Der Klimawandel bringt Gewinner und Verlierer unter den Alpentieren und -pflanzen

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Foto: Eugenio Di Zenobio Foto: Eugenio Di Zenobio

Seit wir fossile Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas verbrennen, hat sich  die Durchschnittstemperatur auf unserer Erde durch den menschengemachten Treibhauseffekt um 1,2 Grad Celsius erhöht. In den Alpen als Festlandsmasse ist der Temperaturanstieg sogar schon doppelt so hoch als im globalen Durchschnitt. Die Gebirgspflanzen und -tiere bewohnen an sich schon Nieschenlebensräume mit klimatischen Extrembedingungen. Der Klimawandel stellt viele Arten von in den Alpen siedelnden Pflanzen und Tieren vor neue Herausforderungen.

Text: Wolfgang Platter, Direktor des Nationalparks Stilfserjoch in Ruhe

 

Der menschengemachte Treibhauseffekt hat die Durchschnittstemperatur der Erde in den Jahren seit der Industriellen Revolution mit der Verbrennung fossiler Energieträger schon um 1,2 Grad Celsius erhöht. Bei der Weltklimakonferenz in Paris 2015 hat die internationale Staatengemeinschaft vereinbart, die Erderwärmung bis zur Jahrhundertwende auf maximal 1,5° C einzudämmen. Von den 189 Unterzeichnerstaaten des Pariser Klimaprotokolls hat kein einziger bis jetzt die Zwischenziele zur Eingrenzung des Klimawandels erreicht.
Landmassen erwärmen sich schneller als Wassermassen. Der europäische Kontinent hat sich schon doppelt so stark erwärmt als die genannte, weltweite Erhöhung von 1,2° C. Die Erklärung, warum sich die Ozeane langsamer erwärmen als die Kontinente: Wasser ist träger als die Bodenoberfläche und im Wasser findet ein stärkerer Temperaturaustausch von der Oberfläche in die Tiefe statt.
Der Klimawandel hat Auswirkungen auf die Pflanzen und Tiere. Auch unter den Tieren und Pflanzen der Alpen gibt es jetzt schon absehbar Gewinner und Verlierer der Erwärmung. Einige Beispiele von Profiteuren und Verlierern in der Flora und Fauna der Alpen möchte ich in diesem Beitrag aufzeigen.
Es ist bekannt und in der Wissenschaft auch schon an verschiedenen Beispielen beschrieben, dass Pflanzen- und Tiere vom Äquator Richtung Süden und Norden abwandern und von den Tieflagen der Täler in die Höhen der Gebirge ausweichen. Diese bereits beobachteten, klimabedingten horizontalen und vertikalen Wanderungen lassen sich in eine Faustregel kleiden: Die horizontale Verschiebung der Lebensräume von Pflanzen und Tieren beträgt in Europa etwa 100 km nach Norden in zehn Jahren und etwa 100 Höhenmeter höher in die Berge in einer Dekade. Nur, irgendeinmal sind die Berggipfel erreicht und es gibt kein Ausweichen mehr.

park 2Der Steinbock - ein Verlierer des Klimawandels
Es zeichnet sich ab, dass der Steinbock - neben Reh, Rothirsch und Gämse die vierte Huftierart unter den Wildtieren der Alpen – ein Verlierer des Klimawandels sein wird. Das Steinwild hat keine Schweißdrüsen zur Regulierung seiner Körpertemperatur und ist bei seinem dichten Haarkleid der Gefahr der Überhitzung besonders ausgesetzt. Im Winter trägt das Steinwild zusätzlich ein besonders dichtes Fell mit kurzen dichten Innenhaaren und einer äußeren Schicht langer Haare. Durch den Klimawandel steigen die Lufttemperaturen auch im Winter im Gebirge schon merklich an. Statistisch deutlich feststellbar, fallen auch in den Alpen immer größere Niederschlagsmengen nicht mehr in der festen Form als Schnee, sondern in der flüssigen Form als Regen. Der winterliche Kälteschutz für Steinbock und Steingeiß wird über immer längere Winterwochen überflüssig. Das Steinwild versucht sowohl im Winter wie im Sommer der Überhitzung durch Aufsteigen in größere Höhen zu entgehen. Aber eben, irgendeinmal sind auch die hohen Berge zu Ende und damit auch der Ausweichlebensraum.

Das Schneehuhn im falschen Gewand
Es zeigt sich auch, dass die evolutionäre Anpassung beim Wechsel vom Sommer- in das Winterfell und umgekehrt bei den großen Huftierarten der Berge langsamer abläuft als die Temperaturveränderung durch den Klimawandel. Vereinfacht ausgedrückt: Über immer längere Zeiträume des Jahres haben Tiere das falsche Gewand an. Dies gilt beispielsweise auch für den Federwechsel des Schneehuhnes (Lagopus muta). Der Federwechsel vom graubraunen Sommerkleid in das schneeweiße Wintergefieder ist genetisch verankert. Wenn jetzt im Winter immer weniger Schnee fällt und größere Teile des Lebensraumes vom Schneehuhn schneefrei bleiben, später einschneien und früher ausapern, hat das Schneehuhn das falsche Federkleid. Dessen Tarneffekt entfällt. Und der Steinadler hat als Beutegreifer leichteres Spiel.

