Mehr Kohlendioxid in der Luft bedeutet mehr Pflanzenwachstum – das klingt logisch, stimmt aber nicht immer. Eine neue Studie zeigt: Wenn gleichzeitig die Temperaturen steigen und es trockener wird, können Wälder trotz CO2-Rekordwerten massiv schrumpfen.
Forscher des Natural History Museum of Los Angeles haben nun rekonstruiert, was vor 56 Millionen Jahren während des sogenannten Paläozän-Eozän-Temperaturmaximums (PETM) passierte. Dabei analysierten sie fossile Blattfragmente aus dem Hanna-Becken in Wyoming. Ihre Ergebnisse wurden im August im Fachmagazin "Science" veröffentlicht.
"Das Besondere am Hanna-Becken ist, dass es sich um ein kohlebildendes Becken handelt. Dort findet man also all diese organikreichen Gesteine wie Braunkohle und Steinkohle, die an anderen Orten fehlen. In diesen organikreichen Gesteinen sind die Blattfragmente enthalten, die wir benötigen, um das alte Walddach zu rekonstruieren", erklärt Hauptautorin und Paläobotanikerin Regan Dunn. Sie ist stellvertretende Direktorin und assoziierte Kuratorin des Samuel Oschin Global Center for Ice Age Research bei den La Brea Tar Pits und des NHM Los Angeles.
Dabei zeigte sich ein dramatisches Bild: Der sogenannte Blattflächenindex – ein Maß für die Dichte des Blätterdachs – brach zu Beginn der Warmzeit um ganze 61 Prozent ein. Im Durchschnitt der gesamten Periode lag der Rückgang bei 35 Prozent.
Die Wissenschaftler nutzten einen cleveren Trick: Sie untersuchten die Form von Zellen in der Blatthaut. "Das ist die Schattenreaktion der Pflanzen: Sie verlängern das Blatt, indem sie jede einzelne Zelle verlängern", erklärt Studienleiterin Dr. Regan Dunn. Je schattiger ein Wald, desto länglicher die Zellen.
Durch den Vergleich mit heutigen Tropenwäldern in Costa Rica, Ecuador und Argentinien konnten die Forscher auf die Kronendichte der urzeitlichen Wälder schließen. Das Ergebnis: Die einst dichten Wälder wurden zu lichten Hainen.
Parallel zur Ausdünnung der Baumkronen veränderte sich auch die gesamte Pflanzenwelt. breitblättrige Bäume wurden seltener, dafür breiteten sich Farne und Palmen aus. Die Erosion nahm zu, der Wasserkreislauf veränderte sich.
Das Paläozän-Eozän-Temperaturmaximum vor 56 Millionen Jahren biete den besten Einblick darin, wie das Klima und die Ökosysteme der Erde auf eine massive Kohlenstoffzufuhr reagieren – ohne jedes Zutun des Menschen.
"Wir leiten CO2 schneller in die Atmosphäre ein als jeder bekannte natürliche Prozess. Die Erde hat noch nie eine Kohlenstofffreisetzung in dem Tempo erlebt, wie wir es heute verursachen", sagt Dunn. Die menschlichen Kohlendioxid-Emissionen hatten anfangs sogar einen positiven Effekt auf die Pflanzenwelt. Die Welt insgesamt wurde messbar grüner.
"Doch da sich die Erde aufgrund dieser Emissionen erwärmt hat, kehrt sich dieser Begrünungstrend um, und viele Teile der Erde werden nun brauner. Die Wälder gehen zurück".
Für die Paläobotanikerin ist deshalb offensichtlich, dass eine kritische Schwelle überschritten wurde. Die negativen Auswirkungen der erhöhten Temperaturen, des zunehmenden Trockenstresses und Schädlingsbefalls durch Verschiebung der Klimazonen hätten den anfänglich positiven Effekt auf das Blattwachstum längst überflügelt.
"Wenn man anfängt, die Bäume zu verlieren – unsere Kanarienvögel in der Kohlengrube –, dann steckt man in Schwierigkeiten. Das gilt fast ausnahmslos für alle fünf großen Massensterben der Erdgeschichte", warnt Dunn.
