Pflanzen und Insekten entwickelten sich gemeinsam und schlüpften im Frühling ungefähr zur gleichen Zeit. Marek Mierzejewski/Shutterstock

Hecken sahen Mitte Februar traditionell möglicherweise weiß vor Schnee aus; Dieses Jahr war das Weiß das Werk der Schlehenblüten – ein Vorbote des Frühlings. Obwohl die frühe Blüte ein willkommenes Zeichen nach einem nassen und düsteren Winter ist, bereitet sie erfahrenen Jahreszeitenbeobachtern Unbehagen. Hat diese Pflanze immer Mitte Februar geblüht, fragte ich mich, oder ändert sich da etwas?

Glücklicherweise hat die Wissenschaft der Aufzeichnung und des Verständnisses saisonaler Ereignisse, die Phänologie, in Großbritannien eine lange Geschichte. Robert Marsham, ein Naturforscher aus dem 18. Jahrhundert, führte bereits 1736 Aufzeichnungen über das Aussehen der Blumen, Vögel und Insekten in seinem Dorf in Norfolk. Marshams Nachkommen führten die Aufzeichnungen bis 1958 fort. Der Woodland Trust pflegt die Tradition mit Naturkalender, ein Programm, bei dem Mitglieder der Öffentlichkeit eingeladen werden, verschiedene saisonale Ereignisse aufzuzeichnen.

Detaillierte Analyse von fast einer halben Million Pflanzenaufzeichnungen durch Wissenschaftler im Jahr 2022 zeigten, dass sich die durchschnittliche Blütezeit in Großbritannien in den letzten 40 Jahren um einen Monat verlängert hat, wenn man alle Arten zusammen betrachtet. Es gab Unterschiede zwischen den Arten. Weißdorn, die häufig vorkommende Heckenpflanze, blüht im Allgemeinen 13 Tage früher als Anfang der 1980er Jahre, während die Blüten der Rosskastanie zehn Tage früher erscheinen.

Das Klima hat sich seit den 1980er Jahren rapide erwärmt. Durch die frühere Blüte erkennen Pflanzen, dass die Winter kürzer und milder werden. Sie spüren, dass die Tage wärmer werden und verändern ihre Frühlingsentwicklung auf eine Weise, die dem Menschen ähnelt, der Wärme auf seiner Haut spürt und daher mit weniger Kleidungsschichten aussteigt. Die genauen Mechanismen zur Erkennung dieser Hinweise unterscheiden sich bei Pflanzen und Tieren, aber beide reagieren auf das sich ändernde Klima.

Licht und Wärme ohne Augen und Haut erkennen

Pflanzen erkennen die kürzer werdenden Herbsttage mit einem Pigment namens Phytochrom, das besonders empfindlich auf Wellenlängen im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums reagiert. Die längeren Herbstnächte verändern die Qualität dieses roten Lichts. Während dieser subtile Wandel dem Menschen entgeht (unsere Augen sind für diesen Teil des Spektrums nicht empfindlich), kann eine Pflanze diesen Übergang erkennen und mit der Veränderung beginnen.

So wie der Herbst dazu führen kann, dass der Spiegel des Hormons Serotonin in unserem Blut sinkt, wird eine Pflanze, die den bevorstehenden Winter gespürt hat, die Produktion eines Hormons namens Abscisinsäure steigern. Dies hat mehrere Auswirkungen. Bei Laubbäumen hören die Zweige auf zu wachsen und entwickeln robuste Winterknospen, die Frost und Schnee überstehen, und die Blätter fallen ab.

Das Wachstum im Frühling wird durch ähnliche Auslöser wie Lichtlänge und Temperatur bestimmt, die Temperatur spielt jedoch typischerweise eine wichtigere Rolle. Wenn Pflanzen nur auf das Licht achten würden, liefen sie Gefahr, zu wachsen, wenn noch tödliche Fröste drohen, oder an milden frühen Frühlingstagen eine gute Wachstumszeit zu verpassen. Die Temperaturerkennung bestimmt, wann Frühlingsblumen erscheinen. Aus diesem Grund ist die globale Erwärmung am früheren Auftreten dieser Blumen erkennbar.

