hoher CO2-Gehalt - wie reagiert das Pflanzenwachstum?

[Matthias]

Höhere CO2-Verfügbarkeit - was macht die Natur damit?

...erhöhter CO2-Gehalt in der Atmosphäre = Treibhauseffekt = wärmer.
CO2 + Wasser --> Photosynthese = Biomasse + Sauerstoff - auch klar.

WAS macht aber die Natur mit mehr CO2, das von den Menschen in die Luft geblasen wird?

Unbestritte ist die enorme Auswikrung der Menschen auf den CO2-Haushalt der Welt:



...wie war es früher?

Der "ältere" fossile Brennstoff STEINKOHLE (Bruankohle lass ma mal am Rande liegen) wurden im Zeitalter CARBON gebildet, welches ja auch ein unglaubliches Pflanzenwachstum beinhaltete.
Zu dieser Zeit (welch Überraschung?) stieg auch der Sauerstoffanteil der Atmosphäre von 15% auf 35% (!!!):



Gleichzeitig wurde der CO2-Gehalt drastisch abgebaut und ging auf die Werte, die bis vor 50 Jahren gegolten haben, zurück:
--> Dies geschah im Zeitalter Devon und Carbon.



WARUM dann der Sauerstoffgehalt wieder so drastisch abnahm, kann ich nicht beantworten.
Da im Zeitalter DEVON und CRBON noch die großen Pflanzenfresser FEHLTEN, konnten sich diese riesengroßen Wälder, gigantische Farne usw. natürlich ausbreiten, wie sie wollten.

Es kam zu extrem großen "kohlebildenden" Schichtbildungen, Moore, etc. die dann im weiteren Verlauf "unsere" Steinkohle bildeten.
Am Ende des Devon war es zu einem Massenaussterben gekommen, bei dem 50 % aller Arten ausgestorben waren, darunter einige Fische, Korallen und Trilobiten. Es starben auch etliche Riffbauer unter den Korallen. Das hatte zur Folge, dass die Zahl der Korallenriffe abnahm --> Korallen = "Kalkbauer" - welche ebenfalls enorme Mengen an CO2 bindeten und zu unsere heutigen KALKALPEN aufgebaut haben. Einige Wissenschaftler sind der Meinung, dass dadurch der Sauerstoffgehalt im Wasser sank. Dies könnte einen Anstoß für die Entwicklungslinie der Amphibien gegeben haben.
(siehe dazu: http://de.wikipedia.org/wiki/Massenaussterben" onclick="window.open(this.href);return false; )
Interessant ist in diesem Zusammenhang immer wieder die Erläuterung der Freisetzung von Mehtan (aus Methanhydrat) durch die Temperaturerhöhung der Meere - diese wiederum ausgelöst durch den CO2-Treibhauseffekt...

Einig sind sich die verschiedenen Studien darüber, dass die CO2 Konzentration immer weiter zunimmt - und die "Natur" damit nicht nachkommt, das abzubauen. Kohlenstoffdioxid ist ein wesentlicher Bestandteil der Photosynthese und notwendiger Baustein jeder pflanzlichen Biomasse. Da Pflanzenwachstum, Biomasse-Produktion und Biomasse-Nutzung eng zusammenhängen, ist demnach vollkommen klar.

Es geht um die Resultate einer wissenschaftlichen Untersuchung des Johann Heinrich von Thünen-Institut in Braunschweig unter der Leitung von Prof. Dr. Hans-Joachim Weigel. Dabei wurde getestet, wie Ackerpflanzen (Gerste, Weizen, Zuckerrüben) auf einen Anstieg des in der Luft enthaltenden Kohlenstoffdioxids reagieren. Es wurde also die stattfindende Entwicklung CO2 Entwicklung in der Atmosphäre in einem Feldexperiment künstlich beschleunigt.

Die Ergebnisse zeigen eine Zunahme des Wachstums, bzw. einen Anstieg der Biomasse-Produktion. Die Annahme, dass eine Erhöhung der CO2 Konzentration zu einem schnelleren Wachstum von Pflanzen führt, da Kohlenstoffdioxid ein essentieller Bestandteil der Photosynthese ist, muss nicht zwangsweise zutreffen. Das liegt daran, dass beim Biomasse-Wachstum das Minimum-Gesetz nach J. Liebig und C.P. Sprengel gilt und der Wachstumsvorgang auch durch einen anderen Parameter limitiert werden könnte. In diesem Fall hätte eine Erhöhung der CO2 Konzentration keine Wachstumsveränderung zur Folge. Die Auswertung des Experiments beweist für die getesteten Pflanzen genau diese Hypothese.

