Frühlingsphänologie und globaler Klimawandel

Zu Beginn des Frühlings bemerken wir den Wechsel der Jahreszeiten durch das Wetter, aber auch durch eine Vielzahl von Naturereignissen. Je nachdem, wo Sie leben, können die Krokusse durch den Schnee stechen, der Killdeer kann zurück sein oder die Kirschbäume können blühen. Es scheint eine geordnete Abfolge von Ereignissen zu geben: Verschiedene Frühlingsblumen erscheinen in der Reihenfolge, rote Ahornknospen platzen in neuen Blättern, oder der alte Flieder neben der Scheune riecht nach Luft. Dieser jahreszeitliche Zyklus von Naturphänomenen wird Phänologie genannt. Der globale Klimawandel scheint die Phänologie vieler Arten zu beeinträchtigen, die im Mittelpunkt der Arteninteraktionen stehen.

Was ist Phänologie??

In gemäßigten Regionen wie der nördlichen Hälfte der USA ist die biologische Aktivität im Winter vergleichsweise gering. Die meisten Pflanzen ruhen und die Insekten ernähren sich von ihnen. Tiere, die sich auf diese Insekten verlassen, wie Fledermäuse und Vögel, halten ihren Winterschlaf oder verbringen die kalten Monate an südlicheren Orten. Ektothermen wie Reptilien und Amphibien, die ihrer Umgebung ihre Körperwärme entziehen, haben ebenfalls saisonabhängige Aktivphasen. Diese lange Winterperiode schränkt alle Wachstums-, Zucht- und Ausbreitungsaktivitäten von Pflanzen und Tieren auf ein kurzes günstiges Zeitfenster ein. Das ist es, was den Frühling so lebendig macht: Pflanzen blühen und wachsen neu, Insekten tauchen auf und brüten und Vögel fliegen zurück, um von diesem kurzlebigen Kopfgeld zu profitieren. Der Beginn jeder dieser Aktivitäten summiert sich zu so vielen phänologischen Markern.

Was löst phänologische Ereignisse?

Verschiedene Organismen reagieren auf unterschiedliche Signale, um saisonale Aktivitäten auszulösen. Viele Pflanzen beginnen nach einer festgelegten Ruhephase wieder Blätter zu wachsen, was das Ausblättern des Fensters sehr grob vorschreibt. Hinweis, der genauer bestimmt, wann die Knospen brechen, kann Bodentemperatur, Lufttemperatur oder Wasserverfügbarkeit sein. In ähnlicher Weise können Temperaturhinweise den Beginn der Insektenaktivität fördern. Die Tageslänge selbst kann der Auslöser für einige saisonale Ereignisse sein. Nur wenn genügend Tageslicht zur Verfügung steht, werden bei vielen Vogelarten Fortpflanzungshormone gebildet.

Warum beschäftigen sich Wissenschaftler mit Phänologie??

Die energieaufwändigste Zeit im Leben der meisten Tiere ist die Zeit, in der sie sich fortpflanzen. Aus diesem Grund ist es für sie von Vorteil, wenn die Zucht (und für viele die Aufzucht von Jungen) in einer Zeit stattfindet, in der das Futter am häufigsten vorhanden ist. Raupen sollten schlüpfen, sobald die jungen, zarten Blätter der Eiche hervortreten, bevor sie sich verhärten und weniger nahrhaft werden. Brutvögel müssen das Schlüpfen ihrer Jungen nur während dieser Hochphase der Raupenaktivität zeitlich steuern, damit sie diese reichhaltige Proteinquelle nutzen können, um ihre Nachkommen zu füttern. Viele Arten haben sich entwickelt, um Spitzen bei der Ressourcenverfügbarkeit auszunutzen, sodass all diese scheinbar unabhängigen phänologischen Ereignisse in der Tat Teil eines komplexen Netzes präziser Wechselwirkungen sind. Störungen bei saisonalen Ereignissen können tiefgreifende Auswirkungen auf die Ökosysteme haben.

Wie beeinflusst der Klimawandel die Phänologie??

Das zwischenstaatliche Gremium für Klimawandel hat in einem Bericht von 2007 geschätzt, dass der Frühling in den letzten 30 Jahren um 2,3 bis 5,2 Tage pro Jahrzehnt früher eingetreten ist. Unter Hunderten beobachteter Veränderungen haben sich die Blätter der Ginkgobäume in Japan, die Blüte der Flieder und die Ankunft der Trällerer zu Beginn des Jahres verschoben. Das Problem ist, dass nicht alle diese Verschiebungen, wenn überhaupt, mit der gleichen Geschwindigkeit stattfinden. Beispielsweise:

• Die Wintermotten sind so eingestellt, dass sie gerade schlüpfen, als die jungen Eichenblätter aus ihren Knospen platzen. Mit dem Klimawandel haben sich beide bereits früher im Jahr ereignet, aber deutlich mehr für die Wintermotte. Die jungen aufstrebenden Raupen verhungern und sterben.
• Einige nordamerikanische Zugvögel haben ihre Ankunftsdaten erweitert. Mindestens eine der Hauptbaumarten, auf denen sie fressen, hat jedoch das Ausblättern noch früher verschoben. Vögel könnten dann den Höhepunkt der Verfügbarkeit von Insekten verpassen, die auf diesen Bäumen gefunden werden und die Energie und das Protein liefern, die die Vögel zu Beginn ihrer Brutzeit benötigen.

Diese Art der Fehlausrichtung wichtiger Ereignisse in der Natur nennt man phänologische Fehlpaarungen. Gegenwärtig wird viel geforscht, um zu erkennen, wo diese Fehlpaarungen auftreten könnten.