Die Arktis ergrünt

Treibhausgaseffekt verschiebt Vegetationszone nach Norden

15.03.2013 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Ist es möglich, dass in der Zukunft Macchiasträucher in unseren Tundren wachsen? (Quelle: © Tigerente / Wikimedia.org; CC BY-SA 3.0)
Ist es möglich, dass in der Zukunft Macchiasträucher in unseren Tundren wachsen? (Quelle: © Tigerente / Wikimedia.org; CC BY-SA 3.0)

Im Norden wird es immer wärmer: die Winter werden milder, das Eis schmilzt. Im Sommer bedeckt üppiges Grün den Boden. Vor 30 Jahren wuchs eine ähnliche Vegetation erst 400 bis 700 km weiter südlich. Schreitet der Treibhauseffekt weiter voran, könnten in den heutigen Tundren in Hundert Jahren mediterrane Macchiasträucher wachsen.

Steigende Temperaturen kündigen Pflanzen den Frühling an – sie kurbeln ihre Photosynthese an und investieren ins Wachstum. Sinkende Temperaturen im Herbst leiten die Vegetationsruhe ein. Der Zeitpunkt für den Beginn und das Ende der Vegetationsperiode ist eng verbunden mit bestimmten Schwellentemperaturen. Werden diese Schwellenwerte früher oder später im Jahr erreicht oder wird es generell wärmer, hat dies Auswirkungen auf die Vegetation.

Wie ein Forscherteam anhand aktueller Boden- und Satellitendaten zeigt, haben sich das Klima und die Vegetation in den subpolaren und polaren Gebieten nördlich des 50. Breitengrades – von den Tundren Eurasiens und Nordamerikas bis zum Arktischen Ozean – in den letzten 30 Jahren stark verändert. Die Forscher machen hierfür den sich selbst verstärkenden Treibhausgaseffekt verantwortlich.

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Das Klima und die Vegetation haben sich in den subpolaren und polaren Gebieten in den letzten 30 Jahren stark verändert. (Quelle: © Ansgar Walk / wikimedia.org; CC BY-SA 2.5)

Das Klima und die Vegetation haben sich in den subpolaren und polaren Gebieten in den letzten 30 Jahren stark verändert. (Quelle: © Ansgar Walk / wikimedia.org; CC BY-SA 2.5)

Sträucher und Bäume, wo vorher Eis herrschte

In den Nordgebieten wird es seit 1982 (bis 2011) immer wärmer, vor allem im Winter. Die Temperaturdifferenz zwischen Winter und Sommer verringert sich. Das arktische Meereis und die Schneedecke gehen zurück. Die Vegetationsperiode wird länger. Dies kurbelt das Pflanzenwachstum an. Bereits ein Drittel der nördlichen Landschaften, etwa 9 Mio. Quadratkilometer, ist heute von einer üppigen Vegetation bedeckt. In diesen Regionen stieg die Biomasseproduktivität seit 1982 stetig an.

Für die sensiblen, kälteangepassten Pflanzen und Ökosysteme der borealen Nadelwälder und der Arktis ist die sich verändernde Vegetation auch eine Bedrohung. Heute wachsen in den Nordregionen Pflanzen, die vor 30 Jahren erst 400 bis 700 km weiter südlich gute Wachstumsbedingungen vorfanden. Sie werden die kälteliebende Arten langfristig verdrängen, fürchten die Wissenschaftler. In Teilen der Arktis gedeihen heute schon Sträucher und Bäume. Die borealen Gebiete Eurasiens ergrünen noch stärker als die in Nordamerika.

Treibhauseffekt verstärkt sich selbst

Ursache der Klimaerwärmung in den Nordgebieten ist der Treibhauseffekt. Erhöhte Konzentrationen von Treibhausgasen wie Wasserdampf, Kohlendioxid und Methan in der Atmosphäre verhindern, dass warme Sonnenstrahlung ins All entweicht. Die Erdoberfläche, die Ozeane und bodennahe Luftschichten heizen sich auf wie in einem Gewächshaus.

Hierdurch entsteht ein sich selbst beschleunigender Teufelskreis: Die Erderwärmung lässt das polare Meereis und Schnee schmelzen. Der dunkle Ozean und die Landoberflächen absorbieren dadurch mehr Sonnenenergie, die Luft über ihnen erwärmt sich weiter. Eis und Schnee schmelzen noch schneller. Tauen die Permafrostböden im Norden auf, würde dies den Treibhausgaseffekt weiter anheizen. Denn diese Böden speichern erhebliche Mengen an Kohlendioxid, Lachgas und Methan, das dann freigesetzt würde.

