Das globale Klima beeinflusst das regionale Pflanzenwachstum – aber nicht in allen Lebensräumen gleichermaßen. Zu diesem Ergebnis kamen Geobotaniker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) nach der Analyse von mehr als 300.000 europäischen Vegetationsparzellen. Ihre Schlussfolgerung ist, dass keine allgemeine Vorhersage über die Auswirkungen des Klimawandels auf die Vegetation der Erde gemacht werden kann; vielmehr hängen die Auswirkungen stark von den örtlichen Gegebenheiten und dem untersuchten Lebensraum ab. Ihre Ergebnisse wurden in veröffentlicht Naturkommunikation.
Spätestens seit den Forschungsreisen Alexander von Humboldts ist klar, dass die Eigenschaften von Pflanzen stark von den Klimazonen der Erde abhängen. Beispielsweise findet man in tropischen Regenwäldern riesige Bäume und Pflanzen mit riesigen Blättern, während Wüsten- oder subarktische Vegetation tiefer zum Boden wächst und kleinere Blätter hat, um Dürre oder kalten Temperaturen standzuhalten.
Der Klimawandel verschiebt diese Zonen und wirft die Frage auf, wie sich höhere Temperaturen und veränderte Niederschlagszeiten auf die Zusammensetzung der Pflanzenarten an einem bestimmten Standort auswirken. „Studien haben relativ schwache Korrelationen zwischen globalen Klimagradienten und den Merkmalen lokaler Pflanzengemeinschaften festgestellt“, erklärt Dr. Stephan Kambach, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Geobotanik der MLU. „Möglicherweise werden die globalen Auswirkungen durch lokale Faktoren wie Pflanzenzusammensetzung, Bodenbeschaffenheit, Mikroklima, Grundwasserspiegel oder menschliche Landnutzung überlagert.“
Um diesem Phänomen auf den Grund zu gehen, haben die Hallenser Forscher mehr als 300.000 Vegetationsparzellen aus ganz Europa zusammengetragen, die vollständige Informationen zu den vorherrschenden Pflanzenarten und Klimadaten enthalten. Dies wurde im Rahmen des Biodiversa-Programms „FeedBaCks“ durchgeführt. Die Rohdaten stammen aus der CHELSA-Klimadatenbank und dem European Vegetation Archive (EVA), das mehr als 1,7 Millionen Vegetationsparzellen mit fast 14.000 Pflanzenarten umfasst.
„Zunächst haben wir neun Hauptlebensraumtypen untersucht, zum Beispiel Wälder, Moore oder Feuchtgebiete“, erklärt Kambach. „Dann haben wir diese Lebensräume in zwei weitere Unterebenen unterteilt, zum Beispiel Laubwälder auf der zweiten Ebene und Pappelauenwälder auf der dritten Ebene.“ Um die Vegetation in den verschiedenen Lebensräumen vergleichen zu können, wurden vier zentrale Vegetationsmerkmale definiert: Wuchshöhe, Blattfläche, Wurzellänge und Samenmasse.
Stephan Kambach nutzte die lineare Regression, um den Einfluss von Klimavariablen, insbesondere Temperatur und Niederschlag, auf die Vegetation zu untersuchen. Die lineare Regression ist ein statistisches Werkzeug, mit dem wesentliche Abhängigkeiten zwischen Einfluss- und Zielgrößen beschrieben werden können. Die Analyse brachte einige überraschende Ergebnisse zutage: Betrachtet man alle Vegetationstypen, ist das Klima ein signifikanter Prädiktor für Pflanzeneigenschaften. Im Mittelmeerraum oder an Europas Küsten werden Pflanzen im Durchschnitt höher, produzieren mehr Samenmasse und haben längere Wurzeln, dafür ist ihre Blattfläche kleiner.
Ein Blick auf die einzelnen Lebensräume offenbart jedoch Ausnahmen: In Wäldern beispielsweise nimmt die Pflanzenhöhe mit steigender Temperatur ab, in Feuchtgebieten wird die Blattfläche größer und in Mooren werden die Wurzeln kürzer. „Hier zeigen sich die gegensätzlichen Einflüsse zwischen den Trends auf globaler und lokaler Ebene“, erklärt Professor Helge Bruelheide, der das Projekt FeedBaCks an der MLU leitet und auch Mitglied des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena ist. Leipzig.
„In südlichen Regionen wird das Wachstum im Allgemeinen durch eine höhere Lichtintensität und längere Vegetationsperioden erleichtert, jedoch kann eine verringerte Wasserverfügbarkeit in bestimmten Lebensräumen zum gegenteiligen Effekt führen. Im Gegensatz dazu scheinen geringe Niederschlagsmengen wenig Einfluss auf Feuchtgebiete zu haben.“
Je mehr man auf die Lebensräume „hineinzoomt“, desto schwieriger ist es, Verallgemeinerungen über Klimaeffekte zu treffen. „Beim Blattbereich und der Wurzellänge scheint das Klima in enger definierten Lebensräumen einen starken Einfluss zu haben“, sagt Kambach. „Aber was wir in den Hauptlebensraumtypen sehen, spiegelt sich nicht unbedingt in den Untertypen wider.“ Die Analyse ergab beispielsweise, dass die mittlere Wuchshöhe in Grünland zum Mittelmeer hin zunimmt, nicht jedoch in saisonal feuchten Wiesen. Ähnlich verhält es sich in Feuchtgebieten: Hier wachsen Pflanzen mit steigender Temperatur höher, in exponierten Uferzonen ist dies nicht der Fall.
„Wir konnten zeigen, dass das globale Klima durchaus ein aussagekräftiger Indikator für lokale Pflanzengemeinschaften ist“, sagt Kambach. „Wollen wir uns aber gerade in der Land- und Forstwirtschaft auf veränderte Klimabedingungen einstellen, müssen wir Lebensräume mit ähnlicher floristischer Zusammensetzung, gemeinsamer Entwicklungsgeschichte und vergleichbaren Umweltbedingungen sehr genau betrachten.“
Mehr Informationen:
Stephan Kambach et al., Klima-Merkmals-Beziehungen weisen eine starke Habitatspezifität in Pflanzengemeinschaften in ganz Europa auf, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36240-6
Zur Verfügung gestellt von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg