Der Frühling 2012 war der früheste seit 1900 in den Vereinigten Staaten. In vielen Bundesstaaten zeigten sich die ersten Frühlingsboten fast drei bis vier Wochen früher als erwartet. Ungewöhnlich warme Temperaturen führten zu einer ungewöhnlich frühen Blüte, insbesondere an Obstbäumen im Nordosten und in der Region der Großen Seen. Beobachter in Massachusetts und Wisconsin berichteten von einem früheren Blütezeitpunkt seit Henry David Thoreau in den 1850er Jahren, als er den Beginn der Blütezeit von Pflanzen in der Nähe des Walden Pond dokumentierte, oder seit Aldo Leopold in den 1930er und 40er Jahren die Blütezeit in „The Shack“ in Sauk County beobachtete.

Dann kam es zu einer ungewöhnlichen Variabilität, die als charakteristisch für den Klimawandel gilt: Auf die außergewöhnlich warmen Temperaturen am Anfang folgte abrupt ein starker Frost.

„Wir dachten, 2010 sei seltsam gewesen. Aber 2012 war wirklich seltsam“, sagt Jake Weltzin, Geschäftsführer des US-amerikanischen National Phenology Network.

Ungewöhnlich frühe Erwärmungen, bekannt als „falscher Frühling“, treten im Zuge des Klimawandels immer häufiger auf. Ihre Folgen geben Anlass zu wachsender Besorgnis. Denn wenn warme Temperaturen ruhende Pflanzen und Tiere vorzeitig wecken, können sie den zeitlichen Ablauf saisonaler Ereignisse, die für ein ganzes ökologisches Nahrungsnetz entscheidend sind, durcheinanderbringen. Die Folgen können verheerende Schäden für wilde und kultivierte Arten verursachen. Falsche Frühlingsereignisse haben enorme Verluste bei US-Obsternten verursacht, weite Waldflächen geschädigt und empfindliche kalifornische Schmetterlingspopulationen dezimiert.

Deutlicher Trend zum früheren Frühling

Naturforscher und Wissenschaftler, Landwirte und Gärtner haben schon lange darauf geachtet, wann Pflanzen jedes Jahr Blätter bekommen und Knospen bilden – ein Teil der Untersuchung saisonaler Ereignisse, bekannt als Phänologie. Wissenschaftler und Hobby-Beobachter haben in den letzten 50 bis 100 Jahren in ganz Nordamerika einen anhaltenden Trend zu früheren Frühlingstagen beobachtet. Gleichzeitig dokumentieren immer mehr wissenschaftliche Studien das zunehmende Auftauchen von Knospen, Blüten und Winterschlaf haltenden Tieren.

Seit Anfang des 1900. Jahrhunderts haben etwa zwei Drittel der untersuchten Arten ihre Blütezeit, Brutzeit oder Migrationsphase im Frühjahr früher begonnen. Dies gilt für alle untersuchten Artengruppen, darunter Amphibien, Vögel, Fische, Wirbellose und Säugetiere sowie Bäume, Pflanzen, Korallen und Plankton. Laut Camille Parmesan, Professorin an der University of Texas in Austin, deren Forschung sich auf die biologischen Auswirkungen des Klimawandels konzentriert, wurden diese Veränderungen auf allen wichtigen Kontinenten und Ozeanen beobachtet.

Frühe Knospen und Blüten, die durch starken Frost absterben, können dazu führen, dass für den Rest des Jahres keine Blüten und Früchte mehr entstehen. Das National Phenology Network der USA, das Daten zum Blattaustrieb und zur Blüte sowie Informationen über die Migrations- und Fortpflanzungszeiten von Arten aus den gesamten USA sammelt, hat bestätigt, dass der vorverlegte Frühlingsbeginn und die abrupten Temperaturwechsel Teil anhaltender Trends sind. Obwohl das Netzwerk offiziell Mitte der 2000er Jahre gegründet wurde, reichen die Beobachtungen der beteiligten Wissenschaftler und Freiwilligen bis in die 1950er Jahre zurück.

