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Der Klimawandel stellt Pflanzen und Tiere vor Herausforderungen

In den Rocky Mountains hat der Klimawandel in den letzten 30 Jahren die Sommertemperaturen um 0,72 F pro Jahrzehnt erhöht, während der Schnee im Frühjahr drei bis fünf Tage früher schmilzt., Wildblumen blühen einige Tage früher, wobei die Spitzenblüte auch früher auftritt. Niemand weiß, was dies letztendlich für Bestäuber bedeuten könnte. In Australien zwingen wärmere Winter Berg Pygmy Possums früher aus dem Winterschlaf als ihre Beute, die Bogong Motte, so viele verhungern zu Tode. In Europa gebären Rehe, deren Fruchtbarkeit durch die Länge der Tage ausgelöst wird, nach den ersten Blüten, die früher als in der Vergangenheit blühen. Die Nichtübereinstimmung von 36 Tagen zwischen den Geburtszeiten und der Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln führt zu einem Rückgang der Fitness der Hirschpopulation.,

Einer Studie zufolge kommen Frühling, Sommer, Herbst und Winter in den gemäßigten Zonen durchschnittlich 1,7 Tage früher an als vor 1950. Die US Environmental Protection Agency berichtet, dass die Durchschnittstemperaturen in den USA um 0,14 F pro Jahrzehnt gestiegen sind, und weltweit war das Jahrzehnt von 2001 bis 2010 das wärmste seit Beginn der Messungen. Das sich verändernde Klima mit seinem extremeren Wetter wirkt sich bereits auf viele Pflanzen-und Tierarten aus und stört das Funktionieren des Ökosystems.,

Das Intergovernmental Panel on Climate Change schätzt, dass 20 bis 30 Prozent der untersuchten Pflanzen und Tiere vom Aussterben bedroht sein könnten, wenn die durchschnittlichen globalen Temperaturen bis 2100 das projizierte Niveau erreichen. Die Evolution müsste 10.000 Mal schneller stattfinden als normalerweise, damit sich die meisten Arten anpassen und das Aussterben vermeiden können.

Eine Studie aus dem Jahr 2011 ergab, dass Arten als Reaktion auf erwärmende Temperaturen mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 36 Fuß pro Jahrzehnt und etwa 10 Meilen pro Jahrzehnt in höhere Höhen ziehen, obwohl einzelne Arten in ihren Raten variieren.,

Die National Wildlife Federation berichtet, dass 177 von 305 nordamerikanischen Vogelarten ihre Reichweite in den letzten 40 Jahren um 35 Meilen nach Norden verschoben haben; und im letzten Jahrhundert erweiterten 14 Arten kleiner Säugetiere ihre Reichweite in der Sierra Nevada um 1.640 Fuß höher. Aber viele Wissenschaftler sagen, dass der Klimawandel zu schnell auftritt, damit die Mehrheit der Arten ihm entkommen kann., Und selbst wenn einige Arten in der Lage sind, nach Norden oder oben zu wandern, könnten sie in Gebiete gelangen, in denen es einen verstärkten Wettbewerb um Nahrung oder beispiellose Wechselwirkungen mit Arten gibt, denen sie noch nie zuvor begegnet sind. Diejenigen, die bereits an ihren nördlichen Grenzen sind, haben keinen Platz mehr. Wenn zum Beispiel Wälder nach Norden in die Tundra ziehen, verlieren viele arktische Kreaturen wie Karibu, Polarfuchs und Schneeule ihren Lebensraum. Andere Arten können aufgrund geografischer Hindernisse oder künstlicher Barrieren wie Städte oder Autobahnen möglicherweise nicht wandern.,

Neben dem Antrieb von Arten in kühlere Regionen beeinflussen wärmende Temperaturen den Zeitpunkt saisonaler Lebenszyklusereignisse von Pflanzen und Tieren wie Paarung, Blüte oder Migration. Eine Population von rosa Lachs in Auke Creek, Alaska, und Rotlachs im Columbia River wandern früher als vor 40 Jahren als Reaktion auf wärmere Wassertemperaturen zum Laichen. Die sich ändernden Bedingungen können zu Fehlanpassungen von Lebenszyklusereignissen führen, was das Wachstum oder Überleben erschwert, wenn Babys geboren werden oder wandernde Tiere ankommen, bevor oder nachdem ihre Nahrung verfügbar ist., In einem niederländischen Park erscheinen Raupen früher, wenn der Frühling früher eintrifft, aber ihre Raubtiere, die großen Titten, legen ihre Eier nicht immer früher, so dass die Vogelpopulation abnimmt.

Schädlinge und Krankheitserreger profitieren jedoch von wärmeren Temperaturen, die es ihnen ermöglichen, ihr Territorium zu erweitern und über den Winter zu überleben; Ihre Populationen nehmen zu.

Von 1997 bis 2010 zerstörten Bergkieferkäfer Bäume auf 26,8 Millionen Hektar im amerikanischen Westen., Wärmere Winter haben einem Austernparasiten geholfen, seine Reichweite von Chesapeake Bay North nach Maine zu erweitern, mit dem Potenzial, große Austernsterben zu verursachen. Die Aedes aegypti-Mücke, die Dengue-und Gelbfieber trägt und normalerweise in Texas oder im Südosten der USA vorkommt, erschien 2013 bis nach San Francisco.

Mit weniger Winterschnee, um den Boden zu isolieren und warm zu halten, führen gefrorene Böden zu mehr Wurzeltod und Nährstoffabfluss, wodurch Algenblüten und tote Zonen entstehen können, in denen nichts überleben kann., Abnehmender Schneepack in den Bergen kann ein höheres Risiko für Überschwemmungen im Winter und Frühling verursachen und bedeutet, dass im Sommer und Herbst weniger Schneeschmelzen abfließen, um Bäche abzukühlen. Änderungen des Stromflusses und der Temperatur können den Lebensraum schädigen und Fische und Wildtiere belasten und deren Lebenszyklusereignisse stören. Und wenn Flüsse und Bäche wärmer werden, verdrängen Warmwasserfische Kaltwasserfische aus ihrem Lebensraum.

Wärmende Ozeane werden zunehmend angesäuert, belasten Korallen und verursachen Bleichen und Absterben. Wärmere Gewässer verursachen auch das schnelle Schmelzen des arktischen Meereises, was sich entlang der gesamten Nahrungskette auswirkt: Der Rückgang des Meereises führt zum Verlust von Eisalgen, die von Zooplankton gefressen werden. Kabeljau, der sich von Zooplankton ernährt, ist die Beute von Robben, die wiederum die Hauptnahrung von Eisbären sind.

Die globale Erwärmung verstärkt auch Niederschläge, Überschwemmungen, Hurrikane und Dürren., Veränderte Niederschlagsmuster können das Pflanzenwachstum, die Feuchtigkeitsmenge im Boden, den Nährstoffabfluss, die Wasserretention und die Insektenprävalenz beeinflussen. In Kalifornien haben trockenere Bedingungen weniger Nahrung für Wüstenhornschafe bedeutet. Das Austrocknen von Teichen im Yellowstone National Park hat zum Rückgang von vier Amphibienarten geführt. Und in der Sonora-Wüste im Südwesten hören einige Vogelarten bei extremen Trockenheitsbedingungen ganz auf zu brüten.

In den letzten 50 Jahren hat sich die Arktis zwei-bis dreimal schneller erwärmt als der Rest des Planeten., Die Tundra ist eine baumlose Fläche mit nur tief liegendem Wachstum, in der der Untergrund dauerhaft gefroren ist. Aufgrund der globalen Erwärmung treten jedoch immer mehr holzige Laubsträucher auf. Natalie Boelman, Assistenzprofessorin am Lamont-Doherty Earth Observatory, untersucht die Auswirkungen der sich ändernden Bedingungen auf einige der Millionen Singvögel aus der ganzen Welt, die im Frühjahr und Sommer in die Arktis ziehen, um sich zu vermehren reichlich Nahrungsquellen und weniger Raubtiere und Parasiten.,

Durch die zunehmende Strauchigkeit der Arktis verändern sich Lebensraum und Nahrungsangebot. Die lappländischen Langläufer, die Boelman und ihr Team studieren, nisten lieber auf der offenen Tundra, während die weiß gekrönten Spatzen des Gambels Sträucher bevorzugen. Auf der offenen Tundra sind Spinnen, Käfer und mehr räuberische Insekten weit verbreitet. Die Strauchgebiete haben viele Arten von Fliegen und Heuschrecken, so dass alle Vögel mehr Fliegen essen, was ihre bevorzugte Nahrungsquelle ist.,

Im Vergleich zu vor 30 Jahren hat sich die Reichweite der Spatzen um Dutzende von Meilen nach Norden verschoben und verfolgt die Sträucher, unter denen sie gerne nisten, wenn sich die Sträucher nach Norden bewegen. „Aufgrund der sich ändernden Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln und der Umweltbedingungen sind die Vögel im nördlichen Bereich stärker belastet“, sagte Boelman. „Aber sie tun es bisher.“Mit Blick auf die Zukunft prognostiziert Boelman, dass der Lebensraum von Spatzen zunehmen und der Lebensraum von Longspur abnehmen wird., „Es scheint klar, dass Strauchnester glücklich sein werden, aber offene Nester werden es schwerer haben. … Vielleicht können sich die Longspurs weiter nach Norden bewegen, aber es ist ein sehr durchnässtes Gebiet, daher haben sie möglicherweise kein Glück, wenn sie sich nicht an diese strauchigeren Lebensräume anpassen können.“