Die quantitativen Ergebnisse der mehrjährigen Experimente waren, dass die Pflanzen auf eine zusätzliche Versorgung mit CO2 mit einem 10-15% Anstieg der Biomasse-Produktion reagierten und gleichzeitig eine um 5-20% reduzierte Wasserabgabe über die Spaltöffnungen stattfand. Die Pflanze nutzt das zur Verfügung stehende Wasser also effizienter, was besonders für trockene Standorte sehr nützlich sein kann.

CO2 - Düngung?

In Gärtnereien wird zur Förderung des Pflanzenwachstums auf CO2-Düngung gesetzt.

Bei der Photosynthese im Blattgrün wird von den Pflanzen Kohlendioxid (CO2) aufgenommen und in Kohlenstoff umgesetzt. In der natürlichen Umgebungsluft sind ca. 350 ppm CO2 enthalten, durch Anreichern der Luft auf ca. 800 bis 1.000 ppm CO2 kann die Produktion des Gewächshauses um bis zu 40% gesteigert werden.

Eine Möglichkeit das Pflanzenwachstum zu beschleunigen liegt somit bei der "CO2-Düngung" - eigentlich logisch.
...ist mehr "Futter" da, wächst auch mehr.

Daher ist die Natur und die Photosynthese (zu Land und Wasser) im Stande, mit mehr CO2 fertig zu werden - theoretisch halt...
Anschaulich kann man das in der nachstehenden Graphik sehen, die sehr gut Winter/Sommer-Schwankungen zeigt, die durch den Wachstums- oder besser den HEIZ-Rhythmus der Nordhalbkugel zu Stande kommt:



FAKT:

Die Natur kann derzeit mit der Photosynthese rund 40 bis 50% des fossilen CO2, welches wir in die Luft blasen, "verarbeiten".
Es stellt sich eben die Frage, WIE die Natur das verarbeitet und wie es sich auf die Menschen auswirkt.
Blöd ist nur, dass weder die Natur noch der Planet da auf "uns Menschen" Rücksicht nimmt.

Lösung?
...zumindest sollten wir 50% der fossilen Brennstoffe durch Alternativen ersetzen.
Damit sollte man der Natur genug Zeit geben, um auf das Überangebot an CO2 reagieren zu können.
Schafft man dann weitere "Biomasse-Produktionsflächen" in Gebieten, wo bislang NIX wächst, dann hat man wieder einen größeren Schritt gemacht.

...aber wie sich DAS dann alles wieder auswirkt - das weiß dann wieder keiner.
Oder doch?

...oder wird das Problem, so wie in der erdgeschichtlichen Vergangenheit durch einen Asteroiden oder Supervulkan "gelöst"?

Soviel als kleinen, philisophischen "Erguss" am Samstag,
lg
Matthias

Quellen:
- http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffdioxid" onclick="window.open(this.href);return false;
- http://de.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Hauptseite" onclick="window.open(this.href);return false; - einfach nach den Stichworten suchen!
- http://www.biomasse-nutzung.de/zunahme- ... nwachstum/" onclick="window.open(this.href);return false;
- http://grosskunden.kelag.at/content/pag ... C3%BCngung" onclick="window.open(this.href);return false;

[wetterfreak vbg]

Guter Bericht!

das macht einen positiv nachdenklich

[Herfried]

--> Devon und Carbon.

CO2 hat noch weitere "natürliche Feinde" als Pflanzen.

Es gibt mehrere große CO2 Kreisläufe, manch schnell, andere (sehr) langsam.


1.) Der bekannteste ist der schnelle biologische Kreislauf, Pflanzen nehmen CO2 auf, verwenden Licht zur Biosynthese und die dabei gebildete Biomasse wird von den Pflanzen selbst, ansonsten von Konsuenten und Destruenten gefressen, mit =2 zu CO2 und Energie veratmet.

1a.) Dieser Kreislauf weist über Senken auf, Torfmoore, tropische Moore, Mangrovenwälder, anaerobe Gewässer: Tote Biomasse bleibt liegen, wird mit großer Verspätung abgearbeitet, oder fossiliert (Die Kohlevorräte der Zukunft werden im Permafrost Sibiriens vorbereitet, das Öl der Zukunft im Schwarzen Meer), wird viele Jahrmillionen später durch Verwitterung wieder freigesetzt, oxidiert (bzw. biologisch abgebaut).

