Erhöhtes CO2 beeinflusst das Ökosystem Wald

13. Oktober 2006, 13:25
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Christa Schafellner erforscht im Rahmen des Hertha-Firnberg- Programms den Risikofaktor Kohlendioxid in Arten-übergreifenden Zusammenhängen

Dass das globale Wettersystem vor allem auch durch den Industrie-bedingten Treibhausgas-Austoß erheblich ins Schlingern gerät, ist inzwischen allgemein anerkannt. Welchen Einfluss eine erhöhte CO2-Konzentration auf die Tier- und Pflanzenwelt hat, ist dagegen noch kaum erforschtes Terrain. Die Biologin Christa Schafellner von der Universität für Bodenkultur in Wien widmet sich der Frage, wie sich eine Atmosphäre mit einem CO2-Anteil, wie er für das Ende des Jahrhunderts prognostiziert wird, auf Laubbäume, Schmetterlinge und parasitische Schlupfwesen auswirkt.

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Der Umbau der Erdatmosphäre ist mittlerweile in vollem Gang. Der globale Wärmehaushalt gerät zusehends aus den Fugen; die Durchschnittstemperaturen auf der Erdoberfläche sind in den vergangenen zwei Jahrhunderten gestiegen und mit ihnen die Konzentration von Kohlendioxid, Methan und Distickstoffoxid.

Inzwischen herrscht allgemeiner Konsens unter den Klima-Experten darüber, dass diese Entwicklung zum größten Teil der Mensch zu verantworten hat. Aktuelle Prognosen gehen davon aus, dass durch die Nutzung fossiler Brennstoffe, großflächige Abholzung tropischer Urwälder und industriell betriebene Landwirtschaft die CO2-Konzentration in der Atmosphäre bis zum Ende des Jahrhunderts auf das Doppelte des vorindustriellen Wertes angestiegen sein wird. Über die Auswirkungen der veränderten Umwelt ist sich die Wissenschaft dagegen weit weniger im klaren.

Eine derart dramatische Entwicklung in vergleichsweise kurzer Zeit wirft unter anderem die Frage auf, welchen Einfluss die neue Situation auf die Nahrungskette hat. Ob und in welcher Form sich die Beziehungen zwischen Pflanzen, Pflanzen fressenden Insekten und an den Insekten parasitierenden Lebewesen verändert, ist nicht zuletzt von großer wirtschaftlicher Bedeutung.

Laubbaum – Schwammspinner - Schlupfwespe + CO2

Die Biologin Christa Schafellner ist einer jener ForscherInnen, die Licht in dieses Dunkel bringt. Seit Ende 2004 betreut sie ein auf drei Jahre angelegtes Freiland-Projekt, bei dem ein mögliches zukünftiges CO2-Szenario vorweggenommen wird. Anhand der Modellbeziehung Laubbaum-Schwammspinner-Schlupfwespe hofft Schafellner kausale Zusammenhänge zwischen einer mit Kohlendioxid angereicherten Atmosphäre und der Entwicklung der Bäume bzw. Insekten zu studieren.

Über eine solche künstliche CO2-Atmosphäre verfügt die Universität Basel. Auf der FACE (free air CO2 enrichment)-Versuchsfläche, ein unbewirtschafteter Mischwald mit Altbaumbestand südlich von Basel, können seit 2001 insgesamt 14 Laubbäume unterschiedlicher Arten während der gesamten Vegetationsperiode durch Schläuche mit CO2 aus fossilen Brennstoffen begast werden.

Der komplexe Versuch sieht vor, dass die Raupen des auch in österreichischen Eichenmischwäldern beheimateten Schwammspinners (Lymantria dispar) CO2-begaste und unbegaste Blätter von Eiche, Buche und Hainbuche fressen. Parallel dazu werden von Larven der Schlupfwespe (Glyptapanteles liparidis) befallene Raupen ausgesetzt.

Die Untersuchung zielt darauf ab, herauszufinden, ob sich eine durch CO2 beeinflusste Nahrungsqualität über die Wirtsraupen auf die Parasiten auswirkt. Schafellner möchte herausfinden, wie sich die Nährstoffe der Blätter, wie Stickstoff, Proteine und Zucker und ihre Abwehrstoffe verändern, ob die Insekten die Fähigkeiten haben werden, sich an unterschiedliche Nahrungsqualitäten anzupassen und nicht zuletzt, ob die parasitierenden Wespen in der Lage sind, aus einer Gruppe von möglichen Wirtsraupen jene herauszufinden, die ihrer Nachkommenschaft in punkto Nahrungsqualität die besten Überlebenschancen bieten.

Risikofaktor CO2

Ähnliche Untersuchungen aus vergangenen Jahren weisen bereits auf mögliche Konsequenzen der erhöhten CO2-Konzentration hin: So ändert sich bei einem zurückliegenden Versuch von Stephan Hättenschwiler und Christa Schafellner die chemische Zusammensetzung der Blätter einiger Baumarten nach der CO2-Begasungs dramatisch. Dem entsprechend waren auch die Reaktionen der von dem Laub fressenden Schwammspinner-Raupen: Jene, die sich von vermehrtem Kohlendioxid ausgesetzten Eichenblättern ernährten, wiesen eine um bis zu 30 Prozent geringere durchschnittliche Wachstumsrate auf. Raupen, die von CO2-begastem Hainbuchenlaub zehrten, wuchsen im Schnitt um 29 Prozent schneller.

Gerade in wirtschaftlicher Hinsicht sind die Ergebnisse des Forschungsprojektes von Christa Schafellner von besonderer Bedeutung. Immerhin bieten die Resultate die Möglichkeit, die Auswirkung des Faktors CO2 auf das Vermehrungspotenzial von Schädlings-Insekten und deren parasitischen Gegenspielern deutlich besser abzuschätzen. Die aktuellen und zukünftigen Umwälzungen in der atmosphärischen Zusammensetzung haben jedenfalls – soviel ist jetzt bereits gewiss – weitreichende und kaum abzuschätzende Konsequenzen auf das Ökosystem Wald. (tberg)

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Zur Person

Dr. Christa Schafellner arbeitet und forscht als Biologin und Expertin für Pflanzenphysiologie am Institut für Forstentomologie, Forstpathologie und Forstschutz der Universität für Bodenkultur in Wien.

2004 wurde sie in das Hertha-Firnberg-Programm des Forschungs- Förderungsfonds aufgenommen.

Links

Institut für Forstentomologie, Forstpathologie und Forstschutz (IFFF)
Universität für Bodenkultur, Wien

Österreichische Entomologische Gesellschaft

Hertha-Firnberg-Programm
Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)

Universität Basel

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    Zum Ende des Jahrhunderts wird die globale CO2-Konzentration rund doppelt so hoch sein, wie in vorindustrieller Zeit. Aktuelle Forschungen zeigen, dass dies schwer wiegende Auswirkungen haben wird auf das Ökosytsem Wald.

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