Warum der Klimawandel dazu führt, dass Herbstblätter früher ihre Farbe ändern
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, CC BY-SA

Wenn sich die Tage verkürzen und die Temperaturen auf der Nordhalbkugel sinken, beginnen sich die Blätter zu drehen. Wir können herrliche herbstliche Farben genießen, während die Blätter noch auf den Bäumen stehen, und später beim Gehen durch einen roten, braunen und goldenen Teppich treten.

Wenn die Temperaturen im Frühjahr wieder steigen, setzt sich die Vegetationsperiode für Bäume fort. In den wärmeren Monaten nehmen Bäume Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und speichern es in komplexen Molekülen, wobei Sauerstoff als Nebenprodukt freigesetzt wird. Kurz gesagt, dies ist der Prozess der Photosynthese. Je mehr Photosynthese, desto mehr Kohlenstoff wird weggesperrt.

Wir wissen, dass Kohlendioxid ein Haupttreiber des Klimawandels ist. Je mehr Pflanzen Pflanzen aus der Atmosphäre entfernen können, desto besser. Einige Forscher haben das wärmere Klima zu einer längeren Vegetationsperiode geführt vorgeschlagen dass mehr Kohlendioxid von Bäumen und anderen Pflanzen absorbiert wird als in früheren Zeiten. Aber eine neue Studie hat diese Theorie auf den Kopf gestellt und könnte tiefgreifende Auswirkungen darauf haben, wie wir uns an den Klimawandel anpassen.

Das Limit erreichen

Die Forscher unter der Leitung von Deborah Zani von der Eidgenössischen Technischen Hochschule untersuchten, inwieweit der Zeitpunkt der Farbveränderungen in Herbstbaumblättern durch das Wachstum der Pflanze im vorangegangenen Frühjahr und Sommer bestimmt wurde.

Temperatur und Tageslänge wurden traditionell als Hauptdeterminanten dafür akzeptiert, wann Blätter ihre Farbe änderten und fielen, was führte einige Wissenschaftler anzunehmen, dass die Erwärmungstemperaturen diesen Prozess bis später in der Saison verzögern würden. Die Autoren der neuen Studie untersuchten laubabwerfende europäische Baumarten wie Rosskastanie, Silberbirke und englische Eiche und zeichneten auf, wie viel Kohlenstoff jeder Baum pro Saison absorbierte und wie sich dies letztendlich auf den Fall der Blätter auswirkte.


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Anhand der Daten aus der Paneuropäisches PhänologieprojektDie Forscher, die einige Bäume seit 65 Jahren verfolgen, stellten in ihrer Langzeitbeobachtungsstudie fest, dass Blätter mit zunehmender Photosyntheserate ihre Farbe änderten und zu Beginn des Jahres fielen. Für jede 10% ige Zunahme der Photosyntheseaktivität während der Frühjahrs- und Sommerwachstumszeit werfen Bäume ihre Blätter durchschnittlich acht Tage früher ab.

Klimakontrollierte Experimente an fünf Jahre alten Rotbuchen- und japanischen Mädesüßbäumen legen nahe, was hinter diesem unerwarteten Ergebnis stecken könnte. In diesen Versuchen wurden die Bäume voller Sonne, Halbschatten oder Vollschatten ausgesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Menge an Photosynthese, die ein Baum während einer Vegetationsperiode durchführen kann, begrenzt ist. Stellen Sie sich vor, Sie füllen einen Eimer mit Wasser. Dies kann langsam oder schnell erfolgen, aber sobald der Eimer voll ist, kann kein Wasser mehr fließen.

Laubbäume, die im Herbst Blätter abwerfen, haben eine feste Menge an Kohlenstoff, die sie pro Saison aufnehmen können.
Laubbäume, die im Herbst Blätter abwerfen, haben eine feste Menge an Kohlenstoff, die sie pro Saison aufnehmen können.
Alex Stemmer / Shutterstock

Diese Forschung zeigt, dass Laubbäume jedes Jahr nur eine bestimmte Menge Kohlenstoff aufnehmen können und sobald diese Grenze erreicht ist, kann keine weitere mehr aufgenommen werden. An diesem Punkt beginnen die Blätter, ihre Farbe zu ändern. Diese Grenze wird durch die Verfügbarkeit von Nährstoffen, insbesondere Stickstoff, und die physikalische Struktur der Pflanze selbst festgelegt, insbesondere durch die inneren Gefäße, die Wasser und gelöste Nährstoffe bewegen. Stickstoff ist ein wichtiger Nährstoff, den Pflanzen zum Wachsen benötigen, und häufig ist es die Menge an verfügbarem Stickstoff, die das Gesamtwachstum begrenzt. Aus diesem Grund verwenden Landwirte und Gärtner Stickstoffdünger, um diese Einschränkung zu überwinden.

Zusammengenommen bedeuten diese Einschränkungen, dass die Kohlenstoffaufnahme während der Vegetationsperiode ein selbstregulierender Mechanismus ist Bäume und krautige Pflanzen. Es kann nur so viel Kohlenstoff aufgenommen werden.

Frühere Herbstfarben

In einer Welt mit zunehmendem Niveau von Kohlenstoff in der AtmosphäreDiese neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass bei wärmerem Wetter und längeren Vegetationsperioden gemäßigte Laubbäume nicht mehr Kohlendioxid aufnehmen können. Das Vorhersagemodell der Studie legt nahe, dass bis 2100, wenn die Baumwachstumszeiten voraussichtlich zwischen 22 und 34 Tagen länger sein werden, die Blätter zwischen drei und sechs Tagen früher von Bäumen fallen als jetzt.

Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Modellierung des Klimawandels. Wenn wir akzeptieren, dass die von Laubbäumen in Temperaturländern wie Großbritannien aufgenommene Kohlenstoffmenge unabhängig von der Vegetationsperiode jedes Jahr gleich bleibt, steigt der Kohlendioxidgehalt schneller als bisher erwartet. Die einzige Möglichkeit, dies zu ändern, besteht darin, die Fähigkeit der Bäume zu erhöhen, Kohlenstoff zu absorbieren.

Pflanzen, die nicht durch die verfügbare Stickstoffmenge begrenzt sind, können im wärmenden Klima möglicherweise länger wachsen. Dies sind die Bäume, die der Luft Stickstoff entziehen können, wie z Erle. Dank weniger Tageslicht und kälteren Temperaturen verlieren diese Arten ihre Blätter jedoch ungefähr zur gleichen Zeit wie immer.

Aber auf der anderen Seite, mit der Aussicht, dass einige Bäume ihre Blätter früher verlieren und andere sie zu dem Zeitpunkt verlieren, an dem sie es jetzt tun, könnte die Aussicht auf verlängerte Herbstfarben bestehen - und mehr Zeit für uns, durch die Blätter zu treten.

Über den AutorDas Gespräch

Philip James, Professor für Ökologie, University of Salford

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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