Pflanzen benötigen CO2, um es mittels der Photosynthese in Biomasse (hauptsächlich Kohlenhydrate) umzusetzen. Eine höhere CO2-Konzentration begünstigt tendenziell die Photosyntheseleistung der Pflanzen. Zur Schätzung der Größenordnung dieses CO2 -Düngeeffekts werden Labor- und Felduntersuchungen sowie Modellstudien durchgeführt (UBA).

In der Regel wird dabei eine künstliche Atmosphäre mit z.B. doppeltem CO2 -Gehalt erzeugt oder den Modellen zugrunde gelegt. Abhängig von der Pflanzenart wird sowohl von mehr als verdreifachtem als auch fast halbiertem Pflanzenwachstum berichtet (z.B. Eamus 1996, Saxe et al. 1998, Robinson et al. 1998) (UBA).

Die Photosynthese hat bei einem Kohlendioxid-Gehalt zwischen 0,1 bis 1% ihr Optimum. Unser gegenwärtiger Kohlendioxid-Gehalt beträgt gerade mal 0,038%. Damit arbeiten Pflanzen weit unter ihrem Optimum. Dieser seit 1885 bekannte und auch patentierte Düngeeffekt wird seit dieser Zeit von Gärtnern genutzt, indem sie ihre Gewächshäuser mit Kohlendioxid begasen (Argus 2007: S. 38).

Höhere CO2-Gehalte der Luft fördern vor allem das Wachstum von C3-Pflanzen: Diese sind erdgeschichtlich älter als C4-Pflanzen, die sich an geringere CO2-Gehalte der Atmosphäre angepaßt haben und einen CO2-Anreicherungsprozeß vorgeschaltet haben. C4-Pflanzen zeigen daher in der Regel keine so großen Wachstumssteigerungen bei erhöhten CO2-Gehalten wie C3-Pflanzen (Graßl 2007, S. 51-52).

Laut einer Langzeitstudie in Maryland des Smithsonian Environmental Research Center fördert die Erderwärmung das Wachstum von Bäumen in gemäßigten Klimazonen. Wärmere Temperaturen, längere Wachstumsperioden und eine höhere CO2-Konzentration in der Luft ließen dort die Bäume schneller wachsen. Die veränderten Klimabedingungen kräftigten den Stoffwechsel der Bäume.

Bei einem CO2-Gehalt, der den Voraussagen für das Jahr 2050 entspricht, wuchsen Ackerpflanzen im Freilandversuch des Johann Heinrich von Thünen-Instituts (Braunschweig) besser und benötigten deutlich weniger Wasser. In einem zweijährigen Experiment mit Mais kombinierten die Biologen des Instituts die Kohlendioxid-Zugabe mit Wassermangel, sie schirmten die Pflanzen gegen Regen ab. Pflanzen, die zusätzliches CO2 erhielten, kamen mit dieser künstlichen Dürre deutlich besser zurecht. "Ein starker Anstieg des CO2 wirkt sich positiv auf Kulturpflanzen aus", sagt Institutsleiter Hans-Joachim Weigel, "er könnte negative Effekte einer Klimaerwärmung, wie etwa Trockenheit, abmildern oder teilweise sogar kompensieren." Die Modelle des IPCC sagen dagegen hohe Ernteverluste voraus (Die Welt, 9.3.2010).

Da durch den Menschen jährlich etwa 26 Mrd. Tonnen Kohlendioxid emittiert werden, könnten im günstigsten Fall durch den Düngeeffekt 28 % der anthropogenen Emissionen in der Biosphäre gespeichert werden. Im ungünstigeren Fall sind es jedoch nur 5 % (UBA).

Verwandte Prozesse:

Peck et al. (2009) fanden vor der Küste der antarktischen Halbinsel kürzlich starke Phytoplankton-Blüten ("blooms"). Diese Blooms bildeten sich an Stellen aus, die noch vor einigen Jahren von Schelfeis bedeckt waren. Das tote, absinkende Phytoplankton-Material bildet eine wichtige , bislang nicht berücksichtigte CO2-Senke, die laut Peck et al. (2009) in die CO2-Modelle einbezogen werden muß.