Klimawandel trifft Ernten in den USA
Steigende Temperaturen sind ein Risiko für die wichtigsten Getreidesorten. Wie der Klimawandel Weizen, Mais und Soja schädigt, untersuchte jetzt ein internationales Forscherteam umfassend wie noch nie.
POTSDAM. Eine sehr genaue Computersimulation zu US-Ernten zeigt, wie bereits in der Vergangenheit hohe Temperaturen Ernten stark verringerten. Ein wichtiges Ergebnis des internationalen Forscherteams: Die verstärkte Bewässerung von Feldern kann die negativen Auswirkungen der globalen Erwärmung auf den Anbau der Nahrungsmittel verringern. Allerdings nur in Regionen, wo genug Wasser verfügbar ist. Letztlich muss der Klimawandel begrenzt werden, um die Ernten zu stabilisieren.
„Wir wissen aus Beobachtungen, dass hohe Temperaturen landwirtschaftliche Nutzpflanzen schädigen können, aber jetzt verstehen wir die Prozesse besser“, sagt Bernhard Schauberger vom PotsdamInstitut für Klimafolgenforschung, der Leiter der Studie. „Unsere Computersimulationen basieren auf unserem Wissen aus der Physik, Chemie und Biologie; zudem auf einer Menge Daten und Algorithmen. Aber natürlich können sie nicht die ganze Komplexität der Pflanzen und ihres Anbaus abbilden, deshalb nennen wir sie Modelle. In unserer Studie haben sie jetzt einen wichtigen Test bestanden.“
Die Forscher vergleichen die Ergebnisse der Simulation mit Beobachtungsdaten. So finden sie heraus, ob sie die entscheidenden Faktoren in ihre Berechnungen einbezogen haben, von der Temperatur bis zum CO2-Gehalt der Luft, von der Bewässerung bis zur Düngung.
Für jeden einzelnen Tag über 30 Grad Celsius kann der Ernteertrag von Mais und Soja um rund fünf Prozent schrumpfen. Die Simulationen haben gezeigt, dass die Modelle gut erfassen, wie kleine Temperatursteigerungen jenseits dieses Schwellenwerts erhebliche Verluste verursachen können. Solche Temperaturen werden bei ungemindertem Klimawandel häufiger auftreten und sie können die landwirtschaftliche Produktivität ernsthaft treffen. Wenn unser Ausstoß von Treibhausgasen unvermindert anhält und damit auch die Erwärmung weiter zunimmt, kann es noch in diesem Jahrhundert durch erhöhte Temperaturen zu Ernteverlusten von 20 Prozent bei Weizen, 40 Prozent bei Soja und fast 50 Prozent bei Mais kommen. Dabei werden extrem hohe Temperaturen von mehr als 36 Grad Celsius noch nicht einmal mit einbezogen. Diese könnten noch stärkere Effekte haben.
Die Auswirkungen gehen weit über die USA hinaus. Diese sind einer der weltgrößten Exporteure von Getreide, wodurch bei Ernteverlusten die Weltmarktpreise steigen könnten. Dies ist insbesondere in armen Ländern ein Problem für die Ernährungssicherheit.
„Die Verluste werden stark verringert, wenn wir in den Simulationen eine vermehrte Bewässerung der Felder annehmen – der Stress durch Wassermangel unter höheren Temperaturen scheint ein größerer Faktor zu sein als die Hitze selbst“, sagt Studienteilnehmer Joshua Elliott von der US-Universität Chicago.
Wenn sich die Wasserzufuhr aus dem Boden zur Pflanze verringert, schließen sich schrittweise die Poren in den Blättern, um Wasserverlust zu vermeiden. Dabei mindern sie den Transport von CO2 in ihre Zellen, das dort ein wichtiger Baustoff ist. Zusätzlich reagieren Pflanzen auf Wassermangel, indem sie ihr Wurzelwachstum verstärken, auf Kosten ihres Wachstums über der Erde. Das alles schmälert die Ernten. „Bewässerung könnte daher eine wichtige Maßnahme sein, um die heftigsten Auswirkungen der weltweiten Erwärmung zu dämpfen“, sagt Elliott. „Allerdings gibt es für diese Anpassung eine Grenze – in manchen Regionen gibt es einfach nicht genügend Wasser.“