Kommt der Frühling immer früher?



 

Blütenpflanzen als Bioindikatoren für den Klimawandel

Phänologische Untersuchungen zeigen zur Zeit einen klaren Trend auf wärmere Bedingungen im späten Winter im Übergang zum Frühjahr.


 

In unseren temperierten (gemäßigten) Breiten mit ihrem Wechsel von Sommer und Winter zeigen Pflanzen einen an diesen Rhythmus angepassten typischen Lebenszyklus. Dieser Zyklus wird sowohl genetisch als auch durch die kurzzeitige Variation von Klima und Wetterverhältnissen gesteuert. Schon die Samenkeimung hängt von klimatischen Vorbedingungen (Licht, Wärme, Feuchtigkeit) ab. Auffällige Erscheinungen sind das Austreiben der Blätter, das Blühen und Fruchten. Die beginnende Alterung bzw. die herbstlichen Abbauprozesse werden durch Blattverfärbung und Blattfall erkennbar. In der kalten Jahreszeit herrscht bei vielen Pflanzen eine Ruheperiode. Solche Lebenszyklen, die u.a. von der Pflanzenphänologie untersucht werden, sind Schlüsselfaktoren für das Verstehen von Pflanzenpopulationen, Pflanzengemeinschaften und ganzen Ökosystemen.

Die relativ einfach erkennbaren, zeitlich einander ablösenden phänologischen Phasen im Jahresverlauf können als Reaktionen auf bestimmte Umweltfaktoren, wie beispielsweise Klimabedingungen, interpretiert werden. Sie lassen sich daher in verschiedenen Bereichen gut als Bioindikatoren zur Feststellung von Umweltveränderungen (Biomonitoring) verwenden, erläutert Prof. Hartmut Dierschke vom Albrecht-von-Haller-Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität Göttingen. Der Botaniker hat ein System entwickelt, nach dem die Vegetationsperiode in verschiedene Entwicklungsphasen eingeteilt wird, denen sich wiederum bestimmte Gruppen von Blütenpflanzen zuordnen lassen.

Lange Versuchsreihen notwendig

Dierschke begann bereits 1981 in der Nähe von Göttingen im Rahmen eines größeren Projektes des Forschungszentrums Waldökosysteme mit der Aufnahme von phänologischen Daten auf permanenten Untersuchungsflächen in Kalkbuchenwäldern, die zu den artenreichsten und abwechslungsreichsten Wäldern Mitteleuropas gehören. Die Untersuchungen haben mit parallelen Beobachtungen in anderen Wäldern und mit Literaturvergleichen zu einer allgemeinen Gliederung der Vegetationsperiode in 9 (mit der winterlichen Ruhezeit 10) Entwicklungsphasen geführt. Es hat sich gezeigt, dass für jede Phase eine recht konstante Artengruppe von Bäumen, Sträuchern und Kräutern charakteristisch ist. Solche phänologischen Untersuchungen sind übrigens auch für Hobbybotaniker eine reizvolle, ohne jegliche Hilfsmittel durchführbare Beschäftigung, die den Blick für die feinen Abläufe in der Natur verstärken kann. Für interessierte Laien, die etwas Ausdauer mitbringen, ist diese Form des Biomonitoring eine leicht zugängliche Methode. So hat der Deutsche Wetterdienst seit langem ein weites Beobachtungsnetz ehrenamtlicher Beobachter, für die ein Katalog phänologischer Erscheinungen vorgegeben ist.

Für die Aufstellung phänologischer Pflanzengruppen hat sich insbesondere der Beginn der Blüte bis zur Vollblüte als taugliches Kriterium erwiesen. Aus verschiedenen Untersuchungen ist bekannt, dass blühende Arten sogenannte saisonale Spitzen oder Blühwellen zeigen. Die Blühdauer kann dabei sehr unterschiedlich sein: manche Arten blühen nur wenige Tage, andere über Monate hinweg. Auffällig ist der relativ synchrone Start der Blüte bis zum Blühoptimum in den einzelnen Phasen, obwohl sich jede Pflanze mehr oder weniger individuell entwickelt. Nicht synchron ist dagegen das Blühende; der Beginn einer neuen Blühwelle überlappt die vorausgegangene.

