Mit Hilfe des grünen Blattfarbstoffes Chlorophyll wandeln Pflanzen bei der Photosynthese Kohlendioxid und Wasser in Zucker und Sauerstoff um. Auf diese Weise binden allein die Wälder in Deutschland jedes Jahr viele Millionen Tonnen CO2 und gleichen so einen Teil der Treibhausgasemissionen aus. Beobachtungen über mehrere Jahrzehnte hinweg haben gezeigt, dass die Bäume in unseren Breiten in Folge der globalen Erwärmung Jahr für Jahr früher austreiben und ihre Blätter etwas später abwerfen. Würde sich dieser Trend fortsetzen, hieße das, dass die Bäume immer mehr CO2 pro Jahr binden können, da ihnen eine längere Grünphase zur Verfügung steht. Berechnungen zufolge könnte jeder Hektar Wald pro Tag, den er die Blätter später abwirft, 98 Kilogramm zusätzliches CO2 binden.
Beobachtungsdaten und eigene Experimente
Doch ist wirklich allein das Klima dafür verantwortlich, wie lange Bäume ihre Blätter behalten? Das hat nun ein Team um Deborah Zani von der ETH Zürich überprüft. Dazu werteten die Forscher einerseits Beobachtungsdaten von 3855 mitteleuropäischen Standorten von 1948 bis 2015 aus. Erfasst wurde jeweils, wann sechs typische Laubbaumarten – Gewöhnliche Rosskastanie, Hänge-Birke, Rotbuche, Europäische Lärche, Stieleiche und Vogelbeerbaum – in diesen Jahren austrieben und wann sie ihre Blätter verloren. Zusätzlich stellten die Forscher eigene Experimente an, bei denen sie Bäume unter kontrollierten Bedingungen unterschiedlichen Temperaturen, CO2-Konzentrationen und Sonneneinstrahlungen aussetzten.
Das Ergebnis: Zwar stimmt es, dass Bäume bei wärmeren Temperaturen ihre Blätter länger behalten können. Doch dieser Effekt ist begrenzt. Denn ab einem bestimmten Punkt lohnt es sich für die Bäume nicht mehr, weiter Photosynthese zu betreiben, da ihr jährliches Wachstumspotenzial ausgereizt und ihre Kohlenstoffspeicher gefüllt sind. Aufgrund anderer begrenzter Ressourcen – etwa Stickstoff – und bedingt durch notwendige Reifungsprozesse des Pflanzengewebes können sie in einem Jahr nicht unbegrenzt wachsen. Während bisher tatsächlich oft das Klima der limitierende Faktor war, könnte daher bei steigenden Temperaturen die eingeschränkte Kohlenstoffspeicherkapazität darüber bestimmen, wann die Bäume ihre Blätter abwerfen.
Höhere Photosynthese-Aktivität lässt Blätter früher altern
Eine Rolle spielt dabei, dass die Bäume im Frühjahr eher austreiben und somit früher im Jahr mit der Fotosynthese beginnen. Auch stärkere Sonneneinstrahlung im Sommer und ein höherer CO2-Gehalt der Luft tragen dazu bei, dass der Baum seine Kohlenstoffspeicher schneller füllt. „Höhere photosynthetische Aktivität führt dazu, dass sich der saisonale Zyklus der Pflanzen beschleunigt. Letztlich sorgt das dafür, dass Alterungsprozesse der Blätter früher einsetzen“, erklären die Autoren. In einem ihrer Experimente zeigten sie, dass Bäume, die im Schatten stehen und somit weniger intensiv Photosynthese betreiben können, ihre Blätter durchschnittlich 8 bis 13 Tage später abwerfen als artgleiche Exemplare in der Sonne. Insgesamt banden die Bäume im Schatten und in der Sonne über das Jahr hinweg ähnlich viel CO2.
