(openPR) Die weltweiten CO2-Emissionen sind unter anderem durch die Verbrennung fossiler Energieträger auf ein bisher unerreichtes Maß gestiegen. Das wirkt sich auch auf die Effizienz aus, mit der Bäume Wasser nutzen: Um CO2 aufzunehmen und in Sauerstoff umzuwandeln, öffnen sich in den Blättern kleine Spalte, die Stomata – doch gelangt auf diese Weise nicht nur Kohlendioxid in den Baum hinein, sondern auch Wasser hinaus. Erhält der Baum das CO2 hochdosierter, reicht es, die Spalte für kürzere Zeit zu öffnen: Der Wasserverlust sinkt, die Wassernutzung wird effizienter, die Bäume benötigen weniger Wasser. Theoretisch und aus Versuchen ist dieser Effekt bekannt, doch Daten aus dem Freiland fehlen weitgehend. Diese Lücke will Prof. Dr. Jan Esper vom Geographischen Institut der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) in den kommenden fünf Jahren anhand von Holzproben schließen, die er von hundert Standorten der Nordhalbkugel der Erde zusammengetragen hat. „Dieses Herbarium ist einzigartig: Es ermöglicht erstmalig zu untersuchen, wie sich die Wassernutzungseffizienz in den vergangenen 120 Jahren verändert hat – und zwar für große Teile der Nordhemisphäre“, sagt Esper. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert diese Forschung von Esper in den kommenden fünf Jahren mit einem Reinhart Koselleck-Projekt, das für Wissenschaftler mit ausgewiesenen besonderen wissenschaftlichen Leistungen vorgesehen ist, mit insgesamt 1,2 Millionen Euro.
Bekannt ist der Zusammenhang zwischen dem CO2-Gehalt in der Luft und der Wassernutzungseffizienz von Bäumen aus Labor- und Treibhausversuchen. Doch um bewerten zu können, wie sich die höhere CO2-Konzentration in der Realität auswirkt, sind Freilandversuche vonnöten – Freilandversuche, die zudem langfristige Daten liefern. „Wir untersuchen Bohrkerne aus Baumstämmen, die wir an hundert Standorten der Nordhemisphäre, in Asien über Europa bis in den USA und Kanada, entnommen haben, mit Isotopenanalysen“, sagt Esper. Die Aufbereitung der Holzproben erfolgt in Mainz: Esper und sein Team zerteilen die Proben in die verschiedenen Jahresringe, mahlen sie und verpacken das erhaltene Holzmehl in kleine Kapseln. Diese werden dann vom Global Change Research Institute der Czech Academy of Sciences in Brno mithilfe Zehntausender Isotopenmessungen untersucht. „Dieses Institut in Tschechien kann jährlich über hunderttausend solcher Messungen durchführen und ist damit international das produktivste in dieser Hinsicht. Und der dortige Laborleiter, Otmar Urban, ist weltweit einer der besten Isotopen-Fachleute“, sagt Esper.
Gemessen werden stabile Isotope im Holz der einzelnen Jahresringe, genauer gesagt die Gehalte des sogenannten Kohlenstoff-13 und des Sauerstoff-18. Anhand dieser Verhältnisse lässt sich die Wassernutzungseffizienz der untersuchten Wälder abschätzen – vor dem Hintergrund vergangener klimatischer Einflüsse und anderer Standortfaktoren. Das nordhemisphärische Netzwerk, das somit an der JGU erstellt wird, ermöglicht die Untersuchung großräumiger Muster in Abhängigkeit unterschiedlicher Waldzusammensetzungen und Klimaregime. „Auf diese Weise können wir nicht nur räumliche Muster erkennen, sondern auch empirische Daten liefern, mit denen sich die Bindungskapazität von atmosphärischem CO2 in terrestrischen Ökosystemen besser abschätzen lässt“, sagt Esper.
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