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Europas einziges großflächiges Freiland-Kohlendioxid-Anreicherungsexperiment

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Artikel vom 08.06.2011 - 14.17 Uhr

Europas einziges großflächiges Freiland-Kohlendioxid-Anreicherungsexperiment

Linden/Gießen (gbp). Muss das Volkslied »Der Mai ist gekommen« umgedichtet werden? Einiges, was in der Natur bisher im »Wonnemonat« passierte wie das Ausschlagen der Bäume in dem Lied, könnte hierzulande künftig bereits im April geschehen. »Es wird definitiv wärmer, und die Vegetation in der Region hat bereits reagiert«, sagen Wissenschaftler der Justus-Liebig-Universität Gießen und stützen sich dabei auf Beobachtungen in der Umweltbeobachtungs- und Klimafolgenforschungsstation, die das Institut für Pflanzenökologie gemeinsam mit dem Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) in den Lindener Lückebachwiesen betreibt.

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In der Umweltbeobachtungs- und Klimafolgenforschungsstation erläuterte Dr. Claudia Kammann das derzeit europaweit einzige großflächige Freiland-CO2-Anreicherungsexperiment im Dauergrünland, das Aufschluss geben soll über die Auswirkungen der steigenden CO2-Konzentration auf das Ökosystem. (Foto: gbp)
Die dort betriebenen Experimente liefern einen Beitrag zur Erforschung der Prozesse, die der Klimawandel im Ökosystem hervorruft. Institutsleiter Prof. Christoph Müller hatte die Teilnehmer eines Workshops zur Klimafolgenforschung, der im April in der Gießener Uni stattfand (die »Allgemeine« berichtete), und Universitätsangehörige dieser Tage in die Forschungsstation eingeladen. Die Experimente erläuterten Prof. Ludger Grünhage, Dr. Claudia Kammann und Sonja Schimmelpfennig vom Institut für Pflanzenökologie. Auch Dr. Helmut Wolf vom Fachzentrum Klimawandel des HLUG nahm an der Besichtigung teil.

Die Umweltbeobachtungs- und Klimafolgenforschungsstation wurde vor 18 Jahren eingerichtet und ist seit 1995 in Betrieb. Seit 1998 wird hier das europaweit einzige großflächige Freiland-Kohlenstoffdioxid-Anreicherungsexperiment FACE (Free Air Carbon-Dioxide Enrichment) im Dauergrünland durchgeführt, das Aufschluss geben soll über die Auswirkungen der steigenden Kohlendioxid-Konzentration auf das Ökosystem. 2003 wurde ein Phänologischer Garten etabliert, der dazu beiträgt, die klimatischen Veränderungen der Biosphäre in Hessen zu dokumentieren. Ende 2007 startete ein Freiland-Erwärmungsexperiment, das die Auswirkungen steigender Temperaturen auf den Kohlenstoffhaushalt des Bodens untersucht. Neu ist ein Experiment zur Wirkung von Biokohle auf den Boden. Auf einer Teilfläche werden meteorologische Messungen durchgeführt. Zudem betreibt das HLUG seit 1995 eine Luftmessstation auf dem Gelände.

Wie Grünhage erläuterte, beschäftigt sich die Pflanzenphänologie mit den im Jahresablauf periodisch wiederkehrenden Wachstums- und Entwicklungserscheinungen - gute Indikatoren, um Klimaänderungen der Biosphäre zu dokumentieren. Während sich meteorologische Jahreszeiten nach dem Kalender richten, werden Beginn und Dauer der »phänologischen Jahreszeiten« durch den Entwicklungsstand von sogenannten »Zeigerpflanzen« bestimmt. Die Entwicklungsphasen der Pflanzen im Phänologischen Garten Linden, der Bestandteil globaler, europäischer und nationaler Beobachtungsnetze ist, werden aufgezeichnet und im Hinblick auf regionale Klimaänderungen beurteilt; die durchschnittliche Temperatur in Hessen ist in den vergangenen 20 Jahren um rund 0,9 Grad Celsius angestiegen. Im Zeitraum 1991 bis 2007 habe sich der Eintritt der phänologischen Phasen im Vergleich zu der Zeit von 1961 bis 1990 verfrüht, so Grünhage. Der phänologische Frühling setze 14 Tage früher ein, die Vegetationsperiode habe sich um sieben Tage verlängert. Der zeitigere Austrieb der Pflanzen berge vermehrt Gefahren für den Obstbau, da Frost während der Blüte zu Ernteausfällen führen kann.

