Kohlendioxid auf dem Land (einfach)

Kohlendioxid gibt es bekanntlich in der Atmosphäre und verursacht dort den Treibhauseffekt. Ein Teil des Kohlendioxids in der Atmosphäre wird jedoch auch vom Ozean aufgenommen und ein anderer Teil von der Vegetation und dem Boden auf dem Land. Zwischen diesen drei Speichern gibt es einen ständigen Austausch. So nehmen Vegetation und Boden nicht nur Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf, sondern geben es auch wieder an die Atmosphäre ab.

Der Kohlenstoffkreislauf auf dem Land

Die wichtigste Wechselwirkung zwischen der Atmosphäre und dem Land spielt sich über die Vegetation ab. Pflanzen nehmen Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und verwandeln es mit Hilfe von Licht und Wasser in Nährstoffe, aus denen die Pflanzen Biomasse aufbauen, wodurch sie wachsen. Den Prozess der Umwandlung von Kohlendioxid in Nährstoffe nennt man Photosynthese. Einen Teil des aufgenommenen Kohlendioxids geben Pflanzen aber auch wieder an die Atmosphäre zurück. Das ist die Atmung der Pflanzen. Ein anderer Teil fällt mit Blättern und Zweigen als Streu auf den Boden. Die Streu verrottet nach einer gewissen Zeit, wodurch das gespeicherte Kohlendioxid freigesetzt wird, zu einem geringen Teil aber auch in den Boden gelangt. Ein kleinerer Teil des in der Pflanze gespeicherten Kohlendioxids gelangt auch durch Brände und durch die Holznutzung des Menschen wieder in die Atmosphäre.

Von allen auf dem Land wachsenden Pflanzen der Erde werden jedes Jahr 120 Milliarden Tonnen Kohlenstoff aufgenommen. Dabei wird der Sauerstoffanteil im Kohlendioxid, das die chemische Formel CO₂ besitzt, nicht mit gemessen. Kohlendioxid ist pro Molekül 3,67 Mal schwerer als der reine Kohlenstoff. Die Hälfte davon benutzen die Pflanzen zur Bildung von Biomasse, die andere Hälfte atmen sie wieder aus. Allerdings werden durch das Verrotten der Streu 55 Milliarden Tonnen Kohlenstoff wieder an die Atmosphäre abgegeben. Nur 5 Milliarden Tonnen werden über längere Zeiträume im Stamm und Wurzelwerk gespeichert, wovon auch wieder ein Teil durch Feuer und Holznutzung verloren geht.

Der Einfluss des Klimawandels

Ob eine Pflanze viel oder wenig Kohlendioxid als Biomasse speichert, hängt von vielen Faktoren ab. Zum einen spielt die Menge des Kohlendioxids in der Atmosphäre eine Rolle. Je mehr davon vorhanden ist, desto mehr kann die Pflanze in Nährstoffe umwandeln. Nun hat der Mensch durch die Verbrennung von Kohle, Öl und Gas bekanntlich den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre deutlich erhöht. Das kommt auch dem Wachstum der Pflanzen zugute. Sie nehmen seit einiger Zeit mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf, als sie dorthin abgeben. Ein anderer Faktor, der zu mehr Wachstum von Pflanzen geführt hat, ist die Erwärmung der Atmosphäre durch den zusätzlichen Treibhauseffekt, der durch den höheren Kohlendioxidgehalt bewirkt wird. Wenn im Frühjahr die Temperaturen von Jahr zu Jahr steigen, treiben die Pflanzen immer früher ihre Blätter aus und können also früher mit der Photosynthese beginnen. Und bei immer höheren Herbsttemperaturen im Herbst wird die Zeit der Photosynthese zum Winter hin verlängert.

Es spielen aber noch andere Faktoren eine Rolle. So muss z.B. genügend Wasser vorhanden sein. Bei der Aufnahme von Kohlendioxid öffnen sich an der Unterseite der Blätter der Pflanzen kleine Spaltöffnungen, die man Stomata nennt. Durch diese Öffnungen verliert die Pflanze Wasser durch Verdunstung. Das kann in trockenen Gebieten bzw. während einer längeren wetterbedingten Trockenheit ein Problem darstellen und das Wachstum der Pflanze begrenzen. Der Klimawandel wird in manchen Regionen wie zum Beispiel im Mittelmeerraum, im Sommer aber auch in manchen Gebieten Deutschlands, zu geringeren Niederschlägen führen. Die Pflanzen werden dann vielfach trotz höherer Kohlendioxid-Aufnahme wegen des Wassermangels nicht stärker wachsen.

Die Temperatur spielt nicht nur für die Verlängerung der Wachstumszeit eine Rolle. Sie regelt auch die Verrottung der auf den Boden gefallenen Streu. Die Verrottung geschieht durch viele verschiedene Arten von Mikroorganismen, deren Aktivität bei höherer Temperatur zunimmt. Das heißt, je höher die Temperatur am Boden ist, desto schneller werden die herab gefallenen Blätter und Zweige zersetzt. Dadurch wird dann zunehmend Kohlendioxid an die Atmosphäre abgegeben. Gegenwärtig sind die Pflanzen auf dem Land noch eine Kohlendioxid-Senke, weil sie mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen als dorthin abgeben. Das kann sich in Zukunft jedoch durch höhere Temperaturen und höhere Zersetzungsraten der Streu ändern. Die Landvegetation würde dann mehr Kohlendioxid an die Atmosphäre abgegeben, als sie aufnimmt.