Erderwärmung: Tropische Bäume können bald keine Fotosynthese mehr betreiben

Es ist seit längerem bekannt, dass Pflanzen ab einer Temperatur von 46,7 Grad Celsius keine Fotosynthese mehr in ihren Blättern betreiben können. Wissenschaftler haben ermittelt, dass diese Temperatur in den Tropen in Baumkronen durch die Klimaerwärmung teilweise überschritten wird.

Seit 150 Jahren wissen die Wissenschaftler, dass die Photosynthese der Blätter bei Erreichen der Temperatur on 46,7 Grad Celsius zusammenbricht. Dann sind die Blätter nicht mehr in der Lage, aus Licht, Kohlendioxid und Wasser zu den Zucker herzustellen, der die Blätter am Leben erhält. Die Frage ist nun: Wie nahe sind die Blätter der Tropenwälder an dieser Grenze?

Neue Studie liefert Aufschluss

Eine neue Studie kommt zu dem Schluss, dass die Tropenwälder der Welt näher an den kritischen Schwellenwerten für hohe Temperaturen liegen als bisher angenommen, dass aber noch Zeit zum Handeln bleibt. Das geht aus einer Mitteilung der James Cook Universität vom 24. August 2023 und dieser Meldung der Chapman University vom 25. August 2023 hervor, die auf die in Nature veröffentlichte Studie Tropical forests are approaching critical temperature thresholds abstellt.

Wissenschaftler der Chapman-Universität und ihre Kollegen schätzen, dass die Tropenwälder der Welt einen Anstieg der Lufttemperatur um fast vier Grad Celsius aufgrund des Klimawandels verkraften können, bevor die photosynthetische Funktion einen Kipppunkt erreicht. Die Forscher untersuchten Daten aus allen tropischen Wäldern der Welt, einschließlich derjenigen in der Karibik, Mittelamerika, Südamerika, Afrika, Australien und Südostasien.

Infrarotaufnahmen der NASA ausgewertet

Dazu haben die Forscher Aufnahmen der NASA ausgewertet, die mit Wärmebildkameras von der internationalen Raumstation (ISS) aufgenommen wurden. In den Aufnahmen sind die Temperaturen, die in den Baumkronen der Wälder herrschen, ablesbar.

Infrarotbild der Temperaturen in den Blattspitzen von Tropenwäldern; Quelle: Kali Middleby

Die Doktorandin Kali Middleby und der wissenschaftliche Mitarbeiter Dr. Alex Cheesman vom Zentrum für tropische Umwelt- und Nachhaltigkeitswissenschaften der James Cook Universität waren an der Studie beteiligt. "Sonnenbeschienene Blätter in den Baumkronen können viel heißer sein als die umgebende Lufttemperatur. Wenn diese Temperaturen ihre Toleranzschwelle überschreiten, führt dies zum Absterben der Blätter. Diese Studie zeigt, dass tropische Blätter gelegentlich die Temperaturen erreichen und überschreiten, bei denen sie nicht mehr funktionieren können", sagte Frau Middleby.

Modell sagt Temperaturen voraus

Sie sagte, dass der Hauptautor Dr. Christopher Doughty von der Northern Arizona University und das Team in der Lage waren, ein umfassendes Modell zum Verständnis der aktuellen Blatttemperaturen in tropischen Wäldern aufzubauen. Damit lässt sich abschätzen, sich die Temperaturen angesichts der fortschreitenden anthropogenen globalen Erwärmung voraussichtlich verändern werden.

"Wir waren wirklich überrascht, dass die höchsten Blatttemperaturen um 8 °C anstiegen, wenn wir die Blätter um 2, 3 oder 4 °C erwärmten. Das zeigt eine besorgniserregende nichtlineare Rückkopplung, die wir nicht erwartet hatten", so Dr. Doughty. Laut Frau Middleby wurden in der Forschungsarbeit die thermischen Satelliten- und Bodenerwärmungsdaten aus allen tropischen Wäldern der Welt kombiniert.

Dr. Christopher Doughty sagte, dass mehr als 1 % der Blätter in den Experimenten zur Erwärmung der Baumkronen die kritische Temperaturschwelle von schätzungsweise 46,7 °C mindestens einmal pro Jahr überschritten, was den Prozentsatz der Blätter, die diese Schwelle derzeit überschreiten, um zwei Größenordnungen erhöht.

Dr. Cheesman fand heraus, dass die tropischen Wälder nach dem wahrscheinlichsten Modell bis zu 3,9 °C zusätzlicher, durch den Klimawandel verursachter Erwärmung standhalten könnten. Ein Temperaturanstieg von mehr als 3,9 °C wird jedoch bei den Szenarien des globalen Klimawandels erwartet, bei denen nichts unternommen wird", sagte Dr. Cheesman.

"Unsere Modellprojektionen sind nicht schicksalhaft", sagte Dr. Doughty. "Sie deuten darauf hin, dass die Tropen mit einigen grundlegenden Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels dieses Schicksal vermeiden können. Die schlimmsten Szenarien sind mehr als vermeidbar und die Welt hat die Möglichkeit, jetzt zu handeln", so Dr. Doughty.

Ein deutschsprachiger Artikel, der die Ergebnisse zusammenfasst, ist bei Golem erschienen.