Kenneth Glad
Umweltveränderungen in ferner Zukunft könnten die Bedingungen verändern, die Pflanzen und den von ihnen abhängigen Organismen das Überleben ermöglichen. Eine neue Modellstudie untersucht mehrere mögliche Grenzen, anstatt einen festen Zeitpunkt für das Aussterben der Vegetation festzulegen.
Nach den Ergebnissen einer Studie auf Grundlage eines dreidimensionalen Klimamodells könnte die Erde noch bis zu etwa 1,8 Milliarden Jahre lang irgendeine Form von Pflanzenleben beherbergen.
Die Schätzung hängt davon ab, wie der Kohlenstoffkreislauf des Planeten auf die alternde und allmählich heller werdende Sonne reagiert.
Letztlich könnte extreme Hitze die Vegetation an ihre Grenzen bringen. Noch früher könnte jedoch ein Rückgang des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre zum entscheidenden begrenzenden Faktor werden.
Hitze als Grenze
Die im Journal of Geophysical Research: Atmospheres veröffentlichte Studie analysierte 29 ExoCAM-Simulationen mit stärkerer Sonneneinstrahlung und Kohlendioxidkonzentrationen, die von heutigen Werten bis nahezu null reichten.
Im Gegensatz zu einfacheren Modellen bildet ExoCAM die atmosphärische Zirkulation, Wolken, Niederschläge, regionale Temperaturen sowie die Wechselwirkungen mit einer vereinfachten Ozeanoberfläche ab. Vergleiche deuteten darauf hin, dass einige frühere Modelle die durch die zunehmende Sonnenstrahlung verursachte Erwärmung möglicherweise überschätzt haben.
Im Szenario mit geringer Verwitterung bleibt der Kohlendioxidgehalt nahe dem heutigen Niveau, während sich der Planet weiter erwärmt. Die durchschnittlichen Bedingungen würden in etwa 1,68 Milliarden Jahren für die meisten Landpflanzen ungeeignet werden. Bei einer optimistischeren Temperaturschwelle könnte sich ein Teil der Vegetation noch etwa 1,87 Milliarden Jahre halten.
Die Studie nennt kein endgültiges Enddatum. Die Schätzungen hängen davon ab, wie stark die Verwitterung der Atmosphäre Kohlendioxid entzieht und welche hohen Temperaturen künftige Pflanzen vertragen können.
Wenn Kohlendioxid knapp wird
Ein anderes Szenario ergibt sich, wenn höhere Temperaturen die Gesteinsverwitterung beschleunigen. Dieser Prozess entzieht der Atmosphäre Kohlendioxid und könnte die globale Erwärmung bremsen, während den Pflanzen gleichzeitig nach und nach der für die Photosynthese notwendige Rohstoff entzogen wird.
Die herkömmliche Schwelle für C4-Pflanzen würde nach etwa 1,35 Milliarden Jahren erreicht. Niedrigere Grenzwerte, die in neueren Studien vorgeschlagen wurden, könnten diesen Zeitraum verlängern.
CAM-Pflanzen, darunter Kakteen, Agaven und einige Orchideen, nutzen einen speziellen Stoffwechselweg, um Kohlendioxid aufzunehmen und zu speichern und gleichzeitig den Wasserverlust zu verringern. Einige Arten können außerdem einen Teil des bei der Zellatmung freigesetzten Kohlendioxids wiederverwerten. Wasserpflanzen und Kieselalgen können Kohlenstoff aus im Wasser gelöstem Hydrogencarbonat gewinnen.
Wenn Pflanzen noch bei Konzentrationen von etwa einem Teil pro Million (1 ppm) überleben können, ergibt sich eine obere Schätzung von rund 1,84 Milliarden Jahren. Weder Evolution noch technologische Entwicklungen wurden in den Berechnungen berücksichtigt, obwohl beide das Überleben mancher Organismen verlängern könnten.
„We suggest that the default story for our planet’s future is that life will survive at least as long as Earth“, schrieben die Forschenden.
Die übergeordnete Schlussfolgerung lautet, dass die Vegetation bestehen könnte, bis sich die Erde den klimatischen Schwellen nähert, die mit einem weitgehenden Verlust der Ozeane verbunden sind. Wann diese Bedingungen eintreten würden, wird von den verschiedenen Modellen jedoch sehr unterschiedlich eingeschätzt.
Quelle: „Maximum Lifetime of the Vegetative Biosphere“, Journal of Geophysical Research: Atmospheres