Das Kitzsterben beim Steinwild
Im Nationalpark Stilfserjoch gibt es einen Steinwildbestand von ca. 1.200 Stück. In den zehn Jahren zwischen 2000 und 2010 gab es einen Rückgang in der Populationsgröße dieser Tierart. Keine Krankheit und auch nicht vermehrter Wilddiebstahl kamen als Erklärung für den Rückgang der Stückzahl von Steinwild in Frage. Es ist uns aufgefallen, dass in den besagten 10 Jahren der Anteil der Kitze an der Gesamtpopulation auf die Hälfte zusammengebrochen ist. Machten die Steinkitze im Jahr 2000 noch 30 % der Tiere aus, so betrug ihr Anteil an der Population 2010 nur mehr 15 %.
Eine Hypothese zur Erklärung des Kitzsterbens ist der Hunger. Steingeißen setzen ihre Kitze um den 15. Juni herum. Die Setzzeit ist evolutionär verankert. Gräser und Kräuter als Futterpflanzen des Steinwildes treiben in den Bergen heute schon bis zu drei Wochen zeitiger aus als früher. Das Steinwild ist ein reiner Vegetarier. Wenn die Steingeiß die fett- und eiweißreiche Milch erzeugen soll, haben ihre Futterpflanzen ihr Nährwertoptimum schon überschritten. Kanadische Wissenschaftler haben beim Dall-Schaf oder Alaska-Schneeschaf (Ovis dalii) ebenfalls ein vermehrtes Lämmersterben beobachtet.

Eine mögliche Erklärung: Pflanzen reagieren in ihrer Phänologie schneller auf den Klimawandel als höhere Tiere, deren Reproduktionszyklus langsamer auf Umweltveränderungen reagiert, weil dieser genetisch verankert ist.

Hirsche steigen in den Lebensraum der Gämsen auf
Was wir ebenfalls beobachten, ist, dass das Rotwild (Cervus elaphus) immer öfter in den Lebensraum der Gämse (Rupicapra rupicapra) aufsteigt und immer länger dort verweilt. Später Schneefall und früheres Ausapern im Hochgebirge begünstigen diesen Wechsel der Hirsche in den höher gelegenen Lebensraum. Die Überschneidung der Lebensräume dieser beiden Huftierarten führt zu größeren Wilddichten im gleichen Habitat und damit potentiell auch zu erhöhter Nahrungskonkurrenz. Ob dieser erhöhte Nahrungsdruck zutrifft, wird zur Zeit im Rahmen einer wissenschaftlichen Untersuchung im trentiner Anteil des Nationalparks Stilfserjoch untersucht. Mit ihrem Kot scheiden Huftiere auch Reste des Stresshormones aus. Kotproben von Hirschen und Gämsen werden im Labor auf Hormonreste untersucht. Finden sich erhöhte Hormonspiegel in den Ausscheidungen, sind dies Hinweise auf Stress-Situationen der Tiere.

park3Der Feldhase verdrängt den Schneehasen
Der Schneehase (Lepus timidus) ist eine nordisch-boreale Hasen-Art der fennoskandischen Länder und Irlands, der in Mitteleuropa ausschließlich im Alpenbogen als nacheiszeitliches Relikt überlebt hat. Auch der Schneehase vollzieht einen Fellwechsel vom graubraunen Sommerhaar in das schneeweiße Winterfell. Diese Tarnfarbe schützt den Hasen unter anderem vor dem scharfen Blick des Steinadlers als Fressfeind. Schneehasen bewohnen bevorzugt den Krummholzgürtel, wo ihnen die niederliegenden Latschen oder Legföhren (Pinus mugo) als Gestrüpp Unterschlupf und Winternahrung bieten. Schneehasen passen sich in ihrer Nahrung an die Jahreszeiten an und stellen von den sommerlichen Gräser auf die winterlichen Nadeln der Latschen um. Die zellulosereichen Baumnadeln sind schwerer verdaulich als die krautigen Sommergräser und -kräuter. Um in der nahrungsknappen Winterzeit die Energie der Nahrung möglichst optimal auszunützen, frisst der Schneehase seinen eigenen Kot ein zweites Mal, um auch die schwer verdaulichen Pflanzenfasern aufzuschließen und zu verwerten.
In Zeiten der Erderwärmung steigt der Europäische Feldhase (Lepus capensis) immer höher in das Gebirge auf und dringt bis in den Lebensraum des Schneehasen vor. Häsinnen haben die Angewohnheit, sich mit großen Rammlern zu paaren. Neuere Feldforschungen der Universität für Bodenkultur Wien haben ergeben, dass sich die Häsinnen vom kleineren Schneehasen immer häufiger mit den Rammlern des größeren Feldhasen paaren. Die beiden Arten sind so nahe miteinander verwandt, dass ihre hybriden Jungen noch fertil und fortpflanzungsfähig sind. In der Regel sind Bastarde zwischen zwei verschiedenen, verwandten Arten steril und nicht fortpflanzungsfähig. Bedeutet: Der Feldhase verdrängt mittelfristig den Schneehasen. Das genetische Gut des Schneehasen geht verloren.

Streifenhörnchen verdrängt Eichhörnchen
Aber nicht nur der Klimawandel verändert das pflanzliche und tierische Artenspektrum, sondern auch fremde Importe, die sich in neuen Lebensräumen als invasive und konkurrenzstarke Arten entpuppen. Ein Beispiel dafür sind die Amerikanischen Streifenhörnchen (Tamias spec.). Ursprünglich von Liebhabern als Käfigtiere gehalten, in einigen Exemplaren freigelassen und „entsorgt“, haben sie sich in Teilen der Südalpen dermaßen stark vermehrt, dass sie das einheimische Eichhörnchen (Sciurus vulgaris) verdrängen. In ihrer Körperstatur größer als die einheimischen Eichhörnchen, werden die Streifenhörnchen zu Nahrungskonkurrenten. In Untersuchungen im lombardischen Teil des Nationalparks Stilfserjoch haben Wissenschaftler der Universität Varese auch herausgefