Die Farbe der Erde verändert sich, und das ist keine gute Sache …

Vor einigen Tagen sagten viele Internetnutzer, dass sie das Gefühl hätten, dass die roten Blätter dieses Jahr später erschienen als in den Vorjahren. Zufälligerweise blieben die Eichenwälder im englischen Southamptonshire laut BBC in diesem Jahr länger grün als in den Vorjahren und scheinen im Vergleich zu der Zeit, als die schönen roten und gelben Farben in der Vergangenheit erschienen, um etwa zwei Wochen verspätet zu sein.

Zahlreiche Studien haben bestätigt, dass der Klimawandel nicht nur den Zeitpunkt des Blattwechsels und des Laubfalls beeinflusst, sondern auch die Farbe der Blätter, was wiederum das verändert, was wir als „Herbstfarben“ wahrnehmen. Darüber hinaus haben aktuelle Studien gezeigt, dass der Klimawandel die Farbe der Erde in größerem Maßstab verändert : Die Ozeane und die Antarktis färben sich mit alarmierender Geschwindigkeit grün.

Die Herbstfarben haben sich verändert

In einem 2023 in Landscape Ecology veröffentlichten Artikel kombinierten Forscher in den Vereinigten Staaten Fernerkundungsdaten mit Dokumentenaufzeichnungen, um den Zustand der Herbstfärbung im Acadia-Nationalpark von 1950 bis 2021 zu analysieren. Sie fanden heraus, dass die Herbstfärbung heute etwa neun Tage später ihren Höhepunkt erreicht, also fast zwei Wochen, als 1950 . Auf Grundlage künftiger Klimaprognosen gehen Forscher davon aus, dass bis 2060 die beste Zeit, um das Herbstlaub im Acadia-Nationalpark zu sehen, wahrscheinlich zwischen dem 30. Oktober und dem 2. November liegen wird.

Höhepunkt der Herbstlaubsaison von 1950 bis 2021 (Bildquelle: Originalartikel)

Welche Faktoren verursachen also die Veränderung des Laubfallzeitpunkts? Forscher gehen davon aus, dass sowohl die Temperatur als auch der Niederschlag den Zeitpunkt des Laubfalls beeinflussen . So sind beispielsweise die durchschnittlichen Minimal- und Maximaltemperaturen im Acadia-Nationalpark seit 1950 um mehr als 1 °C gestiegen; die Zahl der warmen Nächte hat im Durchschnitt um 26 Tage pro Jahr zugenommen, und die Zahl der warmen Tage hat im Durchschnitt um 17 Tage pro Jahr zugenommen; und die Zahl der Tage mit „Sintflutartigen Regenfällen“ hat um durchschnittlich 4 Tage pro Jahr zugenommen. Dies alles kann mit dem verzögerten Laubfall zusammenhängen. Eine entsprechende Studie, die 2022 in Nature Climate Change veröffentlicht wurde, zeigte auch, dass es zu einer vorzeitigen Blattalterung kommen kann, wenn der Klimawandel Dürre statt erhöhter Niederschläge mit sich bringt.

Eine weitere Studie, die 2023 in Science veröffentlicht wurde, zeigte, dass der Zeitpunkt der Blattalterung nicht nur von Faktoren wie der Temperatur beeinflusst wird, sondern auch von der Länge des Tageslichts und der Photosynthese im frühen Blattwachstum.

Die Studie zeigt, dass die Klimaerwärmung zwei gegensätzliche Auswirkungen auf den Zeitpunkt des Laubfalls haben kann. Wenn die Temperaturen im Frühling wärmer sind , sprießen die Blätter früher und Wachstum und Entwicklung werden beschleunigt. Im Herbst beginnen solche Blätter zu altern und fallen früher ab. Bei jedem Temperaturanstieg um 1 °C verschiebt sich der Beginn der Blattalterung um durchschnittlich 1,9 Tage nach vorne. Im Gegenteil: Wenn die Temperatur im Herbst höher ist, verlangsamt sich die Alterung der Blätter und der Zeitpunkt des Blattfalls verzögert sich. Bei jedem Temperaturanstieg um 1 °C verzögert sich der Prozess der Blattalterung um durchschnittlich 2,6 Tage.

