Steigende Temperaturen und zunehmende Dürreperioden verändern Lebensbedingungen von Tieren und Pflanzen. Nahrungsketten brechen zusammen und Arten sterben aus – mit Folgen für das gesamte Ökosystem. „Der Klimawandel führt dazu, dass Populationen zurückgehen und Tierarten im Extremfall aussterben“, sagt Professorin Dr. Caroline Müller von der Universität Bielefeld. Die Wissenschaftlerin leitet die Arbeitsgruppe Chemische Ökologie an der Fakultät für Biologie. „Studien zeigen, dass bei einer Erderwärmung von 1,5 Grad das Aussterberisiko von Tieren und Pflanzen um 4 Prozent steigt – bei einer Erwärmung von 3 Grad aber schon auf 26 Prozent.“
Manche Tierarten bedroht die globale Erwärmung unmittelbar. Zum Beispiel Meeresschildkröten: Weil die Bruttemperatur bei ihnen beeinflusst, welches Geschlecht ein Embryo entwickelt, schlüpfen zunehmend nur noch weibliche Tiere. Dadurch können sich Meeresschildkröten nicht mehr so gut fortpflanzen und die Populationen schrumpfen. Oder Fische in der Nord- und Ostsee wie der Kabeljau: Da die Gewässer wärmer werden, laichen sie früher im Jahr – zu dieser Zeit ist das Nahrungsangebot jedoch schlechter und mehr Larven verhungern.
© Universität Bielefeld/S. Jonek
Die Natur verliert ihren Rhythmus
Der Klimawandel hat Folgen für das gesamte Ökosystem. Steigende Temperaturen sorgen dafür, dass die zeitlichen Abläufe der Natur aus dem Takt geraten – wie im Fall der Fische, die zu früh laichen. Ähnliche Phänomene lassen sich auch bei anderen Arten beobachten: Manche Zugvögel kommen zum Beispiel früher in ihren Brutgebieten an, wodurch die Küken nicht das richtige Nahrungsangebot zur Verfügung haben. Einige Pflanzenarten passen sich schneller an die veränderte Umwelt an als die Tiere, die sie als Futter nutzen. „Viele Pflanzen blühen mittlerweile deutlich früher, etwa die Hasel“, sagt Müller. „Auch andere Pflanzenarten sind bereits früher verblüht. Das hat Konsequenzen für Insekten, die sich von den Blüten ernähren, wie beispielsweise Schmetterlinge. Insekten sind wiederum Nahrung für Singvögel – auch deren Bestand geht immer weiter zurück.“
Viele Insekten sind direkt von Klimaveränderungen betroffen, wie zum Beispiel Hummeln, die nur schlecht mit extremen Hitzeperioden zurechtkommen. Zudem machen ihnen andere Faktoren zu schaffen: Asphaltierte Flächen sowie landwirtschaftliche Monokulturen tragen dazu bei, dass Insekten kaum noch Nahrung und Lebensraum finden.
Müller untersucht Auswirkungen des Klimawandels auf Insekten und Pflanzen
Caroline Müller erforscht mit ihrer Bielefelder Arbeitsgruppe, welche Effekte solche menschengemachten Faktoren auf Insekten haben. Die Wissenschaftler*innen betrachten zum Beispiel den Einfluss von Pestiziden auf den Meerrettichblattkäfer. „Pestizide schädigen diverse Insektenarten, nicht nur die Schadinsekten, und haben auch in nichttödlichen Dosen drastische Auswirkungen“, sagt Müller. „Unsere Untersuchungen zeigen, dass sich die Larven langsamer entwickeln und die Käfer schlechter fortpflanzen. Zudem beeinflussen die Pestizide die chemische Kommunikation und damit das Verhalten der Blattkäfer“, sagt Müller.
Am Beispiel von Weizen untersuchen die Biolog*innen, wie sich extremer Trockenstress und anschließende Vernässung auf das Zusammenspiel von Pflanzen und Insekten auswirken. Die Experimente zeigen: Durch solche Extremwetterereignisse, wie sie auch der Klimawandel produziert, verändert sich der Stoffwechsel der Pflanze. Das hat zur Folge, dass sich manche Insektenarten, die sich von diesen Pflanzen ernähren, schlechter entwickeln.
Der Klimawandel führt zudem dazu, dass sich bestimmte Arten in neuen Gebieten ausbreiten und dort heimische Arten verdrängen. Müller erforscht mit ihrem Team die chemischen Eigenschaften von invasiven Pflanzen. „Uns interessiert, warum invasive Pflanzen dominant werden. Für einige Arten ist möglicherweise eine hohe Chemodiversität vorteilhaft: Wenn sich das chemische Profil von Pflanze zu Pflanze stark unterscheidet, können sich Fressfeinde schlechter daran anpassen und die Pflanzenart ist durch solche individuellen Unterschiede konkurrenzstärker“, sagt Müller.
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Diversität hängt mit Individualität zusammen
Caroline Müller leitet die Forschungsgruppe „Ökologie und Evolution intraspezifischer Chemodiversität von Pflanzen“, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird. „Eine höhere Diversität innerhalb einer Tier- oder Pflanzenart ist von Vorteil für ihr Überleben in einem Ökosystem“, sagt Müller. „Diversität hängt dabei eng mit Individualität zusammen: Je mehr individuelle Unterschiede innerhalb einer Art auftreten, desto diverser ist sie.“
Wie sich veränderte Klima- und Umweltbedingungen auf die chemischen Eigenschaften von Individuen auswirken, untersucht Müller im Verbundprojekt „Individualisierung in sich ändernden Umwelten“ (InChangE). Das Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes NRW fördert das Projekt.
Individualisierung beschäftigt Müller zudem im Transregio-Sonderforschungsbereich NC3 (SFB/TRR 212), dort leitet sie ein Teilprojekt zur individuellen Nischenanpassung. Für InChangE und NC3 arbeiten Wissenschaftler*innen der Universitäten Münster und Bielefeld zusammen. „Das Spannende ist, dass in diesen Projekten nicht nur Biolog*innen beteiligt sind, sondern auch Psycholog*innen, Philosoph*innen oder Mediziner*innen – das eröffnet ganz neue Denkweisen“, sagt Caroline Müller.