Einige der ältesten Aufzeichnungen, die das erste Blattwachstum von Geißblatt und Flieder in den südlichen 48 Bundesstaaten dokumentieren, zeigen seit den 1980er Jahren eine deutliche Verschiebung hin zu früheren Daten. Wie die im Rahmen der Klimaforschung aufgezeichneten Temperaturen zeigen auch die Blattaustriebsdaten große Schwankungen von Jahr zu Jahr, doch der Trend ist eindeutig: frühere, wärmere Temperaturen und frühere erste Knospen und Blüten.

Während gelegentliche Fehlfrühlinge nichts Neues sind, ist in den letzten Jahren die Kombination aus zunehmend wärmeren Frühlingen und extremen Temperaturschwankungen, insgesamt kürzeren Zeiten mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt im Herbst und Winter sowie den veränderten Niederschlagsmustern, die mit dem globalen Klimawandel einhergehen, neu.

Die warmen Herbst- und Winterperioden 2010 und 2012 beispielsweise waren länger als andere. Dieses Phänomen erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass Pflanzen vorzeitig aus der Ruhephase erwachen und junge Blätter, Knospen und Blüten bilden. Wenn auf ungewöhnlich milde Temperaturen und anschließendes Pflanzenwachstum Frost folgt, können frühe Knospen und Blüten, die durch starken Frost abgetötet werden, dazu führen, dass die Pflanzen für den Rest des Jahres nicht blühen und Früchte tragen. Neben den akuten Auswirkungen auf empfindliche Pflanzenteile kann die frühe Erwärmung auch Probleme verursachen, indem sie die winterliche Kühlperiode verkürzt, die viele Pflanzensamen zum Keimen, Pflanzen zum Knospen und Blühen und Winterschlaftiere für einen gesunden Jahreszyklus benötigen.

Es gibt einen Welleneffekt auf Ökosysteme

Die Aussicht auf Frost, nachdem eine Ernte bereits Blätter ausgetrieben, geblüht oder Früchte angesetzt hat, stellt Landwirte vor erhebliche Probleme. Der falsche Frühling 2007 beispielsweise traf Nutzpflanzen und Laubbäume im Mittleren Westen, Südosten und Mittelatlantik der USA besonders hart und verursachte Ernteschäden – insbesondere an Obstbäumen und Beerenobst –, die in North Carolina den Katastrophenfall ausriefen. Im Jahr 2012 wurden die Verluste an Obstbaumkulturen in Michigan aufgrund der falschen Frühlingsblüte und der Frostzyklen auf eine halbe Milliarde Dollar geschätzt.

Der Zeitpunkt der Blatt- und Blütenentwicklung hat Auswirkungen, die sich durch das gesamte Ökosystem ziehen, da diese Veränderungen den Fluss von Saft, Nektar und Nährstoffen in den Pflanzen anregen und so die Verfügbarkeit von Schutz und Nahrung für andere Organismen beeinflussen.

Ein falscher Frühling kann nicht nur Pflanzen schädigen, die früh austreiben, Blätter oder Blüten bilden, sondern auch anderen Arten und ganzen Ökosystemen. Der Zeitpunkt der Blatt- und Blütenentwicklung hat Auswirkungen, die sich auf das gesamte Ökosystem auswirken, da diese Veränderungen den Saft-, Nektar- und Nährstofffluss in den Pflanzen anregen und so die Verfügbarkeit von Schutz und Nahrung für andere Organismen beeinträchtigen. Dies kann schwerwiegende Folgen haben, insbesondere wenn Arten aus dem Winterschlaf erwachen oder während der Migration.