Boelmans Team erforscht auch die Auswirkungen der sich ändernden Saisonalität. Die Vögel, die aufgrund der vom Klimawandel nicht betroffenen Tageslängen wandern, werden wahrscheinlich jedes Jahr zur gleichen Zeit in der Arktis ankommen., Ihre Fortpflanzung ist zeitlich auf die Verfügbarkeit von Insekten abgestimmt, so dass bei der Geburt von Küken viel Nahrung vorhanden ist. Da der Frühling jetzt früher beginnt, der Herbst später eintrifft und eine daraus resultierende längere Vegetationsperiode, untersucht Boelman, ob die Küken nach der Zeit der größten Insektenverfügbarkeit schlüpfen und es daher schwieriger haben, zu überleben.

Die Arktis hat im Allgemeinen sehr unvorhersehbare Frühlingswetterbedingungen mit großen Schwankungen zwischen den Jahren. Wie sich herausstellte, begann die Vegetationsperiode 12 Tage spät im Jahr 2013., Die Vögel tauchten auch später auf, hatten ihre Babys später, fanden genug Insekten zum Fressen und machten einen guten Umgang mit der verzögerten Schneeschmelze. Die Verzögerungen hatten keinen signifikanten Einfluss auf ihre Reproduktion. Boelman erklärt. „Tiere, die dort leben und wandern, sind gut an große Schaukeln und Extreme angepasst. Vielleicht reagieren sie weniger auf den Klimawandel, weil sie bereits gut angepasst sind. Wir schauen uns an, ob wir anfangen, die Bandbreite der Bedingungen zu überschreiten, mit denen sie fertig werden können.,“

Während Organismen, die sich anpassen, sich über viele Generationen durch natürliche Selektion entwickeln, können einige einzelne Organismen ihre Merkmale (Entwicklungs -, Verhaltens-und physische) während ihres Lebens als Reaktion auf die Umwelt durch phänotypische Plastizität verändern. Plastizität ermöglicht es Organismen mit identischen Genen, unterschiedliche Merkmale als Reaktion auf Klimabedingungen durch Veränderung der Genexpression zu zeigen., Zum Beispiel variieren die Eigenschaften einer Rocky Mountain Wild Senf Pflanze normalerweise je nachdem, ob sie in einer niedrigen Höhe mit einem heißen, trockenen Klima oder in höheren Lagen unter kalten, nassen Bedingungen wächst. Die Forscher fanden heraus, dass, wenn sie den Klimawandel simulierten, indem sie die Schneedecke in einer mittleren Höhe reduzierten, Die Pflanzen früher blühten und das Aussehen der Pflanzen in niedrigerer Höhe annahmen.

Eine phänotypische Plastizität könnte es einigen Arten ermöglichen, an Ort und Stelle zu bleiben und anderen Zeit zum Wandern und Anpassen zu geben., Mehr Plastizität könnte auch dazu beitragen, dass sich einige Arten, die in neue Gebiete wandern, besser an unbekannte Bedingungen anpassen. Wie plastisch eine Art ist, kann sich möglicherweise auch im Laufe der Zeit entwickeln, da Arten mit Genen, die Plastizität ermöglichen, unter sich ändernden Klimabedingungen besser überleben können. Es ist jedoch auch möglich, dass der Klimawandel dazu führen könnte, dass sich einige Organismen so verändern, dass sie sich weniger anpassen können.

Andere Faktoren als Plastizität beeinflussen auch, wie gut sich eine Art an den Klimawandel anpassen kann., Je kürzer die Erzeugungszeit (die Zeit, die eine Spezies benötigt, um von einer Generation zur anderen zu gelangen), desto schneller ist die Evolutionsrate. Die Größe einer bestimmten Population, die Menge an genetischer Variabilität und die Fitness ihrer Individuen sind ebenfalls wichtige Variablen. Anpassung könnte denkbar Schritt halten mit dem Klimawandel in Situationen, in denen es weniger Umweltstörungen, eine gute Größe Bevölkerung mit genetischer Variation, kurze Generationszeiten und fit Individuen.,

Der Quino checkerspot

Zum Beispiel wurde angenommen, dass der Quino Checkerspot-Schmetterling, der einst in Südkalifornien verbreitet war, aufgrund von Klimawandel und Lebensraumverlust vom Aussterben bedroht ist. Zur Überraschung der Wissenschaftler passte es sich an, indem es seine Reichweite auf einen höheren Boden verlagerte und eine völlig neue Pflanze fand, auf die er seine Eier legen konnte.

Einige Korallen in Samoa haben auch eine unerwartete Widerstandsfähigkeit als Reaktion auf höhere Wassertemperaturen gezeigt., Wissenschaftler glauben, dass die natürliche Selektion die hitzetolerantesten Korallen begünstigt hat, so dass sie überleben und mehr Nachkommen produzieren können.