Wie reagiert der Boden auf Temperatur?

Wie der Boden auf höhere Temperaturen reagiert, erläuterte Grünhage anhand des Erwärmungsexperiments, bei dem der Boden punktuell mit Wärmelampen bestrahlt wird: Die Erwärmung beschleunigt den Stoffwechsel im Boden und erhöht die Atmung der Bodenlebewesen; Kohlenstoff wird schneller zersetzt und gespeichertes CO2 in Luft abgegeben. Nicht nur die Erhöhung der Temperatur hat Auswirkungen auf das Ökosystem, auch die Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre erklärte Dr. Kammann. So ist die atmosphärische Konzentration von CO2 heute über 35 Prozent höher als in allen vorangegangenen Warmzeiten, sehr wahrscheinlich sogar höher als während der vergangenen 20 Millionen Jahre. Mit dem Freiland-CO2-Anreicherungsexperiment will man die Frage beantworten, wie sich der steigende Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre auf biologische Bodenprozesse auswirkt, die wiederum weitere Treibhausgase wie Methan und Lachgas erzeugen. Mit hohem technischen Aufwand wird im Innern von drei Ringen und drei Kontrollringen auf langjährig voruntersuchtem Boden die CO2-Konzentration um 20 Prozent angehoben, was der prognostizierten Konzentration in 20 bis 30 Jahren entspricht.

Beobachtungen in der Langzeitstudie

Kammann berichtete über die Beobachtungen und Ergebnisse der Langzeitstudie, die zum Teil Hypothesen aus der Forschungsliteratur widersprechen. So sei die Ertragssteigerung unter erhöhtem CO2 unerwartet gering. Diese Steigerung habe erst im dritten Versuchsjahr eingesetzt und sei zudem in trockenen Jahren stark eingebrochen. Die Artenzusammensetzung hatte sich zugunsten der Gräser und auf Kosten der Kräuter verschoben. Kurzfristig wurde zwar mehr CO2 in Biomasse gebunden, das aber als »durchlaufender Posten« rasch wieder in die Atmosphäre zurückgelangt. Überraschend seien auch die im Verlauf des Experiments immer deutlicher werdenden Lachgas-Emissionen gewesen. Lachgas besitze - auf 100 Jahre gerechnet - ein rund 300-mal höheres Erwärmungspotenzial als Kohlenstoffdioxid, so Kammann. Zudem vermindere sich unter Kohlendioxid die Aufnahme von Methan im »Biofilter« Boden. Zu Beginn der Forschung habe man gehofft, dass die Biosphäre selbst »zu Hilfe« kommen werde, jedoch zeige die Studie, dass nur geringen positiven Effekten zahlreiche negative Rückkopplungen gegenüberstünden. »Die Natur wird uns nicht helfen, den CO2-Anstieg zu bremsen«, so das wenig optimistische Fazit. Zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen könnte man möglicherweise mit dem Aufbringen von Biokohle (Kohle aus organischen Abfällen) auf den Boden. Biokohle speichert Kohlenstoff im Boden, der sonst beim Verrotten oder Verbrennen der Biomasse als Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangt und könnte zugleich den Boden verbessern sowie die Fruchtbarkeit erhöhen - eine Erkenntnis, deren Erforschung noch in den »Kinderschuhen« stecke und nicht zu verfrühter Euphorie führen dürfe. Das Biokohleexperiment in der Lindener Forschungsstation, das Sonja Schimmelpfennig erläuterte, soll auch Aufschluss geben über mögliche negative Effekte.

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Artikel vom 08.06.2011 - 14.17 Uhr
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Leserkommentare
(19.06.2011 11:29)
nilsholgersson
Mobilfunkstrahlung und Klima
Da sich in unmittelbarer Nähe des Geländes ein Mobilfunksendemast befindet, sollte man die Auswirkungen hochfrequneter elektromagnetischer Felder auf das Klima in Wechselwirkung nicht außer Acht lassen. Hat man dies bedacht? Wenn nein sind die Forschungsergebnisse fragwürdig.
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