Macht CO2 unsere Pflanzen fett?

Aus CO₂ und Wasser entsteht unter Einfluss von Sonnenlicht Zucker und Sauerstoff. So lautet die Gleichung der Photosynthese, wie wir sie aus dem Biologieunterricht kennen. Der Zucker landet am Ende auf unseren Tellern, der Sauerstoff in unseren Lungen. Jedes Kohlenstoffatom in unserer Nahrung – sei das nun ein Stück Fleisch, ein Glas Milch oder eine Karotte – war einst Teil eines atmosphärischen CO₂-Moleküls, welches von einer Pflanze im Prozess der CO₂- Fixierung aufgenommen und in feste, energiereiche Materie eingebunden wurde.

CO₂-Anstieg - Fluch oder Segen?

Wissenschaftler gehen davon aus, dass die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre bis 2050 von 400 ppm (parts per million) auf 550 ppm ansteigt. Wie reagieren Pflanzen auf diesen signifikanten Zuwachs? Gehen wir von der Prämisse aus, dass CO₂ sozusagen die Futterquelle von Pflanzen darstellt, lockt die Schlussfolgerung, dass mehr Futter automatisch zu mehr Wachstum führt. Doch so einfach ist es nicht. Pflanzen sind keine Schwämme, die überschüssiges CO₂ aufsaugen, dadurch mehr Biomasse aufbauen und mehr Sauerstoff ausatmen. Was in Gewächshäusern tatsächlich funktioniert – die Rede ist von der CO₂-Düngung, die den Ertrag von Tomaten und Gurken steigert – erweist sich in der Natur weitaus komplexer. Um vom Überschuss an CO₂ profitieren zu können, benötigen Pflanzen nämlich genauso ein Plus an Licht, Wasser und Nährstoffen aus dem Boden. Anders als in der kontrollierten Gemüseproduktion, ist dies in der freien Natur nicht gewährleistet. Studien zeigen, dass die Reaktion auf erhöhte CO₂-Konzentrationen von Pflanze zu Pflanze verschieden ist.

Bäume machen den weitaus grössten Teil der lebenden Biomasse aus. Wenn jemand überschüssiges CO₂ aus der Atmosphäre ziehen kann, dann sie. Im Rahmen des „Swiss Canopy Crane Project“ wurden Bäume während acht Jahren einer CO₂-Düngung ausgesetzt und deren Wachstum studiert. Die Ergebnisse sind ernüchternd: Obwohl die Pflanzen tatsächlich mehr CO₂ aufnehmen, bleibt ihr Wachstum unverändert. Stattdessen wandert der Kohlenstoff in den Boden. Vermehrtes Wurzelwachstum und die anschliessende Verrottung der Feinwurzeln kurbeln die Aktivitäten von Mikroorganismen an, deren Atmung das CO₂ wieder in die Luft entlässt.

Die Hoffnung auf eine CO₂-Pufferwirkung der Wälder müssen wir aufgeben und stattdessen schleunigst Rodungen einstellen und neue Bäume in die Landschaft setzen.

Die Welternährung in Gefahr

Und wie steht es um unsere Kulturpflanzen? Werden sich die Erträge von Weizen & Co. steigern? CO₂-Anreicherungsversuche mit 19 landwirtschaftlichen Nutzpflanzen zeigten, dass sie tatsächlich an Biomasse zulegten. Allerdings geschah das je nach Art unterschiedlich: Während Baumwolle und Karotten ihre Biomasse verdoppelten, zeigten Weizen und Erbsen eine deutlich geringere Zunahme. Ausserdem ist mehr Biomasse nicht gleichzusetzen mit mehr Ertrag, denn wir nutzen für unsere Ernährung nur einen kleinen Teil der ganzen Pflanze.

Ein weiteres Phänomen ist die verminderte Ernährungsqualität der Ernte. Eine 2014 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studie konzentrierte sich auf den Eiweiss-, Eisen- und Zinkgehalt von Feldfrüchten, die unter der für Mitte JahrhuBuch : Welt am Abrung, wie CO2 unser Leben verändertndert prognostizierten CO₂- Konzentration heranwuchsen. Der Titel der Studie - „Die Zunahme an CO₂ gefährdet die Welternährung“ - lässt Böses erahnen. Trotz einer kleinen Zunahme im Ertrag wiesen fast alle Pflanzen einen geringeren Gehalt der drei Nährstoffe auf. So enthielten Weizenkörner 9 % weniger Zink, Reis etwa 8 % weniger Eiweiss und Mais 6 % weniger Eisen. Auch Kartoffeln werden ärmer in Proteinen und Kalium.

Die für den Nährstoffschwund verantwortlichen Mechanismen sind noch nicht eindeutig bekannt und derzeitig Teil von Untersuchungen.

Die Forscher wollen ausserdem Sorten zu züchten, die weniger sensibel auf CO₂-Schwankungen reagieren. Als Vorlage könnten dabei die sogenannten C4-Pflanzen dienen, die bei allen Untersuchungen weniger betroffen vom Nährstoffabfall waren. Durch die Art und Weise, wie sie Fotosynthese betreiben, sind sie von Natur aus weniger anfällig auf Störungen durch CO₂-Schwankungen.

Quellen und weitere Informationen
Buch : Welt am Abrund, wie CO2 unser Leben verändert
Less Nutritious Grains May Be In Our Future