Obwohl es zahlreiche Beispiele für die Widerstandsfähigkeit der Natur gibt, sind Arten heute auch den vom Menschen verursachten Belastungen durch Verschmutzung, invasive Arten und Fragmentierung oder Degradation von Lebensräumen ausgesetzt, die Populationen verringern oder isolieren und die Migration hemmen können, die alle die Anpassung erschweren.

Organismen, die nicht die phänotypische Plastizität oder genetische Variation aufweisen, die es ihnen ermöglichen, sich an sich ändernde Bedingungen anzupassen, können vom Aussterben bedroht sein., Zum Beispiel hat der vom Aussterben bedrohte Rotkehlspecht, der von den langblättrigen Kiefernwäldern im Südosten der USA abhängt, seine Reichweite überhaupt nicht nach Norden verlagert. Da sich sein Lebensraum ändert, wissen Wissenschaftler nicht, ob der Vogel überleben wird.

Eisbären sind aufgrund ihrer langen Generationszeiten und geringen Populationen gefährdet. Laut der National Wildlife Federation war die Menge an arktischem Meereis, die 2012 beobachtet wurde, 49 Prozent weniger als in den 1980er und 1990er Jahren., Eisbären brauchen dickes küstennahes Eis, auf dem sie Robben jagen können, aber da das Meereis so schnell schwindet, müssen Eisbären jetzt schwimmen, manchmal so lange wie 12 Tage, um Offshore-Eisschollen zu erreichen, und sie ertrinken oft. Der U. S. Geological Survey prognostiziert, dass zwei Drittel der weltweiten Eisbären-Unterpopulationen bis 2050 ausgestorben sein werden.

Ein Bericht der National Wildlife Federation bietet eine Reihe von Empfehlungen zum Schutz der Tierwelt, darunter:

• Finanzierung von Bundes-und Landesprogrammen zur Förderung der Klimaforschung und-anpassung.,
• Stellen Sie sicher, dass die Maßnahmen zur Reduzierung der CO2-Emissionen die Auswirkungen auf die Tierwelt und ihre Lebensräume minimieren.
• Förderung von Klimaanpassungsplänen, die natürliche Ökosysteme und Lebensräume verbessern und gleichzeitig natürlichen Schutz vor extremen Wetterereignissen bieten.
• Entmutigen Entwicklung und Infrastrukturbau in umweltsensiblen Bereichen.
• Machen Sie Platz für Wildtiere, um ihre Reichweite als Reaktion auf sich ändernde Klimabedingungen zu verschieben, indem Sie Parks und Schutzhütten erweitern und Verbindungen zwischen ihnen herstellen.,

Es gibt jetzt eine Reihe von Bemühungen, größere Landflächen zu erhalten, die es den Arten ermöglichen, sich zu bewegen. Landschaften, die von Norden nach Süden verlaufen, wie das Yellowstone-zu-Yukon-Projekt, eine gemeinsame Initiative der USA und Kanadas, die wilde Länder von Yellowstone bis zum Yukon bewahren möchte, würde es Organismen ermöglichen, sich nach Norden zu kühleren Temperaturen zu bewegen. Ost-West-Landschaften würden es den Arten ermöglichen, sich vom zunehmend heißen, trockenen Westen zu entfernen. Das Wildlands Network zielt darauf ab, vier kontinentale Wildways zu schaffen, große Schutzgebiete für die Bewegung von Wildtieren in ganz Nordamerika.,

Die Nokuse-Plantage in Florida, das größte private Naturschutzprojekt östlich des Mississippi, ist eine strategische Verbindung zwischen verschiedenen Bereichen bestehender Schutzgebiete. Die Mission der Quabbin-to-Cardigan-Partnerschaft ist es, 2 Millionen Hektar eines der größten Gebiete intakter, ökologisch wichtiger Wälder im Zentrum von Neuengland zu erhalten., Und regionale Erhaltungspartnerschaften helfen privaten Eigentümern, öffentlichen Organisationen und Agenturen in New England, zusammenzuarbeiten, um größere und verbundene Landflächen zu erhalten.

Der renommierte Evolutionsbiologe E. O. Wilson glaubt, dass der einzige Weg, das sechste Massensterben des Lebens auf der Erde zu verhindern, darin besteht, die Hälfte des Planeten für alle anderen Arten beiseite zu legen., Er beschrieb seine Vision so: „Ich sehe eine Kette ununterbrochener Korridore, die sich mit Drehungen und Wendungen bilden, von denen sich einige weit genug öffnen, um Nationalparks für die biologische Vielfalt unterzubringen, eine neue Art von Park, der die Arten nicht verschwinden lässt.“