Dass sich derzeit unsere Erde erwärmt, daran besteht mittlerweile kein Zweifel mehr. Auch ein Blick in die Erdgeschichte bescheinigt eine neue Warmzeit: Klimaforscher haben bereits mit Daten von über 70 Standorten auf der ganzen Welt die globale Temperaturgeschichte der vergangenen 11.000 Jahre rekonstruiert (Vgl. Marcott et al., 2013).

Betrachtet man die Temperaturentwicklung des gesamten Erdzeitalters, war unsere Erde im letzten Jahrzehnt wärmer als es während ca. 80 Prozent der letzten 11.300 Jahre gewesen ist. Derzeit ist der Temperatur-Höhepunkt noch nicht erreicht, aber die Forscher gehen davon aus, dass bis zum Jahr 2100 dieser Punkt überschritten ist.

„Das Klima der Erde ist komplex und reagiert auf mehrere Einflüsse, einschließlich dem CO2-Gehalt und der Sonneneinstrahlung", sagt Erstautor Shaun Marcott. "Beide veränderten sich sehr langsam über die letzten 11.000 Jahre. Doch in den letzten 100 Jahren hat sich die CO2-Konzentration durch erhöhte Emissionen infolge von menschlichen Aktivitäten erheblich vergrößert. Es ist die Variable, welche die rasche Zunahme der globalen Temperaturen am besten erklären kann.“

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Permafrostböden speichern erhebliche Mengen an Treibhausgasen. Ein Schmelzen würde diese Gase freisetzen und könnte die Erderwärmung verstärken. (Quelle: © Brocken Inaglory / Wikimedia.org)

Permafrostböden speichern erhebliche Mengen an Treibhausgasen. Ein Schmelzen würde diese Gase freisetzen und könnte die Erderwärmung verstärken. (Quelle: © Brocken Inaglory / Wikimedia.org)

Klimamodelle gewähren Blick in die Zukunft

Welche Auswirkungen diese Entwicklung auf die Vegetation der Nordregion hat, haben die Forscher der vorliegenden Studie mit 17 ausgefeilten Klimamodellen simuliert. Ihr Ergebnis: bis zum Ende des 21. Jahrhunderts könnten sich die Temperaturen in den arktischen und borealen Regionen weiter erhöhen – so stark, dass dies einer Verschiebung von 20 Breitengraden Richtung Süden gegenüber dem Vergleichszeitraum 1951 bis 1980 entsprechen würde. Wo sich heute noch riesige Tundren erstrecken, könnten dann mediterrane Macchiasträucher wachsen.

Erwärmung bedeutet nicht automatisch mehr Wachstum

Welche Folgen eine so dramatische Klimaänderung auf die nördlichen Ökosysteme und ihre Ökosystemleistungen haben wird, ist noch unklar. Diese hängen auch von der Anpassungsfähigkeit und Migration der heimischen Arten ab.

Folgen des Klimawandels

Die Wissenschaftler sind sich aber sicher, dass die Vegetation im Norden nicht weiter so stark wachsen wird wie in den letzten 30 Jahren. Denn wärmere Temperaturen bedeuten nicht automatisch mehr Pflanzenwachstum, zum Beispiel wenn gleichzeitig das Wasser knapp wird. Zwischen 1982 und 1992 produzierten die Pflanzen in den borealen Regionen beispielsweise deutlich mehr Biomasse als in den trockneren Jahren zwischen 1992 und 2011.

Während mehr Bewuchs die Stickstoffspeicherung im Boden verbessern kann und damit das Wachstum von Pflanzen potenziell fördert. Wirken sich einige Folgen der Klimaerwärmung negativ auf das Pflanzenwachstum aus: Sommerdürren und Waldbrände werden häufiger, auch der Schädlingsbefall nimmt zu. Auch eine intensive Weidewirtschaft begrenzt das Pflanzenwachstum – sie verursacht gleichzeitig noch weitere Treibausgasemissionen.

Nach Ansicht der Forscher ist ein weiterführendes Monitoring der Temperatur- und Vegetationsentwicklung in den nordischen Gebieten wichtig, um das Fortschreiten und die Folgen des Klimawandels in diesen sensiblen Ökosystemen besser zu verstehen. Dieses Verständnis ist für verlässliche Vorhersagen erforderlich. Denn prinzipiell müssen Vermeidungsstrategien für klimarelevante Aktivitäten des Menschen aber auch Anpassungsstrategien entwickelt werden. Diese bedürfen Vorlaufzeit. Somit ist es wichtig möglichst frühzeitig Vorhersagen treffen zu können.

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