Die Arktis wird grüner

Die Arktisregion nimmt zwar nur etwa 5 % der weltweiten Landfläche ein, ist jedoch ein riesiger Kohlenstoff- und Methanspeicher und spielt eine wichtige Rolle im globalen Klimasystem. In den vergangenen 50 Jahren hat sich die Erwärmung in der Arktis beschleunigt, was dazu geführt hat, dass die ursprünglich niedrig gelegene Tundravegetation dort höher zu wachsen beginnt, was die Ökosystemfunktionen in der Region erheblich beeinträchtigen wird. Kürzlich enthüllte eine neue Studie chinesischer Wissenschaftler den Ursprung und den Entstehungsprozess der arktischen Flora, was zum Schutz der polaren Artenvielfalt beitragen wird. Die entsprechenden Ergebnisse wurden kürzlich online in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Es war einst ein üppiger und grüner Ort

Die Arktis liegt in hohen Breitengraden und ist eine extrem kalte und gefrorene Region. Doch in der Geschichte der Erde war es einst ein warmer und feuchter Ort. Geologische und paläontologische Untersuchungen zeigen, dass das arktische Klima vor 66 Millionen Jahren warm und feucht war, mit üppigen Wäldern und Pflanzen aus tropischen und subtropischen Familien wie Lorbeergewächsen, Myrtengewächsen und Steineibengewächsen. In den Gesteinsschichten finden sich zahlreiche Pflanzenfossilien und es wurden auch Kohlevorkommen gefunden, was die feuchten Klimaeigenschaften der Arktis zu dieser Zeit eindeutig beweist.

Als die globalen Temperaturen seit dem späten Paläogen des Känozoikums sanken, bildete sich schließlich die arktische Eisdecke und die Vegetation entwickelte sich von Wäldern zur heutigen Tundravegetation. Niedrige Pflanzen wie Arktische Weide, Purpur-Steinbrech und Feenbaum wachsen auf dem Boden, während Steinbrechbüschel und Stängelloses Fliegenkraut in Büscheln oder Matten wachsen. Dies sind alles Möglichkeiten für Pflanzen, sich an die Umwelt anzupassen.

Durch umfassende Forschungen an 32 Angiospermengruppen haben chinesische Wissenschaftler herausgefunden, dass die Bestandteile der modernen arktischen Flora bis ins frühe Spätmiozän zurückverfolgt werden können. Seitdem hat die Vielfalt gebietsfremder und einheimischer Arten an der Wende vom Pliozän zum Pleistozän rasch zugenommen, ist seit dem glazialen Maximum im Mittelpleistozän jedoch stark zurückgegangen. Die arktische Vegetation hat mehrere Höhen und Tiefen durchgemacht und sich zur heutigen Tundravegetation entwickelt.

Niedrig wachsende Vegetation wächst höher und grüner

Aufgrund des globalen Treibhauseffekts ist die ursprünglich sehr niedrige Tundravegetation der Arktis mit der Erwärmung der lokalen Region in die Höhe gewachsen. Nicht nur die ursprünglichen Pflanzen wachsen höher, sondern auch die neu eindringenden Pflanzen werden größer.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass höhere Pflanzen leichter mehr Schnee „einfangen“ können, was zur Isolierung des Bodens unter den Pflanzen beiträgt, sodass der Boden im Winter länger gefriert und somit mehr Möglichkeiten hat, mehr Kohlenstoff freizusetzen.

Die Zunahme der Vegetationshöhe findet nicht nur an einigen Stellen in der Arktis statt, sondern erstreckt sich über die gesamte Tundra. Wenn die Höhe der Pflanzen weiterhin mit der gegenwärtigen Geschwindigkeit zunimmt, könnte die Höhe der Pflanzengemeinschaften bis zum Ende des Jahrhunderts um 20 bis 60 Prozent zunehmen.

Die Wissenschaftler stellten außerdem fest, dass die arktische Landoberfläche eine Tendenz zu früherer Schneeschmelze und zunehmender Grünheit der Vegetation aufwies und dass sich auch die Grünheit der arktischen Vegetation und der Sommerwärmeindex synchron änderten. Zwischen 2002 und 2021 hat die Grünfläche von 77,4 % der arktischen Kontinentalfläche zugenommen, etwa 5,5 Millionen Quadratkilometer, was der Fläche des gesamten Amazonas-Regenwalds entspricht.

Die zunehmende Grünfärbung der arktischen Vegetation ist hauptsächlich auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen. Die fünf Jahre mit den höchsten Werten lagen alle nach 2017, und die Tendenz zur „Ergrünung“ der Vegetation nimmt zu.

Feuchtgebiete und Sümpfe könnten sich ausdehnen

Derzeit sind 30 bis 50 % des weltweiten „Bodenkohlenstoffs“ im Permafrost der nördlichen Hemisphäre gebunden. Jedes durch den Klimawandel verursachte Ungleichgewicht im Ökosystem führt direkt zur Freisetzung großer Mengen Kohlendioxid und Methan. Daher zeigt die Arktis derzeit einen allmählichen Erwärmungstrend.

Die Erwärmung beschleunigt den Kohlenstoffkreislauf und die Arktis könnte in Zukunft kein riesiges Eisfeld mehr sein. Darüber hinaus wirkt sich die Beschleunigung des Kohlenstoffkreislaufs auch auf die Pflanzenbedeckungsfläche aus und führt dazu, dass sich einige Organismen schneller in angrenzende Gebiete ausbreiten, was eine Kette ökologischer Reaktionen auslöst.

Die Forschung der Wissenschaftler zeigt, dass die Vielfalt der arktischen Angiospermen aus mehreren biogeografischen Regionen stammt, dass jedoch etwa 54 % der eingewanderten Arten aus dem Westen Nordamerikas kommen und dass ihre Migrationsdynamik sich durch die gesamte Evolutionsgeschichte der arktischen Flora zieht, was darauf hindeutet, dass es möglicherweise einen langfristigen biologischen Ausbreitungskorridor zwischen der Arktis und dem Westen Nordamerikas gibt. Es liegt auf der Hand, dass die derzeitige großflächige „Ergrünung“ der Vegetation in der Arktis tiefgreifende Auswirkungen auf die Funktionsfähigkeit der Ökosysteme in der Region haben und sich auf die Migration und Verbreitung der Wildtiere auswirken wird.

Erhebliche Veränderungen der arktischen Vegetation werden den Klimawandel in der Arktis und weltweit auch verschärfen. Heute führen steigende Temperaturen dazu, dass der arktische Permafrost zu schmelzen beginnt und das bei der Zersetzung freigesetzte Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangt, was den Treibhauseffekt immer stärker verschärft.

Zudem wird der Permafrost in der Arktis allmählich verschwinden, wodurch die Böden durchfeuchtet werden oder sich Feuchtgebiete und Sümpfe ausdehnen. In diesen Gebieten kommen häufig Moose und krautige Pflanzen vor und die Feuchtgebiete werden zum Lebensraum für einige Wasserpflanzen und Wasserorganismen.

Veränderungen der arktischen Vegetation gelten als „Zeiger“ und „zerstörungsfreier Sensor“ für den globalen Klimawandel. Die Erforschung der Veränderungen und Trends der arktischen Vegetation wird das menschliche Verständnis des globalen Kohlenstoffkreislaufs und der Klimaentwicklung vertiefen und auch zu einem besseren Verständnis der weitreichenden Auswirkungen der Veränderungen der arktischen Artenvielfalt führen.

(Der Autor ist Forscher am Nanjing Institute of Geology and Paleontology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und ehrenamtlicher Kurator des Nanjing Paleontological Museum.)