Weltweit wurde von einer Desynchronisation jahreszeitlicher Ereignisse berichtet – vom Südosten Amerikas bis nach Neuengland, von den Rocky Mountains bis zum tibetischen Hochland und in ganz Europa. Murmeltiere aus den Rocky Mountains sind aufgetaucht und haben ihre Nahrungspflanzen unter noch nicht vollständig geschmolzenem Schnee vergraben gefunden. Schmetterlinge in der kalifornischen Sierra Nevada haben sich in der vermeintlichen Frühlingswärme aus ihren Kokons geschlichen, nur um vom darauffolgenden Frost dahingerafft zu werden.

Eine Reihe falscher Frühlingsereignisse trug in den 1980er und 1990er Jahren zum Aussterben einer Population des Edith-Schachbrettfalters in der Sierra Nevada bei. Hohe Temperaturen führten zu einer Desynchronisierung des Schlüpfens der Schmetterlinge und der Blüte der Pflanzen, die ihnen als Nahrung dienen. Hitze und Feuchtigkeitsmangel führten zum Austrocknen der Pflanzen, wenn die Raupen sie als Nahrung benötigten.

Ein weiterer beunruhigender Effekt des falschen Frühlings ist die mögliche Schädigung von Pflanzen und Bäumen. Wenn ein falscher Frühlingsfrost die sommerliche Laubbedeckung der Bäume in weiten Teilen der Landschaft erheblich beeinträchtigt, wie es 2007 im Südosten der USA der Fall war, kann dies auch die Menge an Kohlenstoff und anderen Nährstoffen verringern, die die Bäume verarbeiten können. Dies kann die Bodengesundheit beeinträchtigen und auch die Gesundheit von Insekten und anderen Organismen gefährden, die auf den Nährstoffkreislauf der Pflanzen angewiesen sind.

Anthony Barnosky, Professor für Integrative Biologie an der University of California, Berkeley und Autor von Hitzschlag: Natur im Zeitalter der globalen Erwärmung – ein Buch aus dem Jahr 2009, das die Auswirkungen des Klimawandels auf verschiedene Arten in freier Wildbahn untersucht – erklärt, dass es beim Verständnis der Auswirkungen der globalen Erwärmung, einschließlich derjenigen im Zusammenhang mit dem Phänomen der falschen Quelle, wichtig sei, die Wechselwirkungen der verschiedenen betroffenen Arten zu berücksichtigen. „Es gibt viele komplexe Zusammenhänge, die wir genauer untersuchen müssen“, sagt er.

Versuch, frühere Federn einzustellen

„Die primäre Reaktion der Arten auf den Klimawandel besteht darin, sich in der Landschaft zu bewegen und zu versuchen, ihren Klimaraum zurückzuerobern“, erklärt Barnosky. Mit anderen Worten: Sie versuchen, Bedingungen zu finden, die denen der Orte ähneln, an denen sie zuvor gediehen sind. Tatsächlich berichtete Parmesan von der University of Texas in Austin 2013, dass eine Zusammenfassung zahlreicher weltweit in den letzten zehn Jahren durchgeführter Forschungsstudien zeigt, dass seit Anfang des 10. Jahrhunderts etwa die Hälfte aller untersuchten Arten ihre Verbreitungsgebiete auf der Suche nach kühleren Temperaturen näher an die Pole – zwischen etwa 1900 und 30 Kilometern – oder in höhere Höhen – bis zu 995 Meter – verlagert hat.

Aus Sicht der Lebensmittelproduktion versuchen Landwirte weltweit, sich auf die zunehmende Wahrscheinlichkeit von Fehlfrühlingen einzustellen, indem sie ihre Anbaumethoden so gestalten, dass sie sowohl der frühen Erwärmung als auch extremen Temperaturen und Feuchtigkeit Rechnung tragen, sagt Sharon Muzli Gourdji, Postdoktorandin für Energie und Umwelt an der Stanford University. Weizensorten werden auf Hitzeresistenz und andere mit dem Klimawandel einhergehende Variablen gezüchtet, um den steigenden Temperaturen in den tropischen Regionen Asiens, Afrikas und Südamerikas sowie den Herausforderungen der Erwärmung und extremen Variabilität auf der Nordhalbkugel standzuhalten. „Die Landwirte passen sich an“, sagt Parmesan.

