Studie bestätigt: Tropische Pflanzenarten sind durch den Klimawandel genauso bedroht wie befürchtet

Biologen der Brown University wollten die Auswirkungen des Klimawandels auf Pflanzenarten in tropischen Bergregionen besser verstehen und fanden heraus, dass selbst kleine Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen massive Auswirkungen haben können. Dadurch werden nicht nur die dort lebenden Pflanzen, sondern auch die von ihnen unterstützten Ökosysteme gefährdet.

Emily Hollenbeck, die die Forschung durchführte, während sie ihren Doktortitel in Ökologie und Evolutionsbiologie an der Brown University erwarb, machte die Entdeckungen im Rahmen einer Reihe mühsamer, aber aufschlussreicher Experimente, die in der Bergregion Monteverde in Costa Rica durchgeführt wurden.

Hollenbeck widmet sich der Frage, wie sich der Klimawandel auf tropische Wälder auswirkt. Im Rahmen ihrer Dissertationsarbeit leitete sie fünf Jahre lang Forschungsarbeiten zur Dokumentation des Vorkommens von Epiphyten genannten Pflanzenarten auf drei Bergen in Costa Rica und Panama. Auf einem der Berge verpflanzte sie Pflanzenarten an Standorte mit unterschiedlichen Höhen, Temperaturen und Trockenheitsverhältnissen und beobachtete und quantifizierte anschließend die Auswirkungen auf die Pflanzen.

Entsprechend der Studieveröffentlicht in Naturkommunikationhatten die meisten Epiphytenarten außerhalb ihrer natürlichen Lebensräume unter klimatischen Bedingungen, die sich sogar geringfügig von den Bedingungen unterschieden, die sie normalerweise vorfinden, ums Überleben gekämpft. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass ihre Arbeit frühere Vermutungen über das Risiko eines großflächigen Aussterbens in tropischen Bergökosystemen durch den Klimawandel untermauerte.

„Für die Menschen, die hier leben, ist es bereits offensichtlich, selbst für diejenigen, die keine Biologen sind, dass sich die natürliche Welt in den letzten 20 oder 30 Jahren als Reaktion auf den Klimawandel auf bemerkenswerte Weise verändert hat“, sagte Hollenbeck, der jetzt Präsident der Monteverde Conservation League ist, einer gemeinnützigen Organisation in Costa Rica, die sich auf den Schutz und die Wiederherstellung tropischer Ökosysteme und ihrer Artenvielfalt konzentriert. „Es schien wirklich wichtig, eine sehr spezifische, gut kontrollierte wissenschaftliche Studie durchzuführen, um Kontext und Beweise für das zu liefern, was wir sehen.“

Kanarienvögel in einer Kohlenmine

Obwohl allgemein bekannt ist, dass der Klimawandel für eine Vielzahl von Arten das Aussterben bedroht, ist das Verständnis dieser Dynamiken begrenzt. Das gilt insbesondere für tropische Bergregionen, in denen einige der vielfältigsten Ökosysteme der Welt beheimatet sind, sagte der Co-Autor der Studie, Dov Sax, ein Brown-Professor für Ökologie, Evolution und Organismusbiologie, der Hollenbecks Dissertationsbetreuer war.

Sax sagte, dass die meisten Schätzungen des Aussterberisikos durch den Klimawandel auf korrelativen, statistischen Modellen basieren, die berücksichtigen, welchen klimatischen Bedingungen Arten derzeit ausgesetzt sind und ob diese Bedingungen in naher Zukunft wahrscheinlich auftreten werden.

Während diese Ansätze in den USA und Europa, wo die genaue geografische Verbreitung der Arten gut erforscht ist, gut funktionieren, sind sie laut Sax für tropische Gebiete kaum geeignet. Dort ist die Verbreitung der meisten Arten oft schlecht dokumentiert und es ist unklar, ob die Arten Bedingungen tolerieren können, die sich von denen an ihrem aktuellen Standort unterscheiden.

„Die Wissenschaft hat keinen klaren Überblick darüber, wie schlimm das Aussterberisiko tropischer Organismen bei unterschiedlichen Graden des Klimawandels sein könnte“, sagte Sax.

Die Studie befasst sich direkt mit diesen Einschränkungen für tropische Epiphyten in den Bergen Costa Ricas und Panamas, sagte Sax – und es war ein außerordentlicher Arbeitsaufwand nötig.

Hollenbeck untersuchte mit Hilfe von Browns Forschungsassistenten sorgfältig die Verbreitung von etwa 70 Epiphytenarten in drei Gebirgsketten. Die Forscher kletterten auf Bäume und wieder herunter und durchquerten bergiges Gelände, um etwa 1.500 einzelne Epiphyten von 15 verschiedenen Arten in verschiedene Höhenlagen und Klimazonen oberhalb und unterhalb der Höhenlagen zu verpflanzen, in denen sie normalerweise überleben. Die Forscher beobachteten die Pflanzen drei Jahre lang alle drei Monate.

„Wir haben festgestellt, dass diese Arten tatsächlich so empfindlich auf kleine Veränderungen der Klimabedingungen reagieren, wie weithin befürchtet wurde und wie einige frühere Experimente in viel kleinerem Maßstab bereits gezeigt hatten“, sagte Sax.

Sogar die Pflanzenarten mit dem größten Verbreitungsgebiet, die als am wenigsten anfällig für Veränderungen galten, schnitten schlechter ab als von den Forschern erwartet.

Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Temperaturbedingungen, die bis 2100 unter verschiedenen Klimawandelszenarien erwartet werden, völlig unterschiedlich ausfallen werden. Unter Temperaturen, die mit den vom Weltklimarat festgelegten Niedrigemissionsszenarien einhergehen (1,5 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau), werden die meisten der untersuchten Pflanzenarten überleben.

Doch bei moderat hohen Emissionsszenarien (3,2 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau) könnten 5 bis 36 Prozent der untersuchten Arten in allen Bergen der Region aussterben und 10 bis 55 Prozent der Arten würden von dem Berg verschwinden, auf dem sie untersucht wurden.

„Es ist ein wenig beunruhigend, wie nahe wir uns einem Schwellenwert oder Wendepunkt für diese tropischen Arten befinden“, sagte Sax und wies darauf hin, dass die Oberflächentemperatur der Erde seit der vorindustriellen Zeit bereits um 1 Grad Celsius gestiegen sei.

„Einerseits gibt uns das Hoffnung, wenn es uns tatsächlich gelingt, den Klimawandel drastisch zu verlangsamen. Andererseits zeigt es aber auch, wie wenig zusätzliche Erwärmung nötig ist, um die befürchteten Massenaussterbeereignisse auszulösen.“

Sax fügte hinzu, dass bei einer moderaten Erwärmung bis zum Ende des Jahrhunderts ein Drittel aller Epiphyten verloren gehen könnte, was weitreichende und unvorhersehbare Folgen für das Ökosystem und letztlich auch für die umliegende Bevölkerung und Wirtschaft haben könnte.

Hollenbeck, der in Costa Rica lebt und dort Naturwissenschaften lehrt, Forschungsstipendien leitet und Lehrpläne für die Avenues the World School entwickelt, sagte, die Epiphyten im tropischen Wald seien wie die Kanarienvögel in einem Kohlebergwerk.

„Um so konkrete Daten zu erhalten, war eine unglaubliche Menge an Feldarbeit über einen langen Zeitraum hinweg erforderlich und sie gilt für etwa 70 Pflanzenarten“, sagte sie. „Aber diese Forschung kratzt nur an der Oberfläche der Auswirkungen des Klimawandels auf verschiedene Arten.“