Skeptiker des Klimawandels haben ein ganzes Arsenal an Argumenten, warum die Menschen ihre Kohlenstoffemissionen nicht reduzieren müssen. Einige behaupten, dass der steigende CO2-Gehalt den Pflanzen zugute kommt, so dass die globale Erwärmung nicht so schlimm ist, wie es die Wissenschaftler verkünden. „Eine höhere Konzentration von Kohlendioxid in unserer Atmosphäre würde die Photosynthese fördern, was wiederum zu einem erhöhten Pflanzenwachstum beiträgt“, schrieb der Abgeordnete Lamar Smith (R-Texas) letztes Jahr in einem Meinungsartikel. „Dies korreliert mit einem größeren Volumen der Lebensmittelproduktion und einer besseren Qualität der Lebensmittel.“ Wissenschaftler und andere, die Emissionssenkungen fordern, seien hysterisch, behauptet er.
Stimmt es also, dass steigendes atmosphärisches CO2 den Pflanzen hilft, auch den Nahrungsmittelpflanzen? Scientific American bat mehrere Experten, über die Wissenschaft hinter dieser Frage zu sprechen.
Ein Körnchen Wahrheit steckt in diesem Argument, sagen Experten, basierend auf dem, was Wissenschaftler den CO2-Düngeeffekt nennen. „CO2 ist essentiell für die Photosynthese“, sagt Richard Norby, ein Forschungsmitarbeiter in der Environmental Sciences Division und dem Climate Change Science Institute des Oak Ridge National Laboratory. „Wenn man ein Blatt isoliert und den CO2-Gehalt erhöht, steigt die Photosynthese. Das ist gut belegt.“ Aber Norby merkt an, dass die Ergebnisse, die Wissenschaftler im Labor produzieren, im Allgemeinen nicht dem entsprechen, was in der weitaus komplexeren Welt da draußen passiert; viele andere Faktoren sind am Pflanzenwachstum in unbewirtschafteten Wäldern, Feldern und anderen Ökosystemen beteiligt. Zum Beispiel ist „Stickstoff oft knapp genug, dass er der primäre Regler dafür ist, wie viel Biomasse in einem Ökosystem produziert wird“, sagt er. „Wenn Stickstoff begrenzt ist, ist der Nutzen der CO2-Erhöhung begrenzt….
Wissenschaftler haben den CO2-Düngungseffekt in natürlichen Ökosystemen beobachtet, unter anderem in einer Reihe von Versuchen, die in den letzten Jahrzehnten in Waldparzellen im Freien durchgeführt wurden. In diesen Experimenten steigerte die künstliche Verdopplung von CO2 gegenüber dem vorindustriellen Niveau die Produktivität der Bäume um etwa 23 Prozent, so Norby, der an den Versuchen beteiligt war. Bei einem der Experimente nahm dieser Effekt jedoch mit der Zeit aufgrund einer Stickstofflimitierung deutlich ab. Das deutet darauf hin, dass wir nicht davon ausgehen können, dass der CO2-Düngungseffekt auf unbestimmte Zeit anhält“, sagt Norby.
Zusätzlich zum Ignorieren der langfristigen Aussichten, sagt er, versäumen es viele Skeptiker auch, das potenziell schädlichste Ergebnis des steigenden atmosphärischen CO2 auf die Vegetation zu erwähnen: den Klimawandel selbst. Dessen negative Folgen – wie Trockenheit und Hitzestress – würden wahrscheinlich jeden direkten Nutzen, den der CO2-Anstieg für die Pflanzenwelt haben könnte, überwältigen. „Es ist nicht angebracht, den CO2-Düngeeffekt isoliert zu betrachten“, sagt er. „Man kann positive und negative Dinge gleichzeitig haben, und es ist die Nettobilanz, die zählt.“ Obwohl an der Behauptung der Skeptiker etwas Wahres dran ist, sagt er: „Was in diesem Argument fehlt, ist, dass es nicht das ganze Bild ist.“
Wissenschaftler haben auch speziell die Auswirkungen von steigendem CO2 auf landwirtschaftliche Pflanzen untersucht und einen Düngeeffekt festgestellt. „Für viele Pflanzen ist es so, als hätten sie zusätzliches Material in der Atmosphäre, das sie zum Wachsen nutzen können“, sagt Frances Moore, eine Assistenzprofessorin für Umweltwissenschaft und -politik an der University of California, Davis. Sie und andere Experten weisen darauf hin, dass es eine Ausnahme für bestimmte Pflanzenarten wie Mais gibt, die auf einzigartige Weise auf CO2 für die Photosynthese zugreifen. Aber für die meisten anderen Pflanzen, die der Mensch isst – einschließlich Weizen, Reis und Sojabohnen – „hilft ein höherer CO2-Gehalt ihnen direkt“, sagt Moore. Eine Verdoppelung des CO2-Gehalts im Vergleich zum vorindustriellen Niveau, fügt sie hinzu, steigert die Produktivität von Nutzpflanzen wie Weizen um etwa 11,5 Prozent und von solchen wie Mais um etwa 8,4 Prozent.
