Carbon dynamics in European beech and Norway spruce under present and future RCP scenarios

Um zu untersuchen, wie Bäume ihre Kohlenstoffdynamik an das künftige Klima anpassen, führten wir ein einzigartiges Wachstumskammer-Experiment mit Baumsetzlingen durch, die drei Jahre lang unter den gegenwärtigen Klimabedingungen (PC), einem Klimaschutzszenario (RCP2.6) und einem Worst-Case-Szenario (RCP8.5) gezüchtet wurden. Die RCPs wurden durch erhöhte Lufttemperatur, Wasserdampfdruckdefizit, Sonneneinstrahlung sowie CO2- und O3-Konzentrationen mit stündlicher Auflösung simuliert. Beide Arten, die Europäische Buche und die Fichte, bildeten unter RCP8.5 mehr Biomasse als unter PC und RCP2.6, begleitet von einer erhöhten Verteilung in den Untergrund. Gegen Ende des dreijährigen Experiments wurden die mittlere Verweildauer (MRT) und die mittlere Transitzeit (MTT) von C entlang des Baum-Boden-Systems in einem 13CO2-Tracer-Experiment bewertet. Die MRT in den Blättern blieb bei beiden Arten unverändert, nahm jedoch im CO2-Efflux des Buchenstamms unter beiden RCP-Szenarien signifikant ab. Der MTT-Wert für Buche, gemessen vom CO₂-Ausfluss von den Blättern zum Stamm, nahm unter RCP2.6 ab. Bei beiden Arten stellten wir eine negative Korrelation zwischen dem MTT-Wert und der maximalen Assimilation fest, was auf einen schnelleren Kohlenstofffluss durch die Bäume bei höheren Assimilationsraten hindeutet. Umgekehrt wurde keine positive Korrelation zwischen dem Biomassewachstum und den maximalen Assimilationsraten festgestellt. Nach drei Jahren Wachstum unter den simulierten RCP-Szenarien kommen wir zu dem Schluss, dass sich der Kohlenstoffumsatz unter zukünftigen Klimabedingungen beschleunigen würde. Das durch Photosynthese zusätzlich gebundene Kohlenstoff wird schneller wieder an die Atmosphäre abgegeben, da ein geringerer Anteil in der Biomasse verbleiben könnte. Diese Ergebnisse sprechen für die Implementierung eines schnelleren Kohlenstoffumsatzes in prozessbasierten dynamischen Vegetationsmodellen, obwohl eine Bestätigung für ausgewachsene Bäume noch aussteht.