Pflanzen nehmen deutlich weniger CO₂ auf als viele Klimamodelle annehmen

Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass Pflanzen künftig weniger Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen könnten als bislang in vielen Klimamodellen angenommen. Ursache ist eine systematische Überschätzung der natürlichen Stickstoffverfügbarkeit – eines zentralen Nährstoffs für das Pflanzenwachstum. Die Studie stellt damit eine verbreitete Annahme der Klimaforschung infrage: dass steigende CO₂-Konzentrationen automatisch zu einer deutlich stärkeren Bindung von Kohlenstoff in Ökosystemen führen.

Stickstoff als begrenzender Faktor im Pflanzenwachstum

Für ihr Wachstum benötigen Pflanzen nicht nur Kohlendioxid, sondern auch ausreichend Stickstoff. In natürlichen Ökosystemen stammt dieser überwiegend aus der biologischen Stickstofffixierung, bei der Mikroorganismen gasförmigen Stickstoff aus der Luft in für Pflanzen nutzbare Verbindungen umwandeln. Die neue Analyse zeigt, dass diese natürliche Stickstofffixierung in vielen globalen Erdsystemmodellen um etwa 50 Prozent überschätzt wird.

Diese Fehleinschätzung führt dazu, dass Modelle Pflanzen mehr Nährstoffe zur Verfügung stellen, als in der Realität vorhanden sind. Dadurch wird das potenzielle Pflanzenwachstum – und damit die Fähigkeit zur CO₂-Aufnahme – systematisch zu optimistisch berechnet.

Ein überschätzter CO₂-Düngungseffekt

Der sogenannte CO₂-Düngungseffekt beschreibt, dass Pflanzen bei höheren CO₂-Konzentrationen effizienter Photosynthese betreiben können. Doch dieser Effekt stößt an Grenzen, wenn andere Ressourcen fehlen. Die Studie zeigt, dass unter realistischeren Annahmen zur Stickstoffverfügbarkeit der CO₂-Düngungseffekt in globalen Modellsimulationen um rund 11 Prozent geringer ausfällt als bislang angenommen.

Das bedeutet: Wälder, Grasländer und andere Ökosysteme können weniger zusätzliches CO₂ binden, als viele Szenarien bisher unterstellen. Die Landbiosphäre wirkt damit als schwächerer Puffer gegen den Klimawandel.

Konsequenzen für Klimamodelle und Emissionsszenarien

Die Ergebnisse haben wichtige Folgen für langfristige Klimaprojektionen. Wenn natürliche Ökosysteme weniger CO₂ aufnehmen, verbleibt mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre. Das kann dazu führen, dass sich die globale Erwärmung schneller verstärkt als in bisherigen Modellrechnungen prognostiziert.

Die Autorinnen und Autoren der Studie betonen, dass Pflanzen weiterhin eine zentrale Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf spielen. Allerdings müsse ihre Aufnahmefähigkeit realistischer eingeschätzt werden. Insbesondere die Wechselwirkungen zwischen Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufen sollten in zukünftigen Modellen besser abgebildet werden.

Einordnung und Forschungsbedarf

Die Studie unterstreicht, dass natürliche Klimapuffer nicht unbegrenzt belastbar sind. Sie liefert keine Entwarnung, sondern vielmehr eine Präzisierung: Der Beitrag von Ökosystemen zur Abschwächung des Klimawandels ist real, aber begrenzt. Für die Klimapolitik bedeutet das, dass Emissionsreduktionen noch wichtiger werden, da weniger Unterstützung aus der Natur zu erwarten ist als bislang angenommen.