Auf der Überholspur

Der Klimawandel kommt – und zwar viel zu schnell für viele Pflanzen

14.10.2016 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Auch Nutzpflanzen wie der Mais sind zunehmend vom Klimawandel betroffen. (Bildquelle: © iStock.com/pkripper503)
Auch Nutzpflanzen wie der Mais sind zunehmend vom Klimawandel betroffen. (Bildquelle: © iStock.com/pkripper503)

In zwei Studien zeigen Forscher, dass die Temperaturen sich schneller ändern als sich viele Pflanzenarten anpassen können. Am Beispiel der Süßgräser, zu denen auch unsere Getreide gehören, untersuchten die Forscher die Plastizität im Wechselspiel mit geltenden Klimamodellen. Der Klimawandel, so ein Ergebnis der Studien, überholt sogar die Entwicklung neuer, angepasster Getreidesorten.

Die Welt wird immer wärmer: Wissenschaftler erwarten mittlerweile einen Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur um mehr als 2 Grad Celsius. Grund hierfür ist der Klimawandel. Forscher befürchten, dass diese Veränderungen zu schnell für viele Pflanzenarten sind. Was das für eine unserer wichtigsten Pflanzenfamilien – die Süßgräser (Poaceae) bedeutet – haben Forscher in zwei aktuellen Studien untersucht.

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Prärie in Nordamerika: Bedroht der Klimawandel die Graslandschaften der Erde?

Prärie in Nordamerika: Bedroht der Klimawandel die Graslandschaften der Erde?

Bildquelle: © aprilsuzi/ pixabay/ CC0

Ohne Gräser nix los

Süßgräser sind für die Menschheit enorm wichtig. Zum einen gehören Grasländer zu den weltweit wichtigsten Biomen, zum anderen sind viele unserer grundlegenden Nahrungspflanzen (Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Mais, Reis, Hirse) Süßgräser. Sollten diese Pflanzenarten Probleme mit dem sich schnell verändernden Klima bekommen, bedeutet das auch für die Menschheit große Schwierigkeiten.

Um herauszufinden, inwieweit die verschiedenen Grasarten in der Lage sind, sich an ein veränderndes Klima anzupassen, untersuchten die Wissenschaftler die Entwicklung von 236 verschiedene Grasarten aus 95 Gattungen. Sie berechneten die jeweiligen klimatischen Verhältnisse der Vorfahren der verschiedenen Gräser. Dann ermittelten sie die klimatischen Bedingungen, denen die Vorfahren und die jetzt existierenden Gräser ausgesetzt sind bzw. waren. Aus den Differenzen ergaben sich die Verschiebungen, die innerhalb der ökologischen Nische des jeweiligen Grases stattgefunden hatten.

Pflanzen sind zu langsam

Diese Werte verglichen sie mit drei unterschiedlichen Klimasimulationen der nächsten 53 Jahre (bis 2070). Während die Gräser im Schnitt eine Million Jahre brauchten, um sich an Temperaturveränderungen von einem bis acht Grad anzupassen, wird sich die Temperatur innerhalb der nächsten 53 Jahre um etwa 0,02 Grad pro Jahr verändern, bzw. um 2 Grad pro Jahrhundert. Damit wäre der Klimawandel etwa 3.000 bis 20.000-mal schneller als die Gräser sich anpassen könnten, im Schnitt etwa 5.000-mal.

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Forscher untersuchten die Entwicklung von modernen Maissorten vor dem Hintergrund des Klimawandels in Afrika. Die fortschreitende Erwärmung der nächsten 35 Jahre wird der Studie zufolge dafür sorgen, dass die Reifungszeiten von Mais nicht mehr mit den dann vorherrschenden klimatischen Bedingungen übereinstimmen werden und das Ertragsverluste nach sich zieht.

Forscher untersuchten die Entwicklung von modernen Maissorten vor dem Hintergrund des Klimawandels in Afrika. Die fortschreitende Erwärmung der nächsten 35 Jahre wird der Studie zufolge dafür sorgen, dass die Reifungszeiten von Mais nicht mehr mit den dann vorherrschenden klimatischen Bedingungen übereinstimmen werden und das Ertragsverluste nach sich zieht.

Bildquelle: © Peter Marble/Fotolia.com

Damit blieben den Gräsern und anderen Pflanzenarten letztlich nur drei Möglichkeiten, um mit der Veränderung umzugehen: Entweder sie wandern in höhere Lagen oder weiter nach Norden, um ihre ursprüngliche Nische zu behalten, sie verlagern ihre Nische, um die neuen Bedingungen zu umfassen oder sie sterben langfristig aus. Auch wenn die Forscher betonen, dass ihre Ergebnisse nicht hundertprozentig korrekt vorhersagen können, was wirklich passieren wird – möglicherweise schaffen es einige Arten doch, sich rechtzeitig anzupassen – sind die Ergebnisse höchst besorgniserregend für die Zukunft der Grasländer und vor allem für die Ernährungssicherheit der Menschheit.

