Gemäß dem intermediären Emissionsszenario RCP4.5 des IPCC wird vorausgesagt, dass die globale Durchschnittstemperatur um die Mitte dieses Jahrhunderts um 0,9 bis 2,0 ºC gestiegen sein wird. Viele Arten, insbesondere Spezialisten mit sehr spezifischen Ansprüchen an Nahrung, Lebensraum und Fortpflanzung, werden sich dadurch nicht anpassen können.
Da etwa 35 % unserer Nutzpflanzen für die Bestäubung von Insekten abhängig sind, ist es notwendig, die Auswirkungen der globalen Erwärmung auf die Fitness von Insekten und Wildblumen, von denen sie als Nahrung abhängen, zu untersuchen. Sobald wir die wahrscheinlichen Veränderungen verstehen, können wir möglicherweise die negativen Auswirkungen auf Wild- und Nutzpflanzen abmildern.
Hier zeigt eine Studie von Wissenschaftlern der Newcastle University in Großbritannien erstmals experimentell die unmittelbaren Auswirkungen eines simulierten Klimawandels auf den Fortpflanzungserfolg von Wildblumen sowie auf das Nahrungsnetz von Pflanzen und Bestäubern. Die Ergebnisse werden in veröffentlicht Grenzen in der Pflanzenwissenschaft.
Die Hauptautorin Dr. Ellen D. Moss, Postdoktorandin an der School of Natural and Environmental Sciences der Newcastle University, sagte: „Hier zeigen wir, dass ein Temperaturanstieg um 1,5 °C die Nahrungsressourcen für bestäubende Insekten drastisch reduzieren und Bestäuber zum Besuch veranlassen kann eine größere Auswahl an Pflanzen für Lebensmittel und reduzieren die Samenproduktion für einige Wildblumen, während sie für andere erhöht werden.
Simulation der globalen Erwärmung in freier Wildbahn
Die Autoren simulierten die globale Erwärmung auf Versuchsflächen im Freien in einer landwirtschaftlichen Forschungsstation in Großbritannien, indem sie die Umgebungstemperatur mit Infrarotstrahlern konstant um 1,5 °C erhöhten. Anschließend verglichen sie die Biodiversität von Pflanzen und Insekten und die Besuchsmuster von Insekten auf den Blumen zwischen diesen und unbeheizten Kontrollparzellen in den Jahren 2014 und 2015.
Da der Klimawandel in Nordeuropa voraussichtlich auch zu einer Zunahme der Niederschläge führen wird, untersuchten sie ferner die Auswirkungen der Bewässerung von Parzellen mit zusätzlichem Wasser (das 40 % der lokalen monatlichen Niederschläge zusätzlich zu den natürlichen Niederschlägen liefert), beides in Kombination mit und getrennt von der Heizung.
Zwischen den Jahren wurden die Parzellen gepflügt und im Frühjahr mit Weizen und acht Arten einheimischer, einjähriger, insektenbestäubter Kräuter, die typisch für Weizenfelder sind, wie Mais-Ringelblume und Kornblume, ausgesät. Es wurden keine Pestizide eingesetzt, was es auch lokalen Wildblumen ermöglichte, die Parzellen zu besiedeln und zu blühen.
Während der Blütezeit, von Juni bis August, zählten die Autoren die Anzahl der Pflanzenarten auf jeder Parzelle und die Anzahl der Blüten für jede. Sie wogen auch ausgetrocknete reife Samen für jede Art und maßen das Nektarvolumen pro Blüte. Schließlich zählten sie während der gesamten Saison in regelmäßigen Abständen die Anzahl der Insekten, die jede Pflanzenart in 20-Minuten-Perioden besuchten, und sammelten diese Insekten, um die Arten von Experten identifizieren zu lassen.
Die Autoren beobachteten insgesamt 25 Pflanzenarten und 80 Insektenarten im Jahr 2014 und 19 Pflanzenarten und 69 Insektenarten im Jahr 2015. Die Anzahl der Pflanzen- oder Insektenarten war unabhängig von der Behandlung, was darauf hinweist, dass eine Erwärmung um 1,5 ºC mit oder ohne zusätzliches Wasser, führt nicht zu sofortigen Veränderungen der Artenvielfalt. Vielmehr waren die unmittelbaren Auswirkungen subtiler. Beispielsweise waren die meisten Pflanzenarten in Bezug auf die Fortpflanzung „Verlierer“, wenn die Parzellen beheizt wurden: Sie wuchsen weniger Blüten oder produzierten weniger oder hellere Samen.
„Unser Experiment zeigte, dass bei einem Anstieg von 1,5 °C die Anzahl der Blüteneinheiten während der gesamten Saison um fast 40 % zurückging, was eine deutliche Abnahme der verfügbaren Nahrung für Blumenbesucher darstellt“, schrieben die Autoren.
Der einsame „Gewinner“
Ein einsamer „Gewinner“ in reproduktiver Hinsicht unter simuliertem Klimawandel war der Wildblumen-Ehrenpreis, der in beheizten Parzellen mehr und schwerere Samen produzierte. Allerdings sonderten ihre Blüten in beheizten Parzellen 65 % weniger Nektar ab, was diese Art für Bestäuber weniger lohnend macht.
Die Forscher beobachteten auch subtile, unmittelbare Veränderungen im Nahrungsnetz. Beispielsweise war das Nahrungsnetz in den beheizten Parzellen komplexer, da Insektenarten tendenziell eine größere Anzahl von Pflanzenarten besuchten, während die Anzahl der Besuche pro Blüte erhöht war. Diese Veränderung im Nahrungssuchverhalten der Insekten wurde wahrscheinlich durch die Verringerung der verfügbaren Nahrung verursacht. Und während die Anzahl der erfassten Arten durch Erhitzen oder zusätzliches Wasser unbeeinflusst blieb, war die Zusammensetzung sowohl der Pflanzen- als auch der Insektengemeinschaften zwischen den Behandlungen signifikant unterschiedlich.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Klimaerwärmung schwerwiegende Folgen für einige Arten von Wildblumen und ihre Bestäuber in landwirtschaftlichen Systemen haben könnte, und zeigen, dass sich ihre Zusammensetzung der Gemeinschaft in Zukunft wahrscheinlich ändern wird“, sagte Moss.
Co-Autor Dr. Darren Evans, Professor für Ökologie und Naturschutz an der Newcastle University, sagte: „Unsere Ergebnisse liefern wertvolle Erkenntnisse darüber, wie sich die Klimaerwärmung nicht nur auf Nichtkulturpflanzen auswirkt, sondern auch darauf, wie Arten, die typischerweise als Unkraut angesehen werden, wichtige Insektenbestäuber unterstützen Gemeinschaften.“
„In Zukunft wird uns ein besseres Verständnis darüber, wie sich die Klimaerwärmung auf die direkten und indirekten Auswirkungen eines vollständigeren Netzwerks von Arteninteraktionen auswirkt, besser in die Lage versetzen, unsere Landwirtschaftssysteme an eine sich verändernde Welt anzupassen.“
Experimentelle Klimaerwärmung reduziert Blumenressourcen und verändert Insektenbesuche und Wildblumensamen in einem Getreide-Agro-Ökosystem, Grenzen in der Pflanzenwissenschaft (2022). DOI: 10.3389/fpls.2022.826205 , www.frontiersin.org/articles/1 … pls.2022.826205/full