1 und 1a unterscheiden sich in Ihrer Dauer um viele 10er Potenzen.

2.) Der Ozean-Luft - CO2 Kreislauf, Wasser binet CO2 oder gibt es ab, in der kalten Akrits wird laufend CO2 gelöst, in de warmen Tropen laufend abgegeben. Je nach Wassertemperaturänderung verschiebt sich das Gleichgewicht!

3.) Der mineralogische Kreislauf, und jener ist über die Jahrmilliarden der Erdatmosphäre WICHTIGER gewesen noch, als der Biologische!!!

Diese Bedeutung möchte ich darlegen:
Es gab eine Zeit knapp vor dem Wikipedia Diagramm, die gelbe GEOCARB-Linie deutet es an:




Vor 600-800 Mio Jahren lag der CO2 - Gehalt ebenfalls sehr tief, ungefähr auf heutigem Wert, allerdings mit gigantischen Schwankungen wie man anhand von Sedimentationen (Kalk) sehen kann. Damals, bei 7% schwächerer Sonne (ja die scheint im Laufe der Jahrmilliarden immer stärker), hatte dies schwere Folgen für die Erde, das Leben starb beinahe aus, als sich der Planet in einen weißen Schneeball verwandelte.

Aber warum nur?!?!?!

Was war geschehen, das Leben hatte die Photosynthese schon erfunden, das in frühen Ozean gelöste Eisen war bereits ausgefallenund hat unsere heutigen tollen Vorräte gebildet, O2 war schon in die Atmosphäre vorgedrungen, aber die Ausmaße waren gering. Das Leben kann diesen Klimawandel nicht verursacht haben, doch wer dann?

http://en.wikipedia.org/wiki/Snowball_Earth" onclick="window.open(this.href);return false;


Einen Hinweis liefert die Lage der Kontinente in den Tropen. Grundsätzlich günstig für die Entwicklung von Warmzeiten, aber auch Sedimentationsfördernd. Verwitterung basischer Gesteine bindet jedoch CO2, welches sehr Lange der Atmosphäre entzogen wird. Erst wenn die entsprechenden Sedimente mit einer maritimen Kontinentalplatte unter eine ontinentalplatte geschoben werden, wird im Gefolge des Aufschmelzens des Gesteins wieder CO2 und basisches Muttergestein freigesetzt. Die Dauer dieses Vulkan-Sedimentatiosnkreislaufs misst Jahrhunderte.

Und sowohl Vulkanismus, als auch Sedimentation schwanken.

Mal ist über dutzende von Jahrmillionen die eine Seite dominant, mal die andere. Folgen sind Warm und Kaltphasen der Erdgeschichte.
Es sollte klar sein, was nun so dominiert?

WARUM dann der Sauerstoffgehalt wieder so drastisch abnahm, kann ich nicht beantworten.

Auch hier gibts wohl jede Menge Gestein, dass bei Verwitterung oxidiert, O2 Bindet. Langfristig wird dabei Wasser in H2 (welches aus der Atmosphäre entweicht) und O2, welches über die Atmosphäre das Gestein oxidiert umgewandelt.

Da im Zeitalter DEVON und CRBON noch die großen Pflanzenfresser FEHLTEN, konnten sich diese riesengroßen Wälder, gigantische Farne usw. natürlich ausbreiten, wie sie wollten.

Nicht nur das, das Klima war sehr warm und sehr feucht, es gab ergo viele Sümpfe usw. die anaerobe Bedingugnen schufen, um organisches Material zu konservieren. Denn die besten Pflanzenfresser sidn Bakterien und Pile, udn die gabs auch damals schon.

Es starben auch etliche Riffbauer unter den Korallen. Das hatte zur Folge, dass die Zahl der Korallenriffe abnahm --> Korallen = "Kalkbauer" - welche ebenfalls enorme Mengen an CO2 bindeten und zu unsere heutigen KALKALPEN aufgebaut haben. Einige Wissenschaftler sind der Meinung, dass dadurch der Sauerstoffgehalt im Wasser sank. Dies könnte einen Anstoß für die Entwicklungslinie der Amphibien gegeben haben.
(siehe dazu: http://de.wikipedia.org/wiki/Massenaussterben" onclick="window.open(this.href);return false; )

Vorsicht, ein Gängiger Irrtum, Korallen binden kein CO2, sondern nehmen CaCO3 aus einem gelösten Ca(HCO3)2, und hinterlassen somit ein CO2 Molekül. Dadurch bekommen Korallen auch mit gesteigerten CO2 Gehalten des Wassers Probleme, ihr Kalk wird aufgelöst!
Während der warmen Zeit gab es gewiss sehr wenig Sauerstoff im Wasser, und sicher eine komplett anaerobe Tiefsee
Das Massenaussterben könnte durch Verschärfung der Lage und fast gänzlich anaerobe Meere ausgelöst worden sein, die serh C-reichen Sedimente (Die Methode der Erde zu kühlen, wenns so warm wird), sprechen dafür.

