Klimawandel verschiebt die Photosynthese und beeinflusst das Erdklima

Eine umfangreiche Studie der Duke University, die auf der Auswertung satellitengestützter Daten und Klimamodelle von 2003 bis 2020 basiert, offenbart eine überraschende Entwicklung in der pflanzlichen Primärproduktion der Erde. Während Pflanzen an Land dank längerer Wachstumsperioden und steigender CO₂-Werte deutlich zulegen, nimmt die Photosyntheseleistung in den Ozeanen – insbesondere in tropischen Regionen – ab. Diese gegensätzlichen Trends haben weitreichende Folgen für den globalen Kohlenstoffkreislauf und das Klima.

An Land wird es grüner, Fotosynthese im Wasser geht zurück

Über zwei Jahrzehnte hinweg konnten die Forscher:innen anhand satellitengestützter Daten einen deutlichen Anstieg der Netto-Primärproduktion an Land beobachten. Die Pflanzen profitieren von längeren Vegetationsperioden in höheren Breiten, einer gesteigerten CO₂-Konzentration und teilweise verbesserter landwirtschaftlicher Bewirtschaftung. Insbesondere Wälder und Grasländer in borealen Regionen zeigen eine deutliche Zunahme der Biomasseproduktion. Diese Entwicklung wirkt sich als Kohlenstoffsenke aus, da mehr CO₂ aus der Atmosphäre gebunden wird und somit dem Klimawandel entgegenwirkt.

Im Gegensatz dazu verzeichnet das Team einen Rückgang der pflanzlichen Produktivität in den Ozeanen. Besonders in tropischen und subtropischen Regionen schränkt die Erwärmung der Meeresoberfläche die vertikale Durchmischung ein. Dadurch gelangen weniger Nährstoffe aus den tieferen Wasserschichten an die Oberfläche, was das Wachstum von Phytoplankton deutlich bremst. Phytoplankton ist der wichtigste Primärproduzent im Meer und bildet die Basis der marinen Nahrungskette. Seine Abnahme wirkt sich folglich auf zahlreiche marine Lebewesen aus und schwächt die Fähigkeit der Meere, CO₂ aufzunehmen.

Klimafolgen und ökologische Konsequenzen: Ein doppelschneidiges Schwert

Die wachsende Biomasse an Land könnte kurzfristig als Puffer gegen die Erderwärmung dienen, indem sie mehr CO₂ bindet. Doch dieser Effekt hat Grenzen. Nährstoffverfügbarkeit, Wassermangel und zunehmende Stresseinflüsse wie Waldbrände können den positiven Trend schnell umkehren. Gleichzeitig verliert das Meer seine Fähigkeit als Klimaregulator: Durch die Abnahme von Phytoplankton sinkt die O₂-Produktion, und der fortschreitende Sauerstoffverlust im Meer gefährdet Ökosysteme und Fischbestände. Diese Entwicklung hat weitreichende Folgen für die biologische Vielfalt und die globale Ernährungssicherheit, da Millionen Menschen auf Meeresfrüchte als Proteinquelle angewiesen sind.

Die Forscher:innen der Duke University nutzten umfangreiche Satellitendaten und Klimamodelle, um erstmals ein ganzheitliches Bild der pflanzlichen Produktivität auf Land und im Meer zu zeichnen. Durch die Verbindung von Messungen aus beiden Bereichen gelang dem Team die Identifikation regionaler Trends und langfristiger Entwicklungen. Diese Daten sind entscheidend, um die Rolle der Biosphäre im globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu verstehen und Klimaszenarien präziser zu prognostizieren.

Autor:innen sehen akuten Handlungsbedarf

Ob die positiven Effekte an Land die negativen Entwicklungen im Meer langfristig ausgleichen können, bleibt unklar. Die Forscher:innen warnen, dass der CO₂-Düngungseffekt mit zunehmender Erwärmung und Ressourcenknappheit abnimmt. Zudem könnten terrestrische Kohlenstoffsenken bei weiter steigenden Temperaturen zu Quellen werden – etwa durch das Auftauen von Permafrostböden oder häufigere Waldbrände. Auch die marinen Ökosysteme stehen unter Druck: Sauerstoffverluste und Nährstoffmangel könnten sich verschärfen, was das globale Klima und die Lebensgrundlage vieler Arten zusätzlich belastet.

Insgesamt verdeutlicht die Studie, wie stark der Klimawandel bereits in natürliche Prozesse eingreift. Das komplexe Zusammenspiel von terrestrischen und marinen Ökosystemen fordert die Forscher:innen weiterhin heraus, präzise Vorhersagen zu treffen und wirksame Schutzmaßnahmen zu entwickeln.

via Duke University

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