Ausgekrabbelt
Ist die Artenvielfalt bedroht?
Der Klimawandel bedroht die Artenvielfalt, ein erneutes Massenaussterben könnte sich ankündigen. Gleichzeitig nimmt die Artenvielfalt in einigen Regionen zu. Also doch alles nicht so schlimm?
von Roland Knauer
Das „tödliche Trio“ hat schon einige Male eine Spur der Verwüstung hinterlassen. Besonders schrecklich schlugen die drei vor rund 252 Millionen Jahren gleich zweimal kurz hintereinander zu. 90 Prozent aller Arten raffte die Dreierbande damals in den Meeren dahin, an Land wütete sie ebenfalls verheerend. Danach tauchte das tödliche Trio vor rund 200 Millionen Jahren auf. Vor 180 Millionen Jahren kamen die drei erneut zurück – und auch heute beginnen sie ihr Werk der Vernichtung wieder. An die Fersen der Täter aber heften sich nicht etwa Kriminalpolizisten, sondern Paläontologen wie Wolfgang Kießling vom FAU-Lehrstuhl für Paläoumwelt. Schließlich sind die Mitglieder der Bande keine Wesen aus Fleisch und Blut, sondern eher eine Naturgewalt.
Das tödliche Trio
„Das tödliche Trio geht dabei immer wieder nach einem ähnlichen Muster vor“, erklärt Wolfgang Kießling. So quollen vor 252 Millionen Jahren im heutigen Sibirien gigantische Lavaströme aus dem Boden. Noch heute bedecken diese Flutbasalte eine Fläche von zwei Millionen Quadratkilometern und damit ein Gebiet, das fast halb so groß wie die Europäische Union ist.
In einigen Gebieten türmen sich diese Basaltschichten bis zu 3000 Meter hoch, unvorstellbar große Mengen Material kamen damals aus der Tiefe. Mit der Lava strömten auch riesige Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid in die Luft. Allein aber reichen die Vulkangase nicht, um die damalige Klima-Erwärmung von rund 15 Grad Celsius innerhalb von einer Million Jahren zu erklären. Die Glutströme entzündeten wohl auch noch unter der Erde liegende Schichten von Kohle, Erdöl, Gas und Torf, deren Verbrennen weitere Kohlendioxid-Mengen lieferte. Zusätzlich heizten die steigenden Wassertemperaturen sogenannte „Methan-Clathrate“, die bei niedrigen Temperaturen am Meeresgrund noch fest und stabil sind. Wird es wärmer, beginnen diese Clathrate, Methan-Gas zu verlieren, das ein viel stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid ist und die Temperaturen weiter in die Höhe treibt. Es wird also noch wärmer, noch mehr Methan wird frei, welches das Klima noch weiter aufheizt – ein Teufelskreis dreht seine Spiralen. Diese steigenden Temperaturen übernehmen im tödlichen Trio den ersten Part.
Das freigesetzte Kohlendioxid löst sich auch im Wasser und macht das Meer dabei saurer. Darauf aber reagieren Tiere wie die Steinkorallen und viele andere sehr empfindlich, weil sie im saureren Wasser ihre schützende Kalkhülle oder ihr Kalkskelett schlechter oder gar nicht mehr bilden können. Der saurer werdende Ozean entwickelt sich so zur Nummer zwei des tödlichen Trios. Gerade die Tiergruppen, die dicke Skelette aus Kalk bilden, litten vor 252 Millionen Jahren besonders stark, die urtümlichen Korallen starben damals alle aus.
„Obendrein löst sich in wärmerem Wasser erheblich weniger Sauerstoff als in kühlerem“, erklärt Wolfgang Kießling. Dadurch kommen die Tiere im Meer in Schwierigkeiten, weil sie ohne Sauerstoff nicht leben können. Die Sauerstoff-Verarmung ist also die Nummer drei des tödlichen Trios. Mit genau den gleichen Mechanismen sind diese drei auch heute wieder am Werk. Genau wie damals ist auch heute der steigende Gehalt an Kohlendioxid in der Atmosphäre der Auslöser. Nur kommt dieses Treibhausgas diesmal nicht aus Vulkanen, sondern aus Industriekaminen, Ölheizungen und Auto-Auspuffrohren. Wolfgang Kießling und seine Kollegen haben also triftige Gründe, den Klimawandel längst vergangener Jahrmillionen unter die Lupe zu nehmen.
