Klimawandel im Eilzugtempo: Bereits fünf nach zwölf?

Drastische Veränderungen der Ökosysteme und Artenschwund prognostiziert

26.09.2018 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Folgen des Klimawandels: Dürren und Wassermangel werden weltweit zunehmend Probleme verursachen. (Bildquelle: © el2ror / Fotolia.com)
Folgen des Klimawandels: Dürren und Wassermangel werden weltweit zunehmend Probleme verursachen. (Bildquelle: © el2ror / Fotolia.com)

Durch Untersuchungen von Klimaereignissen in der Vergangenheit errechnen Forscher die möglichen Auswirkungen des aktuellen Klimawandels in den kommenden 100 Jahren. Die Ergebnisse sind ernüchternd: Ökosystem-Dienstleistungen wie sauberes Wasser und Kohlenstoffspeicherung sind ernsthaft bedroht und ein massives Artensterben sehr wahrscheinlich. Schadinsekten bedrohen darüber hinaus unsere Ernten in ungeahntem Ausmaß.

Der Klimawandel ist seit Jahrzehnten ein beherrschendes Thema in der Wissenschaft. Doch trotz der intensiven Forschung gibt es immer noch große Unsicherheiten, wie sich Ökosysteme sowie Tier- und Pflanzenarten wirklich verhalten werden, wenn die Durchschnittstemperatur weiter steigt. In einem sind sich die Forscher jedoch einig: Der Klimawandel kommt viel zu schnell – und wird die meisten Ökosysteme und die Artenvielfalt grundlegend verändern. Zwei neue Studien versuchen, den bevorstehenden Wandel mithilfe von Daten aus den letzten Jahrmillionen abzuschätzen. Eine dritte Studie befasst sich mit den Auswirkungen des Klimawandels auf die Verbreitung von Schadinsekten und die Folgen für die landwirtschaftliche Produktion.

Ein Ereignis, das seinesgleichen sucht

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Diese Karten zeigen, wie sich die Vegetation des Planeten von der letzten Eiszeit bis zur vorindustriellen Zeit verändert hat. Jedes Feld stellt einen individuellen Forschungsstandort dar. Die orangefarbenen Felder auf der Karte links zeigen die Veränderungen der Pflanzenarten. Die grünen Felder auf der Karte rechts zeigen die Veränderung der Gemeinschaftsstruktur - zum Beispiel wenn Tundra zu Wald wird. Je dunkler die Felder, desto größer ist die Veränderung. Der blaue Hintergrund zeigt, wie stark sich die Temperatur an dieser Stelle seit der letzten Eiszeit verändert hat - je dunkler das Blau, desto stärker der Temperaturanstieg.

Quelle: © Connor Nolan, University of Arizona

Mittlerweile gehen viele Forscher davon aus, dass wir es innerhalb der nächsten 100 bis 150 Jahre mit einem Temperaturanstieg von vier bis zu sieben Grad zu tun haben werden. Damit ist klar: Dieser Temperaturanstieg wird weitaus schneller kommen als jeder Klimawandel in den letzten Jahrhunderttausenden. Das macht es für die Ökosysteme sowie für die meisten Tier- und Pflanzenarten enorm schwierig, sich rechtzeitig anzupassen oder auf andere Habitate auszuweichen. Daher werden sich die Ökosysteme dratisch verändern – und mit ihnen die Ökosystem-Dienstleistungen, von denen wir alle abhängen.

Das Gedächtnis der Erde

Die Erde hat in ihrer Geschichte eine Vielzahl von Klimawandeln durchgemacht. Sie gingen in der Regel mit moderaten bis massiven Aussterbe-Ereignissen einher. Über Fossilien können Daten generiert werden, die das Wandern, Anpassen oder Verschwinden von Arten dokumentieren und die sich mit entsprechenden Klimadaten aus Sedimenten und Gesteinsschichten korrelieren lassen. Besonders aus jüngeren Erdschichten können auch Pollenanalysen herangezogen werden, die Aufschluss über Vegetation und Klima zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort geben.

Von dieser Möglichkeit machte ein internationales Forschungsteam Gebrauch: Es wertete Daten von 594 Orten auf allen Kontinenten (mit Ausnahme der Antarktis) am Ende der letzten Eiszeit aus und dokumentierte dadurch die Veränderungen der Ökosysteme. Damals gab es einen Temperaturanstieg, der in etwa mit dem aktuell erwarteten vergleichbar sein könnte, also vier bis sieben Grad. Der Unterschied zu heute ist jedoch, dass er sich über einen Zeitraum von 21.000 bis etwa 14.000 Jahren vor unserer Zeit hinzog, also über einen Zeitraum von 7.000 Jahren.

Dramatische Veränderungen

Die Ergebnisse zeigten: Bei einem „business as usual“-mäßigen Treibhausgasausstoß werden sich die Ökosysteme mit einer Wahrscheinlichkeit von 60 Prozent dramatisch verändern, so dass Ökosystem-Dienstleistungen wie sauberes Wasser und Kohlenstoffspeicherung ernsthaft bedroht sind. Wird der Temperaturanstieg allerdings auf 1,5 Grad Celsius begrenzt, sinkt die Wahrscheinlichkeit dieser tiefgreifenden Veränderungen unter 45 Prozent.

Das Forschungsteam betont allerdings, dass es sich hierbei um eine eher zurückhaltende Schätzung handelt, denn der aktuelle Klimawandel könnte aufgrund der Kürze der Zeit und durch das mögliche Auftreten von Rückkopplungsereignissen (auftauende Permafrostböden, großflächiges Absterben von Wäldern) auch deutlich stärker ausfallen.

