Zusätzliches atmosphärisches CO2 sorgte für Wachstums-Zunahme von Fichtenwäldern um 106% seit 1989
Sie erstellten drei derartige Proxies selbst und analysierten mit deren Hilfe Baumringe in Rotfichten (Picea Rubens) aus drei Waldgebieten in West Virginia. Sie erstellten Chronologien des allgemeinen Wachstums, des Gas-Austausches der Blätter (Δ13C) und des Stickstoff-Status‘ (δ15N) für dieses Gebiet, und zwar für die letzten 75 Jahre. Dann untersuchten Mathias und Thomas mittels statistischer Verfahren „die multiplen Auswirkungen der Umwelt und deren Empfindlichkeit gegenüber des Wachstums der Rotfichten in diskreten Komponenten“.
Die Ergebnisse ihrer Studie zeigten, dass das allgemeine Wachstum (BAI) zwischen 1940 und 1989 um fast 50% abgenommen, dann aber von 1989 bis 2014 um 105,8% zugenommen hatte. Weitere Analysen zeigten, dass „ein steigendes atmosphärisches CO2-Niveau ursächlich war für die stärkste Änderung des allgemeinen Wachstums der Rotfichten“, dicht gefolgt von „Reduktionen nationaler SO2-Emissionen“, dem zweitwichtigsten Faktor. Reduktionen von nationalen NOx-Emissionen sowie steigende mittlere April-Temperaturen trugen ebenfalls zu dem steigenden BAI-Trend bei, jedoch in deutlich schwächerem Ausmaß (siehe folgende Abbildung). Δ13C in Baumringen nahm ebenfalls seit 1989 signifikant zu bei gleichzeitiger Abnahme der δ15N-Signatur in den Baumringen. Alle diese Ergebnisse ließen die Autoren folgern, dass „diese Isotopen-Chronologien ein starker Beweis dafür sind, dass simultane Änderungen in den Kohlenstoff- und Stickstoff-Kreisläufen sowie verstärkte Photosynthese, Leitfähigkeit der Poren von Blättern sowie zunehmende Stickstoff-Zurückhaltung des Ökosystems in Beziehung stehen mit der jüngsten Zunahme des Wachstums der Rotfichten. Außerdem ist dasselbe eine Konsequenz der Erholung des Ökosystems von Säure-Belastungen.
Kommentierend schrieben Mathias und Thomas, dass „die Isolierung der Auswirkungen eines gestiegenen CO2-Gehaltes auf das Wachstum vor Ort schwierig festzustellen war wegen der geringen Änderungen des CO2-Gehaltes von Jahr zu Jahr sowie der Myriaden miteinander in Wechselwirkung stehender Faktoren, von welchen bekannt ist, dass sie im Zeitmaßstab von vielen Jahrzehnten das Gesamt-Wachstum beeinflussen“. Jedoch fügen sie hinzu, dass „diese Studie nicht nur ein Beweis für die positiven Auswirkungen eines gesteigerten CO2-Gehaltes ist, sondern auch, dass sie eine erhebliche Komplexität zeigt, mit der sich Rotfichten-Ökosysteme von Jahrzehnten mit Säure-Belastung erholen. Außerdem erkennt man, dass keiner der hier untersuchten Umweltfaktoren isoliert von den anderen wirkt“.
Mit der Zeit, wenn sich der Luftdüngungs-Effekt des weiter steigenden CO2-Gehaltes der Erde immer deutlicher zeigt, wird es auch immer leichter fallen, die Vorteile dieses wichtigen Spurengases bzgl. Wachstum zu erkennen.
Abbildung: Graphik a: Beitrag des atmosphärischen CO2-Gehaltes, von NOx-Emssionen, SO2-Emissionen und mittlerer April-Temperaturen (Tmittel April) zur Änderung des allgemeinen Wachstums der Rotfichten (BAI) in jedem Jahr, berechnet mittels des GLMM-Mittelungs-Modells im Zeitraum 1989 bis 2014. Graphik b: Der Beitrag des atmosphärischen CO2-Gehaltes, von NOx-Emssionen, SO2-Emissionen und mittlerer April-Temperaturen (Tmittel April) zur Änderung des allgemeinen Wachstums der Rotfichten (BAI) insgesamt in diesem Zeitraum. Zahlen in Klammern zeigen die Richtung und Größenordnung der Änderungen der Umwelt-Parameter. Die Zahlen in Klammern in Graphik a repräsentieren den Trend in jedem jeweiligen Umwelt-Parameter von 1989 bis 2014, während die Zahlen in Klammern in Graphik b die Gesamtänderung des jeweiligen Umweltparameters über diesen Zeitraum repräsentieren. Die Einheiten von CO2 sind in ppm, die von T mittel April in °C, die von NOx und SO2 in metrischen Tonnen. Unbekannte Parameter in Graphik a wurden berechnet als der Unterschied zwischen der beobachteten Änderung und allen bekannten beitragenden Parametern. Das Sternchen (*) kennzeichnet Signifikanz-Werte (P < 0,05). Quelle: Mathias und Thomas (2018).
Die Studie ist begutachtet!
Mathias, J.M. and Thomas, R.B. 2018. Disentangling the effects of acidic air pollution, atmospheric CO2, and climate change on recent growth of red spruce trees in the Central Appalachian Mountains. Global Change Biology 24: 3938-3953. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.14273
Übersetzt von Chris Frey EIKE