Blütenoptimum im Juli

Untersuchungen über viele Jahre und Vergleiche mit Daten aus der Literatur zeigen ähnliche Sequenzen von Phänophasen nicht nur in Wäldern, sondern innerhalb fast der gesamten Vegetation Mitteleuropas. Bis zum jetzigen Zeitpunkt konnte Dierschke über 1500 Arten Mitteleuropas, also einen großen Teil unserer Flora, in eine der neun phänologischen Gruppen einordnen. Jede Gruppe kennzeichnet eine Phase, die jeweils nach zwei bezeichnenden Arten benannt ist. So gibt es im Vorfrühling die Hasel-Märzbecher-Phase (1) mit einer Gruppe von bereits 39 Arten. Der richtige Frühling beginnt mit der Spitzahorn-Anemonen-Phase (2) Ende März bis Anfang April (in höheren Lagen später), in der bereits insgesamt 84 Arten mit der Blüte beginnen. Die höchste Zahl an Waldpflanzen blüht im Mai in der Ebereschen-Waldmeister-Phase (5) mit über 60 Arten. Später herrschen Freilandpflanzen vor, wenn z.B. die artenreichen Wiesen, Magerrasen, Wegböschungen u.a. ihre Blüten entfalten. So gibt es in der Clematis-Waldlabkraut-Phase (8) im Juli, die mit 422 Pflanzen überhaupt die Höchstzahl erreicht, nur noch etwa 40 blühende Arten im Walde.

Wichtige Informationen für Klimaforscher

Klimaforschern bieten die Reaktionen der Pflanzen auf Temperaturbedingungen wichtige Informationen, nicht zuletzt, da globale Klimaveränderungen und ihre Konsequenzen für Natur und Menschheit in der aktuellen Diskussion stehen. Erfasst man jährlich auf festgelegten Flächen die phänologische Entwicklung, kann man von Jahr zu Jahr gewisse zeitliche Veränderungen von Beginn und Andauer einzelner Phänophasen feststellen, die mit klimatischen Variationen zusammenhängen.

Solche Untersuchungen zeigen zur Zeit einen klaren Trend auf wärmere Bedingungen im späten Winter im Übergang zum Frühjahr seit 1989/90, wobei nicht klar ist, ob es sich um eine kurze klimatische Fluktuation oder um den Beginn eines langfristigen Klimawandels handelt. In diesem Jahr hat sich z.B. der Beginn der ersten Phase wegen des langanhaltend kalten Februars gegenüber den Vorjahren um drei bis vier Wochen verzögert. Über die genauen Ursachen der vor allem temperaturgesteuerten, gesetzmäßig ablaufenden phänologischen Entwicklung der Blütenpflanzen ist noch relativ wenig bekannt. Hier sieht Prof. Dierschke weiteren Forschungsbedarf, z.B. im Bereich der Pflanzenphysiologie und -ökologie, auch im Bereich der Populationsgenetik. Ein internationales Netz von permanenten Versuchsflächen in vergleichbaren Pflanzengesellschaften könnte aber auch heute schon eine effiziente Basis für ein Klimamonitoring der Zukunft sein.

Verena Sohns

Kontakt:
Dr. Verena Sohns
Forschungszentrum Waldökosysteme
Universität Göttingen
Büsgenweg 2
37077 Göttingen
Tel.: 0551-393509
Fax: 0551-399762

Prof. Dr. Hartmut Dierschke
Abt. Vegetationskunde und Populationsbiologie
Albrecht-von-Haller-Institut für Pflanzenwissenschaften
Universität Göttingen
Wilhelm-Weber-Str.2
37073 Göttingen
Email: hdiersc@gwdg.de


 

[Zurück zum Anfang][Zurück zur Homepage]