Wind lässt Wälder und Pflanzen mehr Wasser verlieren – an fast 80 Prozent der Messstationen zeigt sich derselbe Effekt

Wind kann Wälder mehr Wasser kosten, als bisher angenommen. Je stärker er weht, desto mehr Feuchtigkeit gelangt aus Pflanzen und Böden in die Atmosphäre. An fast 80 Prozent der weltweit untersuchten Messstationen sank bei höherer Windgeschwindigkeit die Wassernutzungseffizienz. Besonders empfindlich reagieren immergrüne Nadelwälder und Pflanzenlandschaften in feuchten Regionen. Der Wind beeinflusst damit auch, wie viel Kohlenstoff Ökosysteme im Verhältnis zu ihrem Wasserverlust aufnehmen.

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Zheng Fu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) hat dafür Messdaten aus Wäldern, Graslandschaften und landwirtschaftlich genutzten Flächen ausgewertet. Selbst unter Berücksichtigung von Temperatur, Niederschlag und weiteren Umweltfaktoren blieb der Zusammenhang bestehen. Die im Fachjournal Nature Climate Change veröffentlichten Ergebnisse zeigen außerdem: Die Windgeschwindigkeit hatte im Median einen stärkeren standardisierten Einfluss auf die Wassernutzungseffizienz als die anderen untersuchten Umweltfaktoren.

Wind verstärkt den Wasserverlust von Pflanzen

Pflanzen nehmen bei der Fotosynthese Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und geben gleichzeitig Wasser über ihre Blätter ab. Hinzu kommt die Verdunstung aus Böden und von anderen Oberflächen. Zusammen bilden diese Vorgänge die sogenannte Evapotranspiration. Sie bestimmt mit, wie viel Wasser eine Landschaft an die Atmosphäre verliert.

Rund um Blätter bildet sich eine dünne Schicht feuchter Luft. Bei Windstille bleibt sie weitgehend erhalten und bremst die weitere Verdunstung. Stärkere Luftbewegungen tragen diese Feuchtigkeit dagegen fort. Dadurch kann mehr Wasser nach außen gelangen. Die CAS-Forscher vergleichen den Vorgang mit Wäsche, die bei Wind schneller trocknet.

Wind verändert das Verhältnis zwischen Wasserverlust und CO₂-Aufnahme

Entscheidend ist, wie viel Kohlenstoff Pflanzen im Verhältnis zur abgegebenen Wassermenge aufnehmen. Wissenschaftler sprechen von Wassernutzungseffizienz. Sie sinkt, wenn ein Ökosystem mehr Wasser verliert, ohne entsprechend mehr Kohlenstoff zu binden. Auch eine geringere Fotosynthese kann dieses Verhältnis verschlechtern.

Bei höheren Windgeschwindigkeiten wirken vor allem zwei Prozesse zusammen:

• Mehr Verdunstung: Wind transportiert feuchte Luft ab und erleichtert die Wasserabgabe aus Pflanzen und Böden.
• Weniger Kohlenstoffaufnahme: Die Fotosyntheseleistung kann gleichzeitig zurückgehen, allerdings trägt dieser Effekt weniger stark zum Rückgang der Wassernutzungseffizienz bei.

Immergrüne Nadelwälder reagieren besonders empfindlich

Wie stark sich der Wind auswirkt, hängt auch von der Vegetation und den klimatischen Bedingungen ab. Immergrüne Nadelwälder und Ökosysteme in feuchten Regionen zeigten eine besonders ausgeprägte Reaktion. In anderen Landschaften fiel der Zusammenhang schwächer aus.

Die Unterschiede blieben auch bei der Berücksichtigung weiterer Umweltbedingungen relevant. Dazu gehörten Sonneneinstrahlung, Lufttrockenheit und die Kohlendioxidkonzentration. Wind beeinflusst damit das Zusammenspiel von Wasserabgabe und Kohlenstoffaufnahme unabhängig von mehreren anderen wichtigen Klimafaktoren.

Klimawandel könnte die Wassernutzungseffizienz verändern

Für die kommenden Jahrzehnte berechnen Erdsystemmodelle unterschiedliche Entwicklungen der Windgeschwindigkeit. In Szenarien mit hohen Treibhausgasemissionen nimmt sie stärker ab. Dadurch könnte sich die Wassernutzungseffizienz vieler Ökosysteme verbessern, weil schwächere Luftbewegungen die Verdunstung weniger stark fördern.

Unter Szenarien mit niedrigeren Emissionen fällt dieser Rückgang der Windgeschwindigkeit geringer aus. Entsprechend schwächer wäre der positive Effekt auf die Wassernutzungseffizienz. Die tatsächlichen Veränderungen hängen jedoch von der künftigen Entwicklung der Windverhältnisse ab.

Eine höhere Wassernutzungseffizienz bedeutet dabei nicht automatisch, dass Pflanzen insgesamt weniger Wasser verbrauchen oder mehr Kohlendioxid aufnehmen. Entscheidend bleibt das Verhältnis beider Größen. Auch bei sinkender Windgeschwindigkeit können andere Umweltbedingungen den Wasserhaushalt und die Fotosynthese beeinflussen.

Kurz zusammengefasst:

• Stärkerer Wind erhöht den Wasserverlust: Er transportiert feuchte Luft von Pflanzen und Böden weg und fördert dadurch die Verdunstung.
• Fast 80 Prozent der Messstationen sind betroffen: Bei stärkerem Wind sinkt dort die Wassernutzungseffizienz, besonders in immergrünen Nadelwäldern und feuchten Regionen.
• Der Klimawandel könnte den Wasserhaushalt verändern: Schwächere Winde können die Wassernutzungseffizienz verbessern, weil Pflanzen im Verhältnis zur Kohlenstoffaufnahme weniger Wasser verlieren.

Übrigens: Nicht alle Pflanzen gehen gleich sparsam mit Wasser um. Während Gräser bei Trockenheit weiterhin viel Wasser abgeben, schalten Bäume früher auf Sparmodus. Warum sie so unterschiedlich reagieren, mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Pexels