Ein Mangel an Stickstoff oder anderen Nährstoffen beeinträchtigt landwirtschaftliche Pflanzen dank Dünger nicht so stark wie Wildpflanzen. Dennoch zeigt die Forschung, dass Pflanzen „anfangs einige Vorteile von höherem CO2 haben, aber das fängt an, sich zu sättigen“, nachdem das Gas ein bestimmtes Niveau erreicht hat, sagt Moore und fügt hinzu: „Je mehr CO2 Sie haben, desto weniger und weniger Nutzen bekommen Sie.“ Und während steigendes Kohlendioxid wie ein Segen für die Landwirtschaft erscheinen mag, betont Moore auch, dass alle potenziellen positiven Effekte nicht isoliert betrachtet werden können und wahrscheinlich durch viele Nachteile aufgewogen werden. „Selbst mit den Vorteilen der CO2-Düngung, wenn man anfängt, auf 1 bis 2 Grad Erwärmung zu kommen, sieht man negative Auswirkungen“, sagt sie. „Es gibt viele verschiedene Wege, über die sich die Temperatur negativ auf den Ernteertrag auswirken kann: Bodenfeuchtigkeitsdefizit, Hitze, die die Pflanzen direkt schädigt und ihren Fortpflanzungsprozess stört.“ Obendrein weist Moore darauf hin, dass erhöhtes CO2 auch Unkräuter begünstigt, die mit den Nutzpflanzen konkurrieren.
Die Wirkung von steigendem CO2 auf Nutzpflanzen könnte auch der menschlichen Gesundheit schaden. „Wir wissen eindeutig, dass Lebensmittel weniger nahrhaft werden, wenn man sie bei erhöhten CO2-Werten auf den Feldern anbaut“, sagt Samuel Myers, leitender Wissenschaftler für Umwelt und Gesundheit an der Harvard University. „Sie verlieren signifikante Mengen an Eisen und Zink – und Getreide verliert an Proteinen.“ Myers und andere Forscher haben herausgefunden, dass atmosphärische CO2-Werte, die für die Mitte des Jahrhunderts vorhergesagt werden – etwa 550 Teile pro Million – dazu führen könnten, dass Nahrungsmittelpflanzen genug von diesen Schlüsselnährstoffen verlieren, um bei schätzungsweise 150 Millionen Menschen einen Proteinmangel und bei weiteren 150 bis 200 Millionen Menschen ein Zinkdefizit zu verursachen. (Diese beiden Zahlen kommen zu der Zahl der Menschen hinzu, die bereits ein solches Defizit haben.) Insgesamt 1,4 Milliarden Frauen im gebärfähigen Alter und Kleinkinder, die in Ländern mit einer hohen Prävalenz von Anämie leben, würden bei solchen CO2-Werten mehr als 3,8 Prozent ihres Nahrungseisens verlieren, so Meyers.
Die Forscher wissen noch nicht, warum höheres atmosphärisches CO2 den Nährstoffgehalt der Pflanzen verändert. Aber, so Myers, „das Entscheidende ist, dass wir wissen, dass steigendes CO2 die Konzentration kritischer Nährstoffe auf der ganzen Welt reduziert“, und fügt hinzu, dass diese Art von Nährstoffmangel bereits eine erhebliche Bedrohung für die öffentliche Gesundheit darstellt und sich mit steigenden CO2-Werten nur noch verschlimmern wird. „Das Problem bei diesem Argument ist, dass es so aussieht, als ob man den CO2-Düngeeffekt aus dem Gesamteffekt der Kohlendioxidanreicherung in der Atmosphäre herauspicken könnte“, sagt Myers. Aber so funktioniert die Welt – oder ihr Klima – nicht.