CO2-Anstieg in der Atmosphäre schädigt Pflanzen

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Nicht mehr Wachstum, sondern weniger

Bisher galt die Kohlendioxid-Zunahme in der Atmosphäre als einzig mögliche positive Seite der Erderwärmung, dass sie zumindest Pflanzen bei der Photosynthese hilft. Französische Forschende fanden jedoch heraus, dass sie dadurch weniger Mineralien aufnehmen – und die Ernten geringer ausfallen, und publizierten ihre Ergebniss am 03.11.2022 in Trends in Plant Science.

Maisfeld, blühend – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft, für Solarify

In ihrer in Trends in Plant Science veröffentlichten Übersichtsarbeit, erklären Wissenschaftler des Instituts für Pflanzenwissenschaften im französischen Montpellier, warum der bisher gültige Effekt möglicherweise geringer ausfällt als erwartet, da erhöhte CO2-Werte es den Pflanzen erschweren, die für das Wachstum erforderlichen Mineralien zu erhalten. Erstautor Alain Gojon, Forschungsdirektor des Nationalen Forschungsinstituts für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt und am Institut für Pflanzenwissenschaften (IPSiM )in Frankreich, mutmaßt, dass der CO2-Anstieg bis zum Ende des „Jahrhunderts zu einer geringeren Stickstoffkonzentration in den meisten Pflanzen führen wird, was sich vor allem auf den Proteingehalt in pflanzlichen Produkten auswirkt“.

Pflanzen wandeln zwar mittels Photosynthese CO2 in Zucker um, doch versorgt sie diese nicht mit den wichtigsten für das Wachstum notwendigen Mineralien. Die meisten Pflanzen nehmen diese Mineralien, wie Stickstoff, Phosphor und Eisen, über ihr Wurzelsystem aus dem Boden auf. Stickstoff ist besonders wichtig als Baustein für die Aminosäuren, aus denen pflanzliche Proteine bestehen. Stickstoffmangel bedeutet nicht nur, dass eine Pflanze Schwierigkeiten beim Aufbau ihres Gewebes hat, sondern auch, dass sie weniger Nahrung liefert. Das sei vor alem für die Ernährungssicherheit in ärmeren Ländern von Bedeutung – so der korrespondierende Autor Antoine Martin, Forscher am französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung.

Der Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration hat starke Auswirkungen auf die Physiologie von C3-Pflanzen*), die weit über Photosynthese und C-Stoffwechsel hinausgehen. Insbesondere sinkt die Konzentration der meisten Mineralstoffe im Pflanzengewebe, eine große Gefahr für die Qualität der Pflanzen, die Nährstoffkreisläufe und die Kohlenstoffsenken in terrestrischen Agrarökosystemen. Die Ursachen für die nachteiligen Auswirkungen hoher CO2-Konzentrationen auf den Mineralstoffstatus von Pflanzen sind (noch) nicht bekannt.

*) C3-Pflanzen (auch Calvin-Pflanzen) arbeiten mit dem Grundtypus der Photosynthese, der sogenannten C3-Photosynthese. Da sich die Spaltöffnungen bei heißem und trockenem Wetter schließen, um einer zu hohen Verdunstung von Wasser vorzubeugen, zeigen sie im Vergleich zu C4– oder CAM-Pflanzen unter diesen Bedingungen eine verringerte Photosyntheseleistung. Sie sind jedoch unter gemäßigten Temperatur- und Lichtverhältnissen effizienter. Die meisten Pflanzen in den mittleren und hohen Breiten gehören zu den C3-Pflanzen. Beispiele für C3-Nutzpflanzen sind Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Kartoffel, Sojabohne, Hanf oder Reis sowie weltweit alle Baumarten, für C4-Pflanzen Mais, Zuckerrohr oder Hirse. (de.wikipedia.org/C3-Pflanze, de.wikipedia.org/Creative_Commons_Attribution-ShareAlike_3.0_Unported)

->Quellen: