Extreme Dürren sind bekanntermaßen schlecht für Pflanzen. Doch ihre Folgen vor allem für Grasland und Buschlandschaften wurden bisher erheblich unterschätzt, wie eine weltweite Studie zeigt. Demnach haben Trockenperioden einen größeren Einfluss auf die Fähigkeit von Gräsern und Büschen, Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufzunehmen als bisher angenommen. Das hat Folgen für den globalen Kohlenstoffkreislauf. Zugleich zeigt die Studie auf, welche Ökosysteme besonders widerstandsfähig gegenüber Dürren sind und welche Regionen künftig besonders unter Trockenheit leiden werden.
Extreme Dürren galten einst als seltene Ereignisse. Mit dem Klimawandel und der Erderwärmung werden sie aber nun häufiger und werden künftig alle zwei bis fünf Jahre viele Regionen der Welt treffen, wie zahlreiche Studien prognostizieren. Das hat Auswirkungen auf die Vegetation in den betroffenen Gebieten sowie ihre tierischen und menschlichen Anwohner. Aber wie schädlich ist die Trockenheit für bestimmte Pflanzengruppen konkret? Eine Forschungsgruppe hat nun erstmals umfassend systematisch untersucht, welche Folgen bereits ein einziges Jahr mäßiger oder extremer Dürre auf Gras- und Buschland hat. Dafür besuchte das Team um Melinda Smith von der Colorado State University 100 verschiedene Ökosysteme auf sechs Kontinenten und simulierte dort unterschiedliche Dürrebedingungen. An jedem Standort präparierten die Forschenden Versuchsflächen mit transparenten Dächern, so dass die Pflanzen darunter während der Wachstumssaison weniger Regen, aber gleich viel Licht erhielten.
Gräser und Büsche leiden stärker unter Dürren als angenommen
Die Versuche ergaben, dass schon mäßig schwere Dürren negative Auswirkungen auf Gras- und Buschland hatten. Die Pflanzen nahmen dann nicht nur weniger Wasser, sondern auch weniger Kohlendioxid aus der Luft auf und produzierten daraus weniger Biomasse. Das heißt: Sie wuchsen weniger – im Schnitt um etwa 20 Prozent bei mäßigen Dürren und um circa 35 Prozent bei extremen Dürren. In Gras- und Buschland sind die Wachstumseinbußen damit viel stärker als zuvor basierend auf Einzelstudien angenommen. „Die beobachtete Verringerung eines wichtigen Kohlenstoffkreislaufprozesses nach einem einzigen extremen Dürreereignis übersteigt die zuvor gemeldeten Verluste für Grasland und Buschland bei weitem“, sagt Smith. Dürren beeinflussen demnach massiv den globalen Kohlenstoffkreislauf, weil diese Pflanzen dann deutlich weniger Kohlendioxid aus der Atmosphäre entnehmen. Bisher speichern Gräser und Büsche etwa 30 Prozent des weltweiten Kohlendioxids.
Artenvielfalt und Anpassung kann Effekte teilweise abpuffern
Generell ergaben die Versuche, dass die Pflanzen in Tests mit extremen und für sie ungewohnten Dürrebedingungen die größten Probleme hatten. An Orten, wo weniger gravierende Trockenheit simuliert wurde oder an denen Dürren von Natur aus häufiger vorkamen, machte sich die Trockenheit zwar ebenfalls durch Wachstumseinbußen bemerkbar, diese fielen jedoch weniger drastisch aus. Auch an Standorten mit hoher Artenvielfalt kamen die Pflanzen besser mit Trockenheit zurecht als an solchen mit nur wenigen Arten. Bei extremen Dürren litten aber auch diese Pflanzengemeinschaften . Ob ein Standort im Vorjahr viel oder wenig Regen abbekommen hatte, änderte dabei nichts an den Schäden während der Dürre, wie das Team feststellte.
Die Wissenschaftler schließen aus ihre Ergebnissen, dass wir die Folgen von künftigen Trockenperioden bisher erheblich unterschätzt haben. „Unsere Daten deuten auf größere Verluste an trockeneren Standorten hin, aber wenn man die Extreme erreicht – was die Prognosen sind – können wir im Allgemeinen mit erheblichen Verlusten rechnen, egal wo auf der Welt man sich befindet“, sagt Smith. Zudem verdeutlichen die Daten, welche Ökosysteme besonders unter der Erderwärmung leiden werden. „Unsere Studie gibt sowohl einen Überblick über die globalen Auswirkungen des Klimawandels als auch einen Einblick in die Regionen, die in den kommenden Jahren am stärksten beansprucht oder am widerstandsfähigsten sein werden“, sagt die Biologin. Doch selbst moderate Verluste im Pflanzenwachstum durch Trockenheit könnten große Auswirkungen auf den globalen Kohlenstoffkreislauf und auf die Menschen haben, die auf diese Systeme angewiesen sind, etwa für ihre Viehhaltung. Künftig wollen die Forschenden auch untersuchen, welche Auswirkungen mehrere Dürrejahre in Folge haben.
Quelle: Melinda Smith (Colorado State University) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.2309881121
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