Nach dem Klimagipfel: Wälder ohne Wasser

Nach den schwachen Ergebnissen des Klimagipfels von Durban wird es umso deutlicher, dass sich die Menschen etwas einfallen lassen müssen, um den Folgen des Klimawandels zu begegnen. Tatsächlich kann man sich etwa gegen einen steigenden Meeresspiegel oder stärkere Stürme in einem gewissen Rahmen schützen: mit Deichen oder stabileren Bauwerken. Mit großräumigen Veränderungen in der Natur ist die Menschheit aber schnell überfordert. Einen vertrocknenden Regenwald zum Beispiel kann man nicht einfach wässern wie einen Garten, damit er Dürreperioden übersteht. Doch genau solche Veränderungen sind durchaus wahrscheinlich, wie Ursula Heyder und Wolfgang Lucht vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) im Fachblatt „Environmental Research Letters“ berichten.

Die Wissenschaftler haben untersucht, wie der Klimawandel die globalen Ökosysteme beeinflusst. Eine schwierige Aufgabe, wie Heyder und Lucht rasch feststellten. Beim Amazonas-Regenwald zum Beispiel lassen manche Klimamodelle genau dieses Trockenszenario erwarten. Eine Reihe anderer Modellrechnungen legen wiederum nahe, dass die grüne Lunge der Erde den Klimawandel zumindest in den nächsten Jahrzehnten unbeschadet überstehen könnte.

Wie kann es zu so unterschiedlichen Resultaten kommen? Wolfgang Lucht nennt dafür zwei Gründe: „Uns fehlen nicht nur exakte Daten zur Änderung der Niederschläge, wir wissen auch nicht, wie ein Ökosystem im Detail auf solche Änderungen reagiert.“ Das sind eigentlich denkbar schlechte Voraussetzungen für eine zuverlässige Analyse.

Die PIK-Forscher umschiffen diese Klippen elegant. Für jede einzelne Region der Erde rechnen sie jeweils 19 verschiedene Klimamodelle durch, und zwar für je drei unterschiedliche Entwicklungen des Kohlendioxidgehalts. Im ersten Fall gehen die Emissionen ungehemmt weiter und der Gehalt des Treibhausgases steigt bis zum Jahr 2100 auf 840 ppm (parts per million, Moleküle CO2 pro eine Million Luftmoleküle). Das würde Klimamodellen zufolge einen Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur um rund vier Grad Celsius bedeuten. Im zweiten Fall erreichte die CO2-Konzentration nur 700 ppm, was einem Temperaturplus von etwa drei Grad entspricht. Im dritten Fall, wenn der Kohlendioxidausstoß deutlich verringert wird, liegt der CO2-Gehalt bei 540 ppm, respektive zwei Grad Erwärmung.

„Welche Auswirkungen diese Klimaänderungen haben, untersuchen wir nur an ganz grundlegenden Vorgängen in der Natur“, erläutert Lucht weiter: Wie viel Kohlenstoff nehmen Organismen aus der Luft auf, und welche Mengen geben sie wieder ab? Welche Mengen Kohlenstoff werden durch Vegetationsbrände in die Luft transportiert? Wie viel Wasser tauschen die Organismen mit der Atmosphäre aus? Oder welche Pflanzentypen wachsen unter diesen Bedingungen?

„Verändern sich diese grundlegenden Prozesse deutlich, wird auch die darauf beruhende Natur stark reagieren“, sagt der Wissenschaftler. So könnten die Regenwälder bei steigendem CO2-Gehalt mehr Kohlenstoff aus der Luft aufnehmen. Das Treibhausgas wirkt dann ähnlich wie ein Dünger und könnte zum Beispiel das Unterholz noch dichter wachsen lassen. Dabei kann es zu unerwarteten Nebenwirkungen kommen, wissen zum Beispiel Bauern. Überdüngen sie ihr Getreidefeld, können die einzelnen Pflanzen zwar unter Umständen besser wachsen. Allerdings kann zu viel Dünger auch das Gleichgewicht auf dem Acker stören, und der Bauer erlebt eine Missernte. Ähnliche Probleme könnten in der Natur auftreten, wenn das Wachstum zu stark angekurbelt wird.

Auch wenn die Modelle solche Reaktionen auf den Klimawandel keineswegs im Detail zeigen können, kann man aus ihnen doch Wahrscheinlichkeiten ablesen. Zeigen alle oder die meisten Modellrechnungen für eine Region deutliche Veränderungen, werden sich die Ökosysteme wahrscheinlich erheblich ändern. Produzieren dagegen nur wenige Modelle solche Änderungen, ist das Risiko entsprechend geringer.

Wie solche Änderungen konkret aussehen, schildert der PIK-Forscher am Beispiel der endlosen Wälder im Inneren Kanadas oder Sibiriens. Steigen dort die Sommertemperaturen – wie es die Klimamodelle erwarten lassen – kräftig an, wird es den Bäumen zu heiß. In dieser Situation müssten die Blätter und Nadeln mehr Wasser verdunsten, um das Gewächs zu kühlen, schaffen das aber nicht. In sommerlichen Trockenperioden reichen die Wurzeln von vielen jungen Bäumen noch nicht tief genug, um an das Grundwasser zu kommen, und die Gewächse vertrocknen. Arten aus wärmeren Regionen wie Rotbuche oder Eiche kämen mit warmen Sommern zwar besser zurecht. Aber die Winter sind ihnen nach wie vor zu kalt. Überstehen die Bäume den Klimawandel also nicht, kommt auch kein Ersatz. Die austrocknenden Gewächse wiederum nähren Vegetationsbrände so gut, dass diese auch noch die restlichen Keimlinge vernichten, die dem Klimawandel trotzen. An die Stelle der Wälder könnte im Norden so eine Steppe treten, das Ökosystem wäre zusammengebrochen.

Für einige Regionen wie Skandinavien, Mitteleuropa, Teile Chinas und einige Teile Ostsibiriens signalisieren die Modellrechnungen ein geringes Risiko für solche drastischen Änderungen. Im Himalaja, im Süden Kanadas und in der Sahelzone dagegen ist die Wahrscheinlichkeit für solche dramatischen Umbrüche in der Natur sehr groß.

Aber könnten die Ökosysteme nicht einfach dem sich ändernden Klima hinterherwandern? Wolfgang Lucht zweifelt daran: „In den Eiszeiten erlebte die Erde ja schon einmal starke Klimawandel, die aber viel langsamer abliefen.“ Die Temperatursteigerungen um mehrere Grad geschahen binnen Jahrzehntausenden, nicht Jahrhunderten. In Europa erwiesen sich damals die Alpen als Barriere, die Ökosysteme kaum überwinden konnten, um den geänderten Bedingungen auszuweichen. „Heute verhindern landwirtschaftliche Flächen das Wandern der Arten“, sagt er. „Und die Veränderungen kommen so schnell, dass viele Arten nicht mithalten können.“

Die Modelle geben auch Hinweise darauf, wie viel Klimaänderung die Ökosysteme der Erde überhaupt vertragen: Je höher die Temperaturen, umso drastischer sind die Folgen. Bei einem Plus von vier Grad würde sich den Rechnungen zufolge in sehr vielen Regionen die Natur stark verändern, etliche Ökosysteme würden zusammenbrechen. „Damit würde die Menschheit einen guten Teil ihres natürlichen Erbes verspielen“, sagt Lucht.