Bäume speichern weniger CO₂ als erwartet – weil sie kaum mehr wachsen

Bäume gelten als Verbündete im Kampf gegen den Klimawandel. Sie holen CO₂ aus der Luft, verwandeln es mit Sonnenlicht in Zucker und lagern einen Teil des Kohlenstoffs in Stamm, Ästen und Wurzeln ein. Soweit die einfache Rechnung.

Doch neue Forschung an Eichen zeigt: Diese Rechnung geht nicht immer auf. Bei Hitze und Trockenheit kann der Stamm sein Wachstum schon im Sommer stark drosseln, während die Blätter weiter Photosynthese betreiben. Für Klimamodelle ist das ein Problem. Denn nur Kohlenstoff, der dauerhaft im Holz landet, bleibt über viele Jahre oder Jahrzehnte gebunden.

Forscher um Mukund Palat Rao von der Columbia Climate School berichten im Fachjournal Science Advances, dass Trockenheit und Wärme die Holzbildung früher bremsen als die CO₂-Aufnahme. Für die Klimabilanz zählt deshalb nicht allein, wie viel CO₂ Bäume aus der Luft holen. Entscheidend ist, ob daraus auch neues Holz entsteht.

Warum Bäume CO₂ aufnehmen, aber nicht immer wachsen

Bisher arbeiten viele Klimamodelle mit einer einfachen Grundannahme: Mehr Kohlendioxid in der Luft stärkt die Photosynthese. Mehr Photosynthese bedeutet mehr Wachstum. Mehr Wachstum bedeutet mehr Kohlenstoffspeicherung im Wald. Die neue Arbeit stellt diese Kette infrage – zumindest für die untersuchten nordamerikanischen Eichenarten.

„Derzeit gehen die meisten Modelle davon aus, dass Photosynthese Wachstum bedeutet. Wir stellen fest, dass das nicht der Fall ist“, sagt Rao. Sein entscheidender Satz lautet:

Nur weil es mehr Photosynthese gibt, heißt das nicht unbedingt, dass Bäume künftig stärker wachsen.

Die Forscher untersuchten acht Eichenarten an 137 Standorten in Nordamerika. Dazu kombinierten sie Satellitendaten, Messungen von CO₂-Flüssen über Baumkronen, Stammsensoren und Baumringdaten aus der Zeit von 1950 bis heute. So konnten sie genauer verfolgen, wann Eichen Kohlenstoff aufnehmen – und wann sie tatsächlich neues Holz bilden.

Hitze bremst das Holz deutlich früher aus

In den östlichen USA wuchsen die untersuchten Eichen vor allem von Mai bis Juli. Danach nahmen sie weiter Kohlenstoff auf, teils bis in den Oktober. Etwa 36 Prozent der jährlichen Photosyntheseleistung entfielen dort auf die Zeit nach Juli.

In Kalifornien verschob sich der Rhythmus. Dort wuchsen Eichen vor allem von Dezember bis April. Im Sommer verlangsamte sich das Wachstum stark und endete bis August. Trotzdem fiel dort noch rund 26 Prozent der jährlichen Kohlenstoffaufnahme in die Zeit nach Juli.

Für das Klima ist dieser Befund wichtig. Holz speichert Kohlenstoff oft über Jahrzehnte, teils über Jahrhunderte. Blätter, Früchte, Zuckerreserven, Wurzelausscheidungen oder Zellatmung halten Kohlenstoff meist kürzer im System. Ausschlaggebend ist daher nicht nur, ob ein Baum CO₂ aufnimmt. sondern wohin dieser Kohlenstoff anschließend fließt.

Trockenheit kappt leise den Klimapuffer Wald

Der Grund liegt im Wasserhaushalt der Bäume. Holz entsteht im Kambium, einer dünnen Wachstumsschicht im Stamm. Die Zellen brauchen genügend inneren Druck, um sich zu teilen und auszudehnen. Bei heißer, trockener Luft verlieren Bäume Wasser. Dann fehlt dieser Druck schneller, als die Photosynthese stoppt.

Rao beschreibt den Mechanismus so: „In dem Moment, in dem trockene und heiße Bedingungen herrschen, stoppt die Wachstumstätigkeit ziemlich sofort, während die Photosynthese offenbar mit leicht verringerter Rate weiterläuft.“

Die Forscher fanden diesen Effekt auch im Tagesverlauf. Wachstum fand vor allem nachts und am frühen Morgen statt, wenn die Luft kühler und feuchter war. Die Photosynthese erreichte dagegen später am Vormittag und um die Mittagszeit hohe Werte. Dann stiegen Temperatur und Trockenheitsdruck bereits an.

Klimamodelle könnten Wälder überschätzen

Besonders stark fiel die Entkopplung in Jahren aus, in denen das lokale Klima stärker zwischen feuchten und trockenen Phasen schwankte. Solche Wechsel dürften mit dem Klimawandel häufiger werden. Für Wälder ist das ein Problem: Sie können grün wirken und weiter CO₂ aufnehmen, ohne im gleichen Maß neues Holz aufzubauen.

Die Arbeit warnt daher vor einer möglichen Überschätzung der langfristigen Speicherleistung. Wenn Modelle Photosynthese und Holzwachstum zu eng verbinden, rechnen sie Wäldern womöglich mehr dauerhafte CO₂-Bindung zu, als unter Hitze und Trockenheit realistisch ist.

Eine Einschränkung darf allerdings nicht unerwähnt bleiben: Die Untersuchung betrifft nordamerikanische Eichen, keine globale Gesamtaussage über alle Wälder. Offen bleibt auch, wie viel Kohlenstoff aus der Photosynthese nach der Hauptwachstumsphase später doch noch im Holz landet. Ein Teil kann als Reserve dienen und das Wachstum im nächsten Jahr unterstützen.

Eichen liefern ein Warnsignal für die Zukunft

Trotzdem trifft der Befund eine große Frage der Klimaforschung. Wälder gelten als wichtige CO₂-Senke. Sie nehmen einen erheblichen Teil der menschengemachten Emissionen auf. Doch ihre Speicherleistung hängt nicht allein davon ab, wie viel Kohlenstoff Blätter aus der Luft holen.

Wenn Hitze, Trockenheit und hoher atmosphärischer Wasserdruck die Holzbildung bremsen, verändert sich die Rechnung. Dann wächst der Baum nicht automatisch, nur weil mehr CO₂ vorhanden ist. Der Wald bleibt zwar ein Klimapuffer, seine dauerhafte Leistung könnte aber schwächer ausfallen, als viele Projektionen bislang nahelegen.

„Zu verstehen, wie Photosynthese und Wachstum miteinander verbunden sind, ist sehr wichtig, um zu begreifen, wie Wälder Kohlenstoff über lange Zeiträume speichern werden“, sagt Rao.

Kurz zusammengefasst:

• Bäume nehmen CO₂ aus der Luft auf, doch bei den untersuchten Eichen endete das Holzwachstum oft deutlich früher als die Photosynthese.
• Hitze und Trockenheit bremsen die Holzbildung stärker als die CO₂-Aufnahme, weil wachsende Zellen im Stamm genügend Wasser und Druck brauchen.
• Für Klimamodelle ist das wichtig: Wälder könnten langfristig weniger Kohlenstoff im Holz speichern, als bisher angenommen.

Übrigens: Stadtbäume können im Sommer kurzzeitig so viel CO₂ aufnehmen wie der Verkehr einer Großstadt ausstößt. Warum Bäume in der Stadt deutlich mehr fürs Klima leisten als viele Rasenflächen, mehr dazu in unserem Artikel.

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