Wilde Arten sind unter zunehmend unvorhersehbaren Umständen auf der Suche nach geeigneten Bedingungen für ihren gesamten Lebenszyklus. Doch wenn der Erfolg in einem bestimmten Lebensstadium von einem stetigen Übergang von den Bedingungen einer Jahreszeit zur nächsten abhängt – ein Prozess, der durch den falschen Frühling unterbrochen wird –, geraten viele Arten nun in Schwierigkeiten. „Die Phänologie könnte ein wirklich großes Problem darstellen“, sagt Barnosky.

Unter den Wissenschaftlern, die sich mit dem Klimawandel befassen, herrscht Einigkeit darüber, dass uns die durch die Zunahme der Treibhausgase verursachten Störungen der als normal geltenden saisonalen Temperatur- und Niederschlagsmuster noch eine ganze Weile erhalten bleiben werden.

Laut Parmesan gibt es „noch keine Hinweise auf evolutionäre Veränderungen, die auf eine Anpassung von Arten an extreme Temperaturschwankungen schließen lassen“, obwohl einige Arten möglicherweise bereits mit solchen Extremen umgehen können. Manche Arten reagieren auf diese Veränderungen oder passen sich ihnen an, erklärt sie, aber das bedeute nicht unbedingt eine evolutionäre Anpassung. Weltzin vom US-amerikanischen National Phenology Network verwendet den Begriff „Anpassung“.

Wissenschaftler, die den Klimawandel erforschen, sind sich einig, dass die durch die Zunahme von Treibhausgasen verursachten Störungen der bisher als normal geltenden saisonalen Temperatur- und Niederschlagsmuster noch einige Zeit anhalten werden. Selbst bei einem drastischen Rückgang dieser Emissionen weltweit würden die aktuellen Werte in der Atmosphäre die globalen Klimamuster noch jahrelang beeinflussen. Vor diesem Hintergrund dürften auch frühe und unvorhergesehene Frühlinge zu einem immer häufigeren Phänomen werden. Daher werden Wissenschaftler als Nächstes nicht nur mehr darüber erfahren, wie Arten auf diese Ereignisse reagieren, sondern auch, wie man sie vorhersagen kann.

Zwar kann die Vorhersage falscher Quellen Wildtieren nicht in gleicher Weise helfen wie der Landwirtschaft – und auch nicht die Ursachen des Problems lösen. Sie könnte aber den Weg zu Schutzmaßnahmen weisen, die zum Schutz einiger gefährdeter Arten beitragen könnten. Parmesan sagte über die Anpassungsstrategien der Landwirte: „Es kann sehr wichtig sein, das richtig zu machen.“

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf ENSIA

Über den Autor

Elizabeth Grossman ist eine unabhängige Journalistin und Autorin, die sich auf Umwelt- und Wissenschaftsfragen spezialisiert hat. Sie ist die Autorin von Chasing Molecules, High-Tech-Müll, Wasserscheide und andere Bücher. Ihre Arbeit wurde auch in einer Vielzahl von Publikationen erschienen, darunter Wissenschaftlicher Amerikaner, Yale e360, die Washington Post, TheAtlantic.com, Salon, Die Nation, und Mutter Jones. Die gebürtige New Yorkerin hat einen Bachelor-Abschluss in Literaturwissenschaften von der Yale University. Sie lebt nur eine Gehminute vom Willamette River in Portland, Oregon, entfernt. Wenn sie nicht gerade schreibt, erkundet sie die Umgebung – beim Wandern, Campen, Paddeln, Skizzieren und Vogelbeobachten.

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