Dramatische Veränderung

Forscher sehen Gras beim Wachsen zu, finden Schlimmes

Der Klimawandel verändert das Wetter und damit auch unsere Böden. Die Auswirkungen auf Grasland wurden nun in Österreich untersucht.

Von Newsdesk Heute

18.01.2025, 13:47

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Versuche in der Steiermark: In der ClimGrass-Anlage wird gemäßigtes Grasland einer Erwärmung (+3°C) und CO₂-Anreicherung (+300 ppm) sowie wiederkehrender Trockenheit ausgesetzt.

Lisa Capponi

Der Klimawandel hat auch gravierende Auswirkungen auf den Boden unter unser aller Füßen. Graslandschaften bedecken fast 40 Prozent der Erdoberfläche und spielen eine wichtige Rolle im globalen Wasserkreislauf. Dennoch ist bislang nur unzureichend verstanden, wie sich Klimaveränderungen auf diese lebenswichtigen Ökosysteme auswirken.

Eine neue Studie, die im Rahmen eines internationalen, von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften geförderten Projekts unter der Leitung von Michael Bahn von der Forschungsgruppe Funktionelle Ökologie der Universität Innsbruck durchgeführt wurde, liefert nun neue Einblicke in die Zukunft von Graslandökosystemen.

Die Ergebnisse dieser jahrelangen Untersuchung wurden am 16. Jänner 2025 im Fachmagazin "Science" veröffentlicht. Sie verdeutlichen, wie sich Dürre, erhöhte Temperaturen und steigende CO₂-Konzentrationen auf die Verfügbarkeit von Bodenwasser und die Pflanzenwassernutzung auswirken.

Markiertes Regenwasser

"Wir haben die in künftigen Klimaszenarien erwarteten Veränderungen von drei zentralen Faktoren simuliert: Erwärmung, erhöhte atmosphärische CO₂-Konzentrationen und Dürre. Dabei haben wir die Effekte sowohl einzeln als auch in verschiedenen Kombinationen untersucht", erklärt Michael Bahn.

Jahrelange Experimente: Auf den Testflächen wurden Experimente unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt.

Andreas Schaumberger

Mit Regenwasser, das mit stabilen Isotopen markiert wurde, konnte das Team nach dem Ende der Dürre die Bewegung und Speicherung von Wasser im Porenraum des Bodens und während der Verdunstung detailliert analysieren.

Kurzfristig positive Effekte

Unter erhöhten CO₂-Konzentrationen bleibt der Wurzelraum der Pflanzen feuchter, da die Pflanzen effizienter mit Wasser umgehen. Wärme hingegen führt zu einem generellen Feuchtigkeitsverlust im Boden.

"In diesen Szenarien wird das Wasser im Boden schlechter durchmischt, da es vor allem durch die großen, schnell drainierenden Poren fließt und weniger stark in die kleineren, langsam drainierenden Poren eindringt. Dort haftet auch das ältere Wasser länger", führt Jesse Radolinski aus. Dies beeinträchtigt die hydrologische Konnektivität, die essenziell für die Wasserverfügbarkeit der Pflanzen ist.

Die Wissenschafter betonen, dass diese Einschränkung der Wasserflüsse im Boden weitreichende Konsequenzen für die Funktion und Resilienz von Graslandökosystemen hat:

"Unsere Studie zeigt gleichzeitig aber auch, dass erhöhte CO₂-Werte in der Atmosphäre kurzfristig positive Effekte haben können, etwa eine schnellere Erholung nach Dürrephasen. Diese Effekte werden jedoch durch die negativen Auswirkungen der zunehmenden Erwärmung und Dürre auf die Bodeneigenschaften überlagert", so Bahn.

Einzigartiges Experiment

"Unser Experiment ist einzigartig, da wir schon seit 2014 die Bedingungen eines künftigen Klimas experimentell simulieren und somit die längerfristigen Effekte analysieren konnten", hebt Bahn hervor. Das zeigt sich auch an der einzigartigen Versuchsanlage, die an der landwirtschaftlichen Forschungsanstalt in Raumberg-Gumpenstein in der Steiermark konzipiert wurden.

Sie umfasst 54 Versuchsparzellen mit Heizstrahlern und CO₂-Begasungssystemen sowie automatisierten Dächern, die den Regen abschirmen können. Dies ermöglichte es, eine Reihe von realistischen Klimaszenarien nachzustellen und die Interaktionen zwischen Bodenwasser und Pflanzen detailliert zu untersuchen.

Luftaufnahme: Blick von oben auf das Testgelände der landwirtschaftlichen Forschungsanstalt in Raumberg-Gumpenstein.

Lisa Capponi

Wiederholte Dürre stört Durchmischung

"Früher ging man davon aus, dass das Bodenwasser bei Regen gut durchmischt wird, aber unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Durchmischung nach wiederholter Dürre in einem künftigen Klima stark eingeschränkt wird. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Wassernutzung durch Pflanzen und die Ökosystemdynamik", erklärt Radolinski.

"Die Studie zeigt, dass die Wechselwirkungen zwischen Boden und Pflanzen viel komplexer sein könnten als bisher angenommen. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Fähigkeit von Ökosystemen, Dürreperioden zu überstehen und sich davon zu erholen", fasst Bahn zusammen.

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