Höhere Temperaturen vor der Sommersonnenwende führen dazu, dass die Blätter vorzeitig zu altern beginnen. Höhere Temperaturen nach der Sommersonnenwende verlangsamen den Alterungsprozess der Blätter und verzögern so den Zeitpunkt des Blattfalls. (Bildquelle: Originalarbeit)

Neben dem Zeitpunkt des Laubfalls wird der Klimawandel auch die Farbe der Herbstblätter beeinflussen. Blätter enthalten eine Vielzahl von Pigmenten, neben Chlorophyll sind die häufigsten unter ihnen Carotinoide und Anthocyane . Bevor die Blätter zu altern beginnen, wird in den Blättern ständig Chlorophyll synthetisiert und abgebaut, wobei der Chlorophyllspiegel auf einem sehr hohen Niveau gehalten wird. Obwohl die Blätter zu diesem Zeitpunkt Carotinoide enthalten, sehen sie daher immer noch grün aus. Doch im Herbst steigt der Anthocyangehalt in den Blättern stark an, der Chlorophyllgehalt sinkt, der Carotinoidgehalt bleibt im Wesentlichen stabil und die Blätter beginnen, verschiedene Farben anzunehmen.

Viele Faktoren können die Synthese von Anthocyanen beeinflussen. Anthocyanin ist ein Molekül, das Pflanzen in großen Mengen synthetisieren, wenn sie starkem Licht ausgesetzt sind und einen hohen Zuckergehalt in ihrem Körper aufweisen. Aus diesem Grund haben reife Früchte tendenziell eine hellere Farbe. Wenn der Tag warm und sonnig ist, synthetisieren die Blätter große Mengen Zucker, und wenn die Nacht ebenfalls kühl ist, bleibt der Zucker in den Blättern und fördert die Synthese von Anthocyanen. Unter diesen Bedingungen neigen die Blätter im Herbst dazu, heller und rötlicher zu sein. Der Klimawandel führt nun dazu, dass die Nächte wärmer werden und die Blätter im Herbst trüber werden.

Der Ozean ist grün

Für die Erde ist die Veränderung der Farbe der Herbstblätter jedoch möglicherweise keine große Sache. Schließlich wirft nicht jede Baumart überall ihr Laub ab und die Laubwechselzeit nimmt nur einen kleinen Teil des Jahres ein. Zahlreiche Studien haben jedoch gezeigt, dass sich die Farbe des Ozeans mit alarmierender Geschwindigkeit verändert. Grundlage dafür sind Daten, die von Satelliten aus dem Weltraum erfasst werden.

In einem 2023 in Nature veröffentlichten Artikel analysierten Forscher Daten, die in den letzten 20 Jahren von Moderate Resolution Imaging Spectrometers auf Satelliten gesammelt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass 40 % der Oberflächenmeere der Welt schnell eine grüne Farbe annehmen. Besonders in tropischen Gewässern in Äquatornähe ist die Begrünungsrate besonders hoch. Dieses Phänomen schockierte die Wissenschaftler, denn obwohl sie zuvor erwartet hatten, dass der Ozean allmählich grün wird, hätten sie nie gedacht, dass es so schnell passieren würde. Sie dachten, es würde 40 Jahre oder sogar länger dauern.

Messungen der Meeresfarbe vom Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer des Satelliten (Bildnachweis: NASA und Joshua Stevens, unter Verwendung von Landsat-Daten des US Geological Survey und MODIS-Daten von LANCE/EOSDIS Rapid Response)

Die Farbe des Ozeans hat viel mit dem darin enthaltenen Phytoplankton und den Algen zu tun. Das in diesen Organismen reichhaltige Chlorophyll lässt sie grün erscheinen. Die Forscher vermuten, dass die Begrünung der Ozeane auf eine veränderte Nährstoffverteilung im Meer zurückzuführen sein könnte. Der Klimawandel führt beispielsweise dazu, dass sich die Meeresoberfläche erwärmt und sich Schichten im Meer bilden. Der Stoffaustausch zwischen den Tiefen- und Oberflächenschichten nimmt ab, und Nährstoffe können schlechter aus der Tiefe an die Oberfläche gelangen. Unter nährstoffarmen Bedingungen können kleinere Phytoplanktonarten und Algen möglicherweise besser überleben als andere Phytoplanktonarten, was zu einer Veränderung der Meeresfarbe führen könnte.

Auch die Antarktis ist grün

Außer im Ozean sind die Farbveränderungen auch in der Antarktis sehr deutlich zu erkennen. Eine im Oktober dieses Jahres in Nature Geoscience veröffentlichte Studie zeigte, dass Satellitenbeobachtungen zeigten, dass die Antarktische Halbinsel aufgrund der Klimaerwärmung in den letzten Jahrzehnten ein allgemeines Begrünungsphänomen erlebt hat: Von 1986 bis 2021 hat sich die Vegetationsbedeckungsfläche der Antarktischen Halbinsel (einschließlich Moose, Flechten, Lebermoose und Algen) von 0,863 Quadratkilometern auf 11,947 Quadratkilometer vergrößert, was einer Zunahme um fast das 14-fache in 35 Jahren entspricht. Darüber hinaus wird die Ökologisierung immer schneller vorangetrieben; nach 2016 lag die Ökologisierungsrate um 30 % höher als zuvor.

Die Begrünung der Antarktischen Halbinsel (Bildquelle: Originalartikel)

Die Temperaturen auf der Antarktischen Halbinsel sind seit 1950 um fast 3 °C gestiegen. Obwohl die Vegetation auf der Antarktischen Halbinsel größtenteils aus Moos besteht, gehen Forscher davon aus, dass die Ausbreitung des Mooses auch zu einer Zunahme des Oberflächenbodens der Antarktischen Halbinsel führen wird, was die Grundlage für das Überleben anderer Vegetation legen könnte. Noch beunruhigender ist die Tatsache, dass die einheimischen Pflanzen hier in einer relativ stabilen extremen Umgebung leben und es für sie schwierig werden könnte, die Konkurrenz zu überleben, wenn andere Arten eindringen . Infolgedessen wird die fragile Antarktis möglicherweise nie wieder dieselbe sein.

Der Klimawandel verändert die Ökosysteme der Erde. Das Verblassen der Herbstblätter, das Ergrünen der Ozeane und die Ausbreitung der Vegetation in der Antarktis mögen unbedeutend erscheinen, doch sie verkörpern die weitreichenderen Auswirkungen des Klimawandels auf die Natur. Die uns vertrauten „Herbstfarben“ werden möglicherweise nicht mehr existieren und durch eine allmählich grüner werdende Erde ersetzt. Angesichts dieser Realität ist es vielleicht noch wichtiger, die Natur wertzuschätzen und gleichzeitig ihre Schönheit und Zerbrechlichkeit zu bewahren und aktiv zu schützen. Der Klimawandel ist keine ferne Zukunft, sondern eine Gegenwart, der wir nicht ausweichen können.

Verweise

[1]https://www.bbc.com/news/articles/cx2ng2x81ndo

[2]https://link.springer.com/article/10.1007/s10980-023-01703-0

[3]https://www.nature.com/articles/s41558-022-01464-9

[4]https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf5098

[5]https://www.fs.usda.gov/visit/fall-colors/science-of-fall-colors

[6]https://www.climatecentral.org/climate-matters/fall-foliage-and-climate-change

[7]https://www.nature.com/articles/s41586-023-06321-z

[8]https://www.nature.com/articles/d41586-023-02262-9

[9]https://www.nature.com/articles/s41561-024-01564-5

[10]https://www.nature.com/articles/d41586-024-03219-2

Planung und Produktion

Quelle: Global Science (ID: huanqiukexue)

Autor: Huang Yujia

Herausgeber: Yang Yaping

Korrekturgelesen von Xu Lai und Lin Lin