Pflanzen sagen plötzliche Dürren voraus

Leuchten von Pflanzen: Phänomen kündigt eine Dürreperiode an (Foto: nasa.gov)

Pasadena (pte001/16.05.2024/06:00) - Pflanzen ahnen plötzlich auftretende verheerende Dürreperioden voraus. Das haben Forscher des Jet Propulsion Laboratory ( https://www.jpl.nasa.gov/ ) der US-Weltraumorganisation NASA herausgefunden. Sie bereiten sich auf die Dürre vor, indem sie ihr Wachstum beschleunigen, also mehr CO2 aus der Luft saugen, um daraus mithilfe von Sonnenlicht Zucker und Energie zu produzieren. Dabei entweichen nicht genutzte Lichtteilchen (Photonen), die die Pflanzen zum Leuchten bringen.

Solarinduzierte Fluoreszenz

Dieses schwache Leuchten wird als solarinduzierte Fluoreszenz bezeichnet. Es ist umso stärker, je mehr CO2 die Pflanze verarbeitet, und je wahrscheinlicher eine plötzliche Dürreperiode ist. Das Leuchten ist mit dem bloßen Auge nicht erkennbar, von Instrumenten in Satelliten wie dem Orbiting Carbon Observatory-2 von der NASA allerdings schon. Er misst die CO2-Konzentration der Erdatmosphäre mit hoher Präzision.

Die im Sommer 2012 in weiten Teilen der USA rasch und ohne Vorwarnung ausgebrochene Dürre war eine der größten, die das Land seit den 1930er-Jahren erlebt hat. Sie wurde durch extreme Hitze ausgelöst, die dem Boden und den Pflanzen die Feuchtigkeit entzog, und führte zu weitverbreiteten Ernteausfällen. Die wirtschaftlichen Verluste lagen bei mehr als 30 Mrd. Dollar. Während sich normale Dürren über mehrere Jahre hinweg entwickeln, zeichnen sich plötzliche Dürren durch eine schnelle Austrocknung aus. Sie können binnen Wochen auftreten und sind bisher kaum vorhersagbar.

Vorbereitungszeit für Farmer

Auch wenn Frühwarnungen plötzliche Dürren nicht verhindern, könnten informierte Landwirte Wasser für die Bewässerung besser nutzen, um die Auswirkungen auf die Ernte zu verringern, den Anbau von Kulturen vermeiden, die wahrscheinlich ausfallen werden, oder andere Pflanzen anbauen, die dürreresistenter sind, wenn sie Wochen bis Monate Vorlaufzeit haben.

Die Forscher haben über mehrere Jahre erfasste Fluoreszenzdaten und Dürreperioden betrachtet, die in den Jahren 2015 bis 2020 zwischen Mai und Juli in den USA auftraten. Dabei haben sie herausgefunden, dass ungewöhnliche Fluoreszenzmuster sehr gut mit den Feuchtigkeitsverlusten im Boden in den sechs bis zwölf Wochen vor einer Dürreperiode korrelieren. Ein einheitliches Muster zeigte sich in verschiedenen Landschaften, von den gemäßigten Wäldern im Osten der USA bis zu den Great Plains und den westlichen Buschlandschaften.

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