Pflanzenwachstum ist ein grundlegender Bestandteil des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Über die pflanzliche Photosynthese gelangt Kohlendioxid in Ökosysteme, wo es von Pflanzen als Biomasse gespeichert und von Tieren verbraucht wird. Da Gras- und Buschlandschaften etwa 50 Prozent der Erdoberfläche bedecken, spielen sie eine wichtige Rolle beim Ausgleich und bei der Förderung der Kohlenstoffaufnahme und -bindung weltweit. Diese Ökosysteme verlieren unter anhaltenden Trockenbedingungen mit der Zeit ihre Fähigkeit, sich zu erholen. Das internationale Forschungsteam konnte zeigen, dass die Verluste an Biomasseproduktivität nach vier Jahren anhaltender extremer Dürre mehr als doppelt so hoch waren wie die Verluste durch Dürren mittlerer Intensität.
„Wir zeigen, dass extreme, mehrjährige Dürren tiefgreifendere Auswirkungen haben als ein einzelnes Jahr mit extremer Dürre oder mehrere Jahre mit mäßiger Dürre“, sagt Melinda Smith, Biologie-Professorin an der Colorado State University, die die Studie gemeinsam mit Timothy Ohlert, einem Postdoc aus ihrem Labor, angeführt hat. „Der Dust Bowl ist ein gutes Beispiel dafür“, setzt sie fort. „Obwohl er sich über fast ein Jahrzehnt erstreckte, traten die Auswirkungen, wie Bodenerosion und Staubstürme erst auf, als es mehrere extrem trockene Jahre hintereinander gab. Angesichts des Klimawandels ist nun davon auszugehen, dass Dürren dieses Typs häufiger auftreten werden.“ Dust Bowl ist eine Bezeichnung für eine Dürrekatastrophe in den USA in den 1930er Jahren, als Hitze und Wasserknappheit sowie nicht-nachhaltige Landwirtschaft zu verheerenden Staubstürmen führten.
Die Wechselwirkung zwischen Ausmaß und Dauer von Dürrebedingungen wurde bisher nur selten systematisch mithilfe von Experimenten untersucht. Smith entwarf und leitete das Internationale Dürre-Experiment mit mehr als 170 Forschenden weltweit. Für das Projekt bauten die Beteiligten Konstruktionen, die über einen Zeitraum von vier Jahren in Grasland- und Buschlandökosystemen auf sechs Kontinenten jedes Niederschlagsereignis um einen bestimmten Betrag reduzierten.
Durch die Simulation extremer Dürrebedingungen, wie sie einmal in 100 Jahren auftreten, konnte das internationale Team sowohl die langfristigen als auch die kurzfristigen Auswirkungen auf Gras- und Buschlandschaften untersuchen. Unterschiede in den Niederschlagsmustern, in den Bodeneigenschaften und in der Vegetation auf den verschiedenen Kontinenten führten dazu, dass jeder Standort eine andere Kombination aus Jahren mit mäßiger und extremer Dürre erlebte – und damit einzigartige Versuchsbedingungen, die in die Studie einflossen.
Anja Linstädter, Professorin für Pflanzenökologie an der Universität Potsdam, hat zu dem internationalen Netzwerk mit einem Dürre-Experiment in Südafrika beigetragen. „Wir waren überrascht, dass selbst in diesen Trockenlandökosystemen, die im Allgemeinen gut an geringe und schwankende Niederschlagsmengen angepasst sind, extreme Dürreperioden besonders starke negative Auswirkungen auf die Futterproduktion hatten – sogar stärker als in anderen Ökosystemen“, sagt sie. „Dies zeigt, dass wir noch viel darüber lernen müssen, wie widerstandsfähig Ökosysteme tatsächlich gegenüber extremen Dürreereignissen sind.“ Ildikó Orbán, Postdoktorandin in Potsdam, fügt hinzu: „Diese Auswirkungen zu verstehen, ist entscheidend, da aufgrund des Klimawandels in den meisten Regionen der Welt zunehmend mit extremen und langanhaltenden Dürren zu rechnen ist.“
Universität Potsdam
Originalpublikation:
Timothy Ohlert et al., Drought intensity and duration interact to magnify losses in primary productivity. Science 390, 284-289 (2025). https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads8144
