Menschen sind von Graskulturen abhängig, aber neue Forschungsergebnisse geben Anlass zu der Befürchtung, dass Gräser sich nicht schnell genug anpassen, um Schritt halten zu können, wenn sich das Klima zu schnell ändert.

"Kulturpflanzen in der Grasfamilie machen die Hälfte der vom Menschen verzehrten Kalorien aus", sagt John Wiens, Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie an der Universität von Arizona. "Zum Beispiel sind Weizen, Mais, Reis und Sorghum Gräser, die zusammen mehr als die Hälfte des Farmlandes weltweit einnehmen."

"Ein großer Teil der Welt ist mit Gräsern bedeckt, also ist dies keine Landschaft, in der wir ein großflächiges Aussterben wünschen."

Vergleicht man vergangene Raten von Nischenveränderung bei 236-Pflanzenarten in der Grasfamilie mit prognostizierten Raten von Klimaveränderungen durch 2070, so stellte das Team um Alice Cang und Wiens fest, dass die Rate des zukünftigen Klimawandels die Möglichkeiten von Gräsern drastisch übersteigen könnte Nischen und überleben.

In Bezug auf die Temperatur wurde festgestellt, dass die Diskrepanz zwischen früheren und prognostizierten Raten oft so hoch wie 5,000-fache ist. Die Studie wird veröffentlicht in Biology Letters.

Zusätzlich zu den Implikationen für die Landwirtschaft und die Nahrungsmittelversorgung bedecken natürliche Graslandflächen etwa ein Viertel der Landfläche der Erde und sind Lebensräume für viele Pflanzen- und Tierarten, die von ihnen abhängen.

"Ein großer Teil der Welt ist mit Gräsern bedeckt, also ist das keine Landschaft, in der wir großflächig aussterben wollen", sagt Wiens.

"Nehmen wir an, das Klima wärmt sich um zwei Grad in einem Gebiet auf, in dem eine lokale Graspopulation wächst", sagt Wiens. "Wenn die Bevölkerung diese Veränderung überlebt, könnte sie ihre klimatische Nische verschieben.

"Aus einer evolutionären Perspektive sehen wir, dass sich Nischen sehr langsam und oft nicht sehr stark verändern. Die Nischenrate bei Grasarten beträgt oft nur wenige Grad pro Million Jahre. Aber jetzt müssen Arten ähnliche Veränderungen in weniger als hundert Jahren vornehmen. "

Landwirte in Entwicklungsländern

Wenn eine Art sich einer rapiden Veränderung ihres lokalen Klimas gegenübersieht, sind laut der Studie wahrscheinlich drei Ergebnisse zu erwarten: Sie kann sich in höhere Höhen und Breiten bewegen, um innerhalb ihrer ursprünglichen Nischenbedingungen zu bleiben; Verschiebung seiner Nische, um die neuen Bedingungen zu umfassen; oder erloschen.

Die Folgen des lokalen Aussterbens oder Rückgangs von Gräsern aufgrund des Klimawandels können in Entwicklungsländern am schlimmsten sein.

"Zum Beispiel können viele Subsistenzlandwirte in den Entwicklungsländern ihre Anbaukultur nicht einfach an neue Standorte mit geeigneterem Klima verlagern oder großflächige Bewässerung aufstocken", sagt Wiens.

Um vergangene Raten von klimatischen Nischenverschiebungen zu schätzen, rekonstruierten die Forscher Ahnenwerte jeder klimatischen Variable für den Vorfahren jedes Paares nah verwandter Arten. Dann untersuchten sie den Unterschied zwischen dem aktuellen geschätzten Nischenwert für jede Art und dem ihres jüngsten gemeinsamen Vorfahren, was die Nischenverschiebung angibt, die jede Art während ihrer evolutionären Geschichte durchlaufen hat.

Sie verglichen dann das Tempo dieser Nischenverschiebungen mit dem Tempo des Klimawandels aus drei projizierten Szenarien, die minimale, maximale und mittlere Niveaus zukünftiger Veränderungen repräsentieren. Die Veränderungsraten von Nischen bei Temperaturvariablen liegen typischerweise zwischen 1 und 8 Grad Celsius pro Million Jahre, während die Raten zukünftiger Änderungen etwa 0.02-Grad pro Jahr und etwa 3,000 bis 20,000-mal schneller sind.

Frühere Untersuchungen des Wiens-Labors ergaben, dass Wirbeltierarten noch anfälliger dafür sind, durch den Klimawandel überholt zu werden. Die projizierten Klimageschwindigkeiten haben sich oft durch die 100,000-Faltung der klimatischen Nischen verändert. Obwohl die Studie dies nicht speziell untersucht hat, sind domestizierte Pflanzenarten möglicherweise weniger resistent gegen den Klimawandel als ihre Wildenten, weil die Züchtung über Jahrtausende sie durch einen genetischen Engpass mit verringerter genetischer Variation gezwungen hat.

"Diese verschiedenen Hinweise deuten darauf hin, dass viele Arten sich nicht allein aus der Gefahr entwickeln können."

Cang, Wiens und Co-Autor Ashley Wilson warnen davor, dass ihre Ergebnisse nicht direkt zeigen können, was in der Zukunft passieren wird, weil es schwierig ist, die Auswirkungen des Klimawandels auf Arten und Populationen vorherzusagen. Zum Beispiel könnten Nischenverschiebungen über kürzere Zeiträume viel schneller sein. Allerdings ist das Ausmaß der Nischenveränderung, die erforderlich ist, um dem prognostizierten Klimawandel zu entsprechen, für viele Arten immer noch zu hoch.

Andere Indizien stützen die Schlussfolgerungen und deuten darauf hin, dass Nischenverschiebungen möglicherweise zu langsam sind, um lokale Populationen und Arten vor dem Aussterben unter dem Klimawandel zu bewahren. Zum Beispiel zeigten Feldexperimente, dass Individuen einer Graslandpflanzenspezies sich nicht wohl fühlten, wenn sie an wärmere und trockenere Standorte transplantiert wurden. Auch viele Pflanzenarten zeigen bereits lokale Ausrottungen in den wärmsten Teilen ihrer geographischen Verbreitung.

"Diese verschiedenen Hinweise deuten darauf hin, dass viele Arten sich nicht allein aus der Gefahr entwickeln können", sagt Wiens. "Wenn man bedenkt, dass Gräser eine der wichtigsten Pflanzengruppen für Menschen sind, kann dies schwerwiegende Folgen haben."

Quelle: University of Arizona

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