Bei der Photosynthese wandeln Pflanzen mit Hilfe von Sonnenlicht Wasser und CO2 in Zucker und Sauerstoff um. Einen Teil des gebundenen Kohlendioxids geben sie durch ihre eigene Zellatmung schnell wieder ab, ein anderer Teil wird in der Biomasse gebunden und erst später wieder freigesetzt, etwa wenn die Pflanze verrottet. Somit stellen Pflanzen eine wichtige terrestrische Kohlenstoffsenke dar. Bei steigendem CO2-Gehalt der Atmosphäre können die Pflanzen potenziell mehr Photosynthese betreiben und somit mehr CO2 speichern. In welchem Maße sie das allerdings tatsächlich tun, war bislang umstritten. Die Schätzungen reichten, je nach Methode, von einem kaum vorhandenen bis zu einen beträchtlichen Effekt.
Methoden kombiniert
Ein Team um Trevor Keenan von der University of California in Berkeley hat eine neue Einschätzung erstellt, die im Vergleich zu bisherigen Erhebungen weniger Unsicherheit aufweist. Dazu kombinierten die Forscher verschiedene Methoden: Zum einen stützten sie sich auf Daten aus dem Global Carbon Project, das die weltweiten Kohlenstoffsenken Jahr für Jahr abschätzt. Diese glichen sie mit Satellitendaten ab, die Auskunft darüber geben, welcher Anteil der Erde grün ist, wie viele Pflanzen also insgesamt Photosynthese betreiben können.
Während solche Satellitendaten gezeigt haben, dass sich der Grünanteil der Erde in den vergangenen Jahrzehnten erhöht hat, beziehen sie eine möglicherweise erhöhte Photosyntheseleistung der einzelnen Pflanzen nicht ein. Zusätzlich nutzten Keenan und sein Team daher Daten aus sogenannten terrestrischen Modellen der Biosphäre. Dabei werden unter anderem in Feldexperimenten Pflanzen gezielt einer erhöhten CO2-Konzentration ausgesetzt und gemessen, inwieweit sie dadurch mehr Photosynthese betreiben. All diese Methoden kombinierten die Forscher zusätzlich mit Algorithmen des maschinellen Lernens, um zu einer möglichst zuverlässigen Abschätzung zu kommen.
Mehr Photosynthese
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Anstieg des atmosphärischen CO2 seit 1982 zu einem starken Anstieg der globalen Photosynthese geführt hat“, berichten die Forscher. „Diese Reaktion auf die Kohlenstoffkonzentration wird durch standardmäßige satellitengestützte Methoden unterschätzt, aber durch terrestrische Biosphärenmodelle und ähnliche Methoden überschätzt.“ Keenan und seine Kollegen kommen zu dem Ergebnis, dass die Photosynthese von 1982 bis 2020 um zwölf Prozent zugenommen hat. „Damit liegt unsere Schätzung des Anstiegs in der Mitte der anderen Schätzungen“, sagte Keenan. „Bei der Erstellung unserer Berechnung konnten wir die anderen Schätzungen noch einmal überprüfen und verstehen, warum sie zu groß oder zu klein waren. Das gab uns Vertrauen in unsere Ergebnisse.“
