aus, dass sich die Nettoprimärproduktion der meisten Pflanzen der mittleren und höheren Breiten bei einer CO<sub>2</sub>-Verdoppelung um 33% erhöhen könnte, wobei das größte Potential bei den [[Wälder im Klimawandel\|Wäldern]] liegt. Bei vielen Pflanzen in den Trockengebieten würde dieser Wert deutlich darunter liegen. Im Gegensatz zu den hohen Breiten reagiert die Biosphäre der Tropen vermutlich mit einer sinkenden NPP auf die Erwärmung, da das Temperaturoptimum dort überschritten wird. ~~Aktuelle~~ Modellrechnungen ergeben, dass der Rückgang der NPP in den Tropen deutlich stärker ausfallen könnte als der Zuwachs in den hohen Breiten.<ref>Raddatz et al. (2007): Will the tropical land biosphere dominate the climate–carbon cycle feedback during the twenty-first century?, Climate Dynamics (29), 565–574.</ref>		Einige Untersuchungen gehen davon aus, dass sich die Nettoprimärproduktion der meisten Pflanzen der mittleren und höheren Breiten bei einer CO<sub>2</sub>-Verdoppelung um 33% erhöhen könnte, wobei das größte Potential bei den [[Wälder im Klimawandel\|Wäldern]] liegt. Bei vielen Pflanzen in den Trockengebieten würde dieser Wert deutlich darunter liegen. Im Gegensatz zu den hohen Breiten reagiert die Biosphäre der Tropen vermutlich mit einer sinkenden NPP auf die Erwärmung, da das Temperaturoptimum dort überschritten wird. Modellrechnungen ergeben, dass der Rückgang der NPP in den Tropen deutlich stärker ausfallen könnte als der Zuwachs in den hohen Breiten.<ref>Raddatz et al. (2007): Will the tropical land biosphere dominate the climate–carbon cycle feedback during the twenty-first century?, Climate Dynamics (29), 565–574.</ref>

	Auch die natürlichen Kreisläufe werden durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert, mit Auswirkungen auf die Nettoprimärproduktion. So werden in den mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme.<ref>Jeong, S.-J., Ho, C.-H., Gim, H.-J., and Brown, M.E. (2011): Phenology shifts at start vs. end of growing season in temperate vegetation over the Northern Hemisphere for the period 1982–2008, Global Change Biology 17, 2385–2399</ref> Pro Jahrzehnt begann der Frühling in Europa um 3-4 Tage früher, in China um 5,5 Tage.<ref name="IPCC 2022">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.2.4</ref> In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten migrieren können.		Auch die natürlichen Kreisläufe werden durch den menschengemachten Klimawandel erheblich verändert, mit Auswirkungen auf die Nettoprimärproduktion. So werden in den mittleren und höheren Breiten [[Phänologie\|verlängerte Wachstumszeit]] durch einen früheren Frühlingsbeginn und ein späteres Herbstende beobachtet. Die [[Klimaänderungen in Europa\|Erwärmung]] hat in Europa bereits heute zu einer längeren Wachstumszeit von 11 Tagen geführt und damit auch zu einer vermehrten CO<sub>2</sub>-Aufnahme.<ref>Jeong, S.-J., Ho, C.-H., Gim, H.-J., and Brown, M.E. (2011): Phenology shifts at start vs. end of growing season in temperate vegetation over the Northern Hemisphere for the period 1982–2008, Global Change Biology 17, 2385–2399</ref> Pro Jahrzehnt begann der Frühling in Europa um 3-4 Tage früher, in China um 5,5 Tage.<ref name="IPCC 2022">IPCC AR6 WGII (2022): Terrestrial and Freshwater Ecosystems and Their Services, 2.4.2.4</ref> In höheren Breiten können dadurch außerdem Pflanzen reifen, für die das bislang wegen zu niedriger Temperaturen nicht möglich war. Allerdings sind viele Pflanzen an die Kombination bestimmter Temperatur- und Helligkeitsperioden im Tag-Nacht-Rhythmus angepasst, so dass sie nicht ohne weiteres von niederen in höhere Breiten migrieren können.