„Mehr Kohlendioxid ist gut für Pflanzen“ ist eine gängige Aussage, die verwendet wird, um steigende Kohlendioxidwerte als eine gute Sache zu rechtfertigen. Aber Pflanzen sind keine einfachen Wachstumsmaschinen und gleichen komplexe Chemie in Form von Sekundärmetaboliten aus. Dies sind die Chemikalien, die Pflanzen herstellen, um Infektionen abzuwehren, Bestäuber anzulocken oder Mykorrhizapilzen Signale zu geben. Neue Forschungen von Tao Li und Kollegen zeigen, dass aufgrund dieser sekundären Metaboliten Die zunehmende Kohlendioxidkonzentration hat eine etwas komplexere Beziehung zu Pflanzen, als manche Leute denken.

Die Studie befasst sich mit den Chemikalien, die Pflanzen herstellen, die nicht nur neue Pflanzenteile sind. Diese Chemikalien regulieren, wie eine Pflanze mit anderen Organismen in ihrer Umgebung interagiert. Duftstoffe für Blumen sind ein Sekundärmetabolit. Der Verlust der Fähigkeit, sie herzustellen, wird eine Pflanze nicht sofort töten. Aber auch wenn mehr Kohlendioxid eine Pflanze größer macht, hilft das langfristig nichts, wenn ihre Fähigkeit, Bestäuber anzulocken, beeinträchtigt ist.

Li und Kollegen sahen zu Calluna vulgaris, gemeine Heide. „Wir haben VOC-Emissionen [flüchtige organische Verbindungen] von gemessen C. vulgaris Zweige in einem gemäßigten Heideland und quantifizierte die Akkumulation von Phenolen und kondensierten Tanninen in verschiedenen Pflanzenorganen (Blätter, Stängel und Blüten) über zwei Vegetationsperioden nach 6 Jahren Einwirkung realistischer Klimamanipulationen“, schreiben die Autoren.

„Wir stellten die Hypothese auf, dass beide, wenn sie unabhängig voneinander handelten, den COXNUMX-Gehalt erhöhten₂ und die Temperatur wird die Phenolproduktion und die VOC-Emissionen erhöhen, wahrscheinlich durch Stimulierung der Kohlenstoffassimilation und des Wachstums und durch die Steigerung der Aktivitäten von Enzymen, die mit der Synthese von Verbindungen verbunden sind. Wir erwarteten, dass Trockenstress die Phenolproduktion und die VOC-Emissionen über die Unterdrückung der Pflanzenphotosynthese reduzieren würde. Bei gemeinsamem Handeln erhöhtes CO₂ und Temperatur außer bei Trockenheit voraussichtlich synergistische Reaktionen zeigen. Während CO₂ Dürreeffekte zumindest teilweise mildern würde, könnte die Erwärmung diese aufgrund der verstärkten Bodenverdunstung und Pflanzentranspiration verschlimmern.“

Das Experiment wurde am durchgeführt das CLIMAITE-Projekt in Dänemark. Hier wuchs die Heide in achteckförmigen Parzellen, wobei einige Parzellen mehr Kohlendioxid ausgesetzt waren, einige eine nächtliche Erwärmung und einige eine monatelange Dürre hatten. „Die Behandlungen wurden entwickelt, um das wahrscheinliche Klimaszenario für Dänemark im Jahr 2075 mit 510 ppm CO darzustellen₂, erhöhte tägliche Mindesttemperatur und ausgedehnte Sommerdürre (aber nur geringfügige Änderungen der jährlichen Niederschlagsmenge)“, sagen Li und Kollegen.

Das Team stellte fest, dass sie eine Mischung aus Ergebnissen hatten. Einige waren vorhersehbar. Phenole konzentrierten sich in den Blüten und Blättern der Pflanzen, aber nicht in den Stängeln. Diese Chemikalien tragen dazu bei, die Pflanze vor Angriffen zu schützen, und daher würden Sie erwarten, sie in den Organen zu finden, die für die Fortpflanzung am wichtigsten sind. Aber nicht alles war wie erwartet.

„Entgegen unserer Hypothese fanden wir wenig bis gar keine Auswirkungen von erhöhtem CO₂ auf Niveaus von phenolischen Verbindungen, einschließlich kondensierter Tannine. Dies steht in krassem Gegensatz zu vielen empirischen Studien und Metaanalysen, die von einem erhöhten CO berichten₂ in allgemeine Erhöhungen HPLC-Phenol und verdichtet Tanninkonzentrationen, stimmt aber mit anderen Studien überein, die nominales CO beobachten₂ Auswirkungen auf die Phenolakkumulation im Gewebe (Holton et al., 2003; Muntifering et al., 2006).

Die Kombination der verschiedenen Auswirkungen eines sich erwärmenden Klimas machte die Ergebnisse komplizierter, sagen die Autoren. „Obwohl beide CO erhöht haben₂ und die nächtliche Erwärmung allein hatte einen geringen Einfluss auf die phytochemischen Reaktionen von C. vulgariszeigten sich signifikante Wirkungen in ihrer Wechselwirkung mit Dürre, wie durch die fast gleiche Anzahl von Verbindungen angezeigt wird, die signifikant von Zwei- oder Drei-Wege-Wechselwirkungen im Vergleich zu Ein-Faktor-Behandlungen betroffen waren. In den meisten Fällen erhöhtes CO₂ neigten dazu, die negativen Auswirkungen der Dürre zu dämpfen, ebenso wie die nächtliche Erwärmung, während das CO erhöht wurde₂negierte die positiven Erwärmungseffekte.“

„Außerdem erhöhtes CO₂, nächtliche Erwärmung und Dürre hatten sowohl direkte als auch interaktive Auswirkungen auf die chemischen Profile der Blätter, wie die NIR-basierte nicht zielgerichtete Analyse zeigt.“

„Das Ausmaß dieser Wechselwirkungen variierte jedoch erheblich mit klimatischen Faktoren, Pflanzengeweben und chemischen Verbindungen und im Laufe der Zeit, was darauf hindeutet, dass die phytochemischen Reaktionen von C. vulgaris auf die Kombination von erhöhtem CO₂, Erwärmung und Dürre sind komplex.“

Die große unbeantwortete Frage ist, wie diese Veränderungen mit dem Rest des Ökosystems interagieren werden. Li und Kollegen warnen davor, dass einige Änderungen dramatische Auswirkungen haben könnten. Ein Beispiel, das sie nennen, ist die Reduzierung von Phenolen in Heidekrautblättern während einer Dürre. Mit weniger chemischer Abwehr kann die Pflanze während Dürren für Pflanzenfresser schmackhafter werden, was in einer Zeit, in der die Dinge bereits schwierig sind, mehr Stress verursacht. Andererseits könnte eine Verringerung der VOC die Pflanzen für Pflanzenfresser weniger offensichtlich machen, und es ist nicht klar, ob es einen weiteren Nutzen oder eine Gefahr für die Heide gibt.

Selbst wenn die Heide von erhöhtem Kohlendioxid profitiert, bedeutet das nicht, dass Pflanzen, die damit konkurrieren, auch gut abschneiden werden, und das wird Auswirkungen auf die Arten haben, die diese anderen Pflanzen fressen und darin nisten. Es scheint unwahrscheinlich, dass alle Pflanzen von mehr Kohlendioxid profitieren werden.