Es ist nicht vollständig geklärt, wie Pflanzen die Temperatur erkennen. Ein Teil davon kann darauf zurückzuführen sein, dass ein wachstumshemmendes Hormon in seinen Zellen abgebaut wird, wenn die Luft eine bestimmte Temperatur unterschreitet, was wiederum den Anstieg eines Wachstumshormons ermöglicht.

Während Menschen Nerven in ihrer Haut haben, um die Temperatur zu messen, sind Pflanzen wahrscheinlich auf Pigmente angewiesen, obwohl der Mechanismus noch nicht vollständig geklärt ist. Wärme ist Teil des gleichen elektromagnetischen Spektrums, auf das Phytochrom empfindlich reagiert, daher ist möglicherweise dieses Pigment beteiligt. Welche Mechanismen auch immer für die Auslösung des Wachstums verantwortlich sind, die Temperatur bestimmt auch, wie schnell Pflanzen wachsen.

Blumen und Bestäuber nicht synchron

Bestäuberinsekten wie Bienen müssen ihre Lebenszyklen so synchronisieren, dass sie auf dem Flügel sind, wenn die Blüten, von denen sie sich ernähren, auftauchen. Der Zeitpunkt ihres Auftauchens aus dem Winter wird auch durch die Auswirkungen von Temperatur und Tageslänge bestimmt und durch Hormone vermittelt.

Die Evolution, die über viele Generationen von Bestäubern hinweg wirkte, hat zu einer engen Verbindung zwischen der Entstehung von Blüten und der Entstehung ihrer Bestäuber geführt. Wenn das Erscheinen von Blüten und Bestäubern nicht synchronisiert ist, haben die Insekten keinen Nektar und die Pflanzen werden nicht befruchtet.

Ein ähnlicher Zusammenhang besteht zwischen der Entstehung von Blättern und den darauf grasenden Insekten. Die Schnelligkeit des Klimawandels und geringfügige Unterschiede in der Art und Weise, wie die beiden Gruppen reagieren, bergen die Gefahr, dass diese Synchronität unterbrochen wird, was schwerwiegende Folgen für beide Seiten haben wird.

Eine große Studie Eine von deutschen Wissenschaftlern durchgeführte Untersuchung der Entstehungszeit von Blumen und ihren Bestäubern zwischen 1980 und 2020 ergab ein komplexes Bild. Beide reagierten auf den Klimawandel mit einer früheren Blüte und einem früheren Auftreten, aber die Pflanzen hatten eine größere Veränderung vollzogen.

Es gab Unterschiede zwischen den Insektengruppen, Bienen und Schmetterlinge hatten sich synchron mit den Pflanzen verschoben, bei Schwebfliegen wurde dies jedoch nicht beobachtet. Es gab auch Unterschiede zwischen den Arten dieser Insekten.

Selbst wenn Pflanzen und ihre abhängigen Insekten ihre Zeitpläne synchron ändern, ist die nächste Stufe der Nahrungskette möglicherweise nicht so flexibel. Eichenblätter ernähren sich von der Raupe des Eichenspinners. Dies wiederum ist die Hauptnahrung der Küken von Vögeln wie Blaumeisen und Trauerschnäppern Link Text. Die Küken sind ungefähr zur gleichen Zeit geschlüpft, während Eichenblätter und Raupen früher erschienen sind und bisher synchron bleiben. Aber wie lange?

Schlehenblüten sind nach wie vor eine willkommene Abwechslung vom Winter und ein Zeichen dafür, dass der Frühling naht. Sie sind aber auch ein Zeichen des Klimawandels: ein sich entfaltendes Experiment zum Timing und zur Synchronität von Pflanzen und Tieren – und den komplizierten Nahrungsketten, an denen sie beteiligt sind.

Paul Ashton, Leiter Biologie, Edge Hill Universität

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