Auch der Mais wird vom Klimawandel überholt

In der zweiten Studie untersuchten Forscher die Entwicklung von modernen Maissorten vor dem Hintergrund des Klimawandels in Afrika. Sie stellten fest, dass die fortschreitende Erwärmung innerhalb der nächsten 35 Jahre dafür sorgen wird, dass die Reifungszeiten von Mais nicht mehr mit den dann vorherrschenden klimatischen Bedingungen übereinstimmen und die angebauten Maissorten dementsprechend weniger Erträge bringen werden. Veränderte Klimabedingungen führen bereits jetzt zu kürzeren Reifungszeiten beim Mais mit entsprechend geringeren Ernten. Bis 2031 wird das den größten Teil der Maisanbaugebiete des afrikanischen Kontinents südlich der Sahara betreffen. Als Berechnungsgrundlage diente den Forschern das Klimaszenario RCP8,5 des IPCC, das einen Temperaturanstieg von 4,8 Grad bis zum Jahr 2100 vorsieht.

Auch dauert die Züchtung neuer Sorte von der Entwicklung bis zur Markteinführung zu lange. Im Schnitt zwischen 10 bis 15 und teilweise auch bis zu 30 Jahre. Da der Klimawandel sich in den nächsten Jahren deutlich bemerkbar machen wird, könnten sich die klimatischen Bedingungen innerhalb der Entwicklungszeit einer neuen Sorte so stark verändern, dass die neuen Maissorten bei Markteinführung nicht mehr optimal an die dann vorherrschenden Klimate angepasst sind.

Umdenken ist nötig

Die Forscher fordern daher ein Umdenken bei neuen Züchtungen. Zum einen müsse die neue Technik für die Ermittlung zukünftiger klimatischer Veränderungen vermehrt eingesetzt werden. Neue klimatische Rechenmodelle ermöglichen es heutzutage, die Veränderung der Durchschnittstemperatur in den entsprechenden Gebieten, für die der Mais gezüchtet wird, relativ genau vorherzusagen und damit den Mais direkt für eine entsprechende „Zieltemperatur“ zu züchten.

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Weizen reagiert empfindlich auf klimatische Veränderungen. Das stellt die Landwirtschaft auch in Europa vor große Herausforderungen.

Weizen reagiert empfindlich auf klimatische Veränderungen. Das stellt die Landwirtschaft auch in Europa vor große Herausforderungen.

Bildquelle: © davemhuntphoto/Fotolia.com

Zudem müssten die Züchtungsziele neu überdacht werden. Bisher wurden neue Maissorten in erster Linie im Hinblick auf höhere Erträge gezüchtet. Die Forscher empfehlen hingegen, in Zukunft statt auf höhere Erträge lieber vermehrt auf eine höhere Wärmesumme zu setzen. Pflanzen brauchen eine gewisse Menge an Wärme, um zur Reife zu gelangen. Ist die Wärmesumme zu gering oder zu hoch, kommt es zu Ernteeinbußen. Durch die steigende Durchschnittstemperatur wird in den kommenden Jahrzehnten aber genau das Eintreten: Zu hohe Wärmesummen könnten zu sinkenden Erträgen führen, wenn die Züchtungen nicht rechtzeitig angepasst werden.

Zusammenarbeit und Bekämpfung des Klimawandels können helfen

Um dem Klimawandel entsprechend zu begegnen, sei es daher nötig, die Zeit für die Entwicklung neuer Sorten zu verkürzen, etwa durch verbesserte Züchtungsmethoden und besseren Austausch zwischen den einzelnen Instituten. Wichtig sei auch, im natürlichen Umfeld, also auf den Feldern der Farmer, nach neuen Varietäten zu suchen, die sich eventuell spontan oder durch Selektion gebildet haben. Diese dynamische Genbank, die im Wechselspiel mit aktuellen klimatischen Entwicklungen stattfindet, müsse unbedingt mit einbezogen werden, um den zukünftigen Entwicklungen ganzheitlich zu begegnen. Zum dritten müsse der Klimawandel endlich effizient bekämpft werden, um die Erhöhung der Durchschnittstemperatur über zwei Grad doch noch zu stoppen, fordern die Forscher.

Zeit zum Handeln

Letztlich wird klar, dass die ins Haus stehenden klimatischen Veränderungen große Auswirkungen auf die Pflanzenwelt und damit auch auf unsere Lebensumstände haben werden, und das bereits in kurzer Zeit. Bereits jetzt ist zu beobachten, dass Pflanzen in den Bereichen, in denen sie an ihre Wärmegrenze kommen, mit Rückzug und lokalem Aussterben reagieren. Ernteeinbußen zeigen, dass manche Züchtungen nicht mit der klimatischen Entwicklung mithalten können. Das betrifft nicht nur den Mais, sondern auch Weizen und Reis und somit die wichtigsten Grundnahrungspflanzen. So könnte es auch in Europa in naher Zukunft Probleme mit dem empfindlich auf klimatische Veränderungen reagierenden Weizen geben. Effektive Maßnahmen zur Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs, ganzheitliche Ansätze bei Forschung und Züchtung, internationale Zusammenarbeit und die Nutzung neuer Technologien könnten aber trotz allem das Schlimmste noch abwenden.

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