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Werden sich die Arten schnell genug anpassen können, um wechselnde Temperaturen, Niederschläge und Jahreszeiten zu überstehen? Viele alpine Pflanzen, wie die in großen Höhen wachsende Pflanze Comastoma falcatum (abgebildet), sind aufgrund des Klimawandels gefährdet.

Werden sich die Arten schnell genug anpassen können, um wechselnde Temperaturen, Niederschläge und Jahreszeiten zu überstehen? Viele alpine Pflanzen, wie die in großen Höhen wachsende Pflanze Comastoma falcatum (abgebildet), sind aufgrund des Klimawandels gefährdet.

Quelle: © Egle Kudirkiene, 2018

Flora und Fauna reagieren bereits

In der zweiten Studie untersuchten Wissenschaftler, wie sich verschiedene Tier- und Pflanzenarten in den vergangenen Jahrmillionen an Veränderungen des Klimas angepasst haben. Die von ihnen dabei ausgewerteten Studien nutzten ebenfalls Daten von Fossilien, um Veränderungen nachzuvollziehen.

Das Forschungsteam stellte fest, dass viele Arten in vergangenen Zeiten durch Wanderung und Anpassung an veränderte Verhältnisse überlebten. So konnten manche Arten offenbar klimatische Veränderungen bis zu einem gewissen Grad tolerieren. Beispielsweise haben Mammute ein frostresistentes Hämoglobin entwickelt, um in der Eiszeit zu überleben. Solche Anpassungen zogen sich in der Regel über sehr lange Zeiträume hin. Das Artensterben war dennoch am Ende gewaltig.

Und die Arten reagieren auch heute bereits auf den Klimawandel. Zum Beispiel hat sich die Vegetationszeit in Mitteleuropa verlängert. Bei Eulen konnte beobachtet werden, dass sie im Winter ein dunkleres Federkleid tragen – eine Anpassung an die milderen, schneearmen Winter. In Zukunft könnten wandernde Arten auch neue Habitate besiedeln, die durch den Klimawandel erst bewohnbar würden.

Sprunghaftes Insektenwachstum

In einer weiteren Studie untersuchte ein Forschungsteam, wie sich die steigenden Durchschnittstemperaturen auf Schadinsekten der drei weltweit wichtigsten Kulturpflanzen (Weizen, Reis und Mais) auswirken könnten. Bisher wurde besonders in den gemäßigten Breiten das Insektenwachstum durch kühle Temperaturen begrenzt. Da Insekten wechselwarme Tiere sind, können sie von höheren Temperaturen oft profitieren. Steigt die Durchschnittstemperatur um zwei oder mehr Grad an, könnte dies das Insektenwachstum sprunghaft ansteigen lassen. Zudem steigt bei höheren Temperaturen der Stoffwechsel der Insekten, so dass sie mehr fressen müssen.

Das Forschungsteam prognostizierte auf Grundlage dieser Daten Ernteverluste um 10 bis 25 Prozent je zusätzliches Grad Durchschnittstemperatur. Bei einem Anstieg um zwei Grad würde das weltweit zu Ernteverlusten von insgesamt 213 Millionen Tonnen bei Weizen, Mais und Reis führen. Dabei wird es vor allem die gemäßigten Zonen treffen, in denen die wichtigsten Anbauregionen für Weizen und Mais liegen.

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Steigt die Durchschnittstemperatur, könnte das Insektenwachstum sprunghaft ansteigen. Dann wird besonders Weizen betroffen sein: Bei einem Anstieg um drei Grad prognostizieren die Forscher für elf europäische Länder Verluste bis zu 75 Prozent.

Steigt die Durchschnittstemperatur, könnte das Insektenwachstum sprunghaft ansteigen. Dann wird besonders Weizen betroffen sein: Bei einem Anstieg um drei Grad prognostizieren die Forscher für elf europäische Länder Verluste bis zu 75 Prozent.

Quelle: © Keith Ewing / CC BY 2.0

Bei einem Anstieg um drei Grad prognostizieren die Forscher für elf europäische Länder Verluste bis zu 75 Prozent beim Weizen. Bei Reis würden sich die Verluste bei einem Anstieg um drei Grad hingegen stabilisieren, da Reis in warmen Regionen angebaut wird und es dort für viele Schadinsekten dann schon zu heiß wird.

Das Forschungsteam warnt, dass dieser Aspekt bisher zu wenig beachtet wurde. Um ihm entgegen zu wirken, werden neben Maßnahmen gegen den Klimawandel vor allem verbesserte Schädlingsbekämpfungsstrategien und Pflanzenschutzmittel zum Einsatz kommen müssen. Allerdings ist das kostenintensiv und wird ärmere Länder stark belasten.

Das Ende der Landschaften, wie wir sie kennen?

Alle Forschungsteams betonen, wie dringend entschlossenes Handeln ist. Der Klimawandel, bisher immer als Zukunftsszenario dargestellt, hat schon längst begonnen. Besonders im Westen und Südwesten der USA kann bereits ein Absterben von Wäldern aufgrund von Dürren beobachtet werden, ebenso eine Zunahme von Waldbränden, die ganze Landschaftsstriche umformen. Dinge, die nach diesem Sommer inzwischen auch bei uns angekommen sind. Daher betonen die Forscher, dass uns weltweit dramatische Situationen in nahezu allen Bereichen bevorstehen, wenn nicht bald mehr getan wird. Dazu zählen Wasserknappheit, Nahrungsmangel und extreme Wetterereignisse.

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