Ähnlich wie Kriminalbeamte, die einem raffinierten Serientäter auf die Schliche kommen wollen, nutzen auch Paläontologen die modernsten Methoden ihrer Zunft. Eine davon basiert auf dem Schwermetall Quecksilber, das bei Vulkanausbrüchen in messbaren Mengen ausgeschleudert, sonst aber kaum aus natürlichen Quellen freigesetzt wird. Finden die Forscher in einer Gesteinsschicht erhöhte Quecksilber-Mengen, sollten Vulkane in der Zeit, in der diese Schicht entstand, recht aktiv gewesen sein. Finden die Forscher in der unmittelbar vor diesen Eruptionen gebildeten Schicht direkt unter dieser mit Quecksilber angereicherten Lage eine bunte Vielfalt von Organismen, die in der kurz danach entstandenen, direkt darüber liegenden Schicht fehlt, liegt der Verdacht nahe, dass die Vulkane und die von ihnen ausgestoßenen Treibhausgase mit dem Artensterben kurz danach zusammenhängen.
Wolfgang Kießling und seine Kollegen verfolgen noch etliche weitere Spuren, um das Geschehen aufzuklären. Wie viel Kohlendioxid war damals schon ohnehin in der Luft, welche Mengen dieses Treibhausgases kamen hinzu, und wie veränderten sich die Temperaturen im Meer? So lange Zeit nach dem Artensterben müssen die Forscher sich praktisch immer auf Indizien stützen, um Antworten auf diese Fragen zu bekommen. Einige dieser Spuren führen zum tödlichen Trio, andere verlaufen im Sande. Gegen die von der massiven Zunahme der Treibhausgase auf den Plan gerufene Dreierbande als Täter aber sprechen die Indizien praktisch nie.
Schrumpfende Muscheln
„Wir interessieren uns aber nicht nur dafür, wie das Artensterben damals ablief, sondern wollen auch wissen, ob es sich angekündigt hat – und ob solche Vorboten auch heute auf das Nahen des tödlichen Trios hinweisen“, erläutert Wolfgang Kießling ein zentrales Ziel der Forschung. Auch in dieser Hinsicht hat die Forscher eine ganz heiße Spur zum Ziel geführt. Biologen wissen schon lange, dass Tiere in kalten Regionen größer werden als in wärmeren Gefilden. Mit den Eisbären leben zum Beispiel die schwersten Bären im hohen Norden, Ähnliches gilt für viele andere Tiergruppen. Exakt den umgekehrten Effekt finden Wolfgang Kießling und seine Kollegen bei den Ammoniten, die genau wie die Tintenfische der heutigen Meere zu den Kopffüßern gehörten, sich aber mit einer Kalkschale vor Feinden schützten. Bevor die Vulkane im heutigen Sibirien damals so richtig loslegten, waren diese Kalkschalen im Durchschnitt rund 15 Zentimeter groß.
Je stärker das tödliche Trio zuschlug und je höher die Temperaturen kletterten, desto weniger Nährstoffe waren im Wasser. Die konsequente Antwort der Evolution: Die Ammoniten wurden immer kleiner und waren am Ende im Durchschnitt nur noch drei Zentimeter groß. Kurz danach verschwand im größten Artensterben, das Forscher bisher aufdeckten, auch die vorher riesige Vielfalt der Ammoniten völlig. Überträgt man diesen Liliput-Effekt auf einen 175 Zentimeter großen Menschen, würde dieser auf die Größe eines Kätzchens schrumpfen.
So unvorstellbar dieses Verzwergen auch klingen mag, im Meer können die Forscher bereits beobachten, dass Arten durch den Klimawandel kleiner werden. Und sie beobachten noch eine weitere deutliche Reaktion auf die steigenden Temperaturen: Im Meer wandern viele Arten inzwischen auf die Pole zu und erreichen so wieder kühlere Gewässer.
An Land sind solche Polwärts-Wanderungen noch nicht so deutlich zu sehen. Dort beobachten Forscher dagegen, dass Pflanzen immer höhere Berge erklimmen. So haben Botaniker bereits vor mehr als hundert Jahren genau aufgezeichnet, welche Pflanzen an bestimmten Stellen wuchsen. Diese Aufzeichnungen helfen heute, Änderungen aufzuspüren, die der Klimawandel nach sich zieht. Allerdings finden die Forscher im 21. Jahrhundert diese Orte oft nicht mehr exakt wieder, weil es damals noch keine Satelliten-Ortungssysteme wie GPS gab und weil sich wichtige Orientierungspunkte wie Wegkreuzungen oder Meilensteine verändert haben.