Interessant ist in diesem Zusammenhang immer wieder die Erläuterung der Freisetzung von Mehtan (aus Methanhydrat) durch die Temperaturerhöhung der Meere - diese wiederum ausgelöst durch den CO2-Treibhauseffekt...

Eine otentielle Klimaüberaschung ja... So wie auch eine mögliche teilweise Freisetzung des Subarktischen Kohlenstoffpools im Permafrost.

...

Die quantitativen Ergebnisse der mehrjährigen Experimente waren, dass die Pflanzen auf eine zusätzliche Versorgung mit CO2 mit einem 10-15% Anstieg der Biomasse-Produktion reagierten und gleichzeitig eine um 5-20% reduzierte Wasserabgabe über die Spaltöffnungen stattfand. Die Pflanze nutzt das zur Verfügung stehende Wasser also effizienter, was besonders für trockene Standorte sehr nützlich sein kann.

Dabei wird aber generell wenig C zusätzlich gespeichert, weil auch Konsumenten und Destruenten mitschneiden. Der Kreislauf dreht sich schneller, günstig für die Nahrungsmittelproduktion jdenfalls.

Die Natur kann derzeit mit der Photosynthese rund 40 bis 50% des fossilen CO2, welches wir in die Luft blasen, "verarbeiten".
Es stellt sich eben die Frage, WIE die Natur das verarbeitet und wie es sich auf die Menschen auswirkt.
Blöd ist nur, dass weder die Natur noch der Planet da auf "uns Menschen" Rücksicht nimmt.

Das stimmt leider nicht.
Es findet sich zwar nur die Hälfte des CO2 in der Luft wieder, der Rest jedoch nicht in Erhöhter Biomasse (umgekehrt die globale Biomasse sinkt durch unsere Aktivitäten, wie Urwaldrodungen), sondern im Wasser der Ozeane, welches sauerer wird, was den Korallen das Leben schwer macht, mehr CO2 im Wasser = instabileres Kalkskelett, es will sich einfach auflösen.

In Meerwasser und Luft findet sich nahezu 100% unseres CO2 wieder (und der Meerwasserspeicher ist Hitzelabil), reale Verluste durch Fossilierung (Organisch und anorganisch) bei BESTENFALLS 1% unserer Freisetzung!!!

Wir müssten also auf 99% verzichten um den Wert zu halten.

[

size=150]Lösung?[/size]
...zumindest sollten wir 50% der fossilen Brennstoffe durch Alternativen ersetzen.
Damit sollte man der Natur genug Zeit geben, um auf das Überangebot an CO2 reagieren zu können.
Schafft man dann weitere "Biomasse-Produktionsflächen" in Gebieten, wo bislang NIX wächst, dann hat man wieder einen größeren Schritt gemacht.

nein, 99, nicht 50....

...aber wie sich DAS dann alles wieder auswirkt - das weiß dann wieder keiner.
Oder doch?

...oder wird das Problem, so wie in der erdgeschichtlichen Vergangenheit durch einen Asteroiden oder Supervulkan "gelöst"?

Soviel als kleinen, philisophischen "Erguss" am Samstag,

Auch Wasserdampf ist Treibhausgas, ergrünte die nun hellgelbe Sahara würde es feuchter und auc die Albedo sinken = sofort merklich wärmer, das wäre mehr Effekt als das Schmelzen des arktischen Seeeises!

Folgen wären ergo sicher.

Nun, für den Planeten ist der Klimawandel weniger tragisch, schließlich ist es derzeit nicht besonders warm, sonsern ausgesprochen kalt auf der Erde. Für die Natur gerade eben sähe es anders aus, die ist an die Kälte angepasst, und für uns auch, denn werden erst mal die polaren Eiskappen wässrig, dann heißt's Baba Flachlandlebensraum.


Schöne Grüße Herfried