Auf den Gipfeln wächst die Artenvielfalt
Der Ökologe Manuel Steinbauer und seine Kollegen in elf europäischen Ländern haben daher Orte unter die Lupe genommen, die sie auch mehr als ein Jahrhundert nach einer ersten Untersuchung punktgenau wieder finden: „Die Gipfel von Bergen sind ja genau definiert“, erklärt der FAU-Professor für System-Paläobiologie den Riesenvorteil dieser Landmarken bei solchen Studien.
Also klettern die Forscher in den Alpen, Pyrenäen und Karpaten bis hinauf im Norden Norwegens und Schottlands auf 302 Berggipfel, auf denen Kollegen in den vergangenen Jahrzehnten bereits akribisch genau alle vorkommenden Pflanzenarten notiert haben, und wiederholen diese Untersuchung. Ihre Ergebnisse deuten zunächst einmal so gar nicht auf ein Artensterben hin, das der Klimawandel ausgelöst hat. So wuchs 1835 auf dem 3410 Meter hohen Piz Linard in den Rätischen Alpen der Schweiz gerade einmal eine einzige Pflanze: Ein einsamer Alpen-Mannsschild trotzte den eisigen Temperaturen und pfeifenden Winden auf dieser Höhe. Heute findet Sonja Wipf vom WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung im schweizerischen Davos dort oben dagegen bereits 16 verschiedene Arten. Vor allem in den letzten Jahrzehnten tauchen auf dem Piz Linard Pflanzen auf, die vorher noch nie in solchen Höhen beobachtet wurden. Da liegt der Verdacht natürlich nahe, dass der Klimawandel hinter dieser Zunahme der Pflanzenvielfalt steckt.
Ähnlich sieht die Situation auch andernorts aus: Auf 86 Prozent der untersuchten 302 Gipfel registrieren die Forscher heute mehr Arten als früher. Im vergangenen halben Jahrhundert hat sich diese Zunahme obendrein auch noch stark beschleunigt: Während im Jahrzehnt von 1957 bis 1966 auf jedem der Gipfel durchschnittlich 1,1 weitere Arten dazukam, zählten die Forscher zwischen 2007 und 2016 bereits ein durchschnittliches Plus von 5,5 Arten. Auf den ersten Blick scheint diese Zunahme der Artenvielfalt auf den Gipfeln gar keine schlechte Entwicklung zu sein. Tatsächlich halten Manuel Steinbauer und seine Kollegen die Entwicklung aber für ein Alarmzeichen, weil der von uns Menschen verursachte Klimawandel sich zunehmend schneller auf die Natur auswirkt. Obendrein handelt es sich bei den Neuzugängen um Arten, die in tieferen Lagen recht häufig wachsen.
Insgesamt ändert sich die Artenvielfalt daher zunächst nicht. Wahrscheinlich aber werden im Laufe der Zeit zumindest einige der bisherigen Gipfelbewohner von den Neuankömmlingen verdrängt, die besser an die inzwischen höheren Temperaturen gewöhnt sind. So entsteht ein Wettlauf, in dem die bisherigen Gipfelpflanzen eher schlechte Karten haben – langfristig könnten sie verschwinden. Da es sich bei den ursprünglichen Gipfelpflanzen aber oft um Arten handelt, die nur dort oben vorkommen und die keine oder zumindest kaum Ausweichmöglichkeiten in größere Höhen haben, würde die Artenvielfalt mit dem Verschwinden der alteingesessenen Vegetation zurückgehen. Die heute beobachtete Zunahme der Artenvielfalt auf einigen Gipfeln könnte daher nur ein Vorbote künftiger Veränderungen durch den Klimawandel sein.
Der friedrich – das Forschungsmagazin der FAU
Dieser Artikel erschien zuerst in unserem Forschungsmagazin friedrich. Die aktuelle Ausgabe beschäftigt sich mit dem Thema Ende in all seinen Formen: Welche davon sind unausweichlich? Wie setzen sich Menschen damit auseinander? Und was bedeuten sie für den einzelnen? Und ist das, was Menschen als Ende definieren wirklich der Schlusspunkt? Manchmal verändern sich Dinge nur, entwickeln sich weiter, es entsteht etwas Neues. Mitunter ist das Ende aber auch gar kein Thema: Der Mensch strebt nach Unendlichkeit. Können wir diesen Begriff überhaupt verstehen? Ist Innovation unendlich? Und leben wir unendlich weiter – im Internet?
Weitere Beiträge aus dem Magazin finden Sie unter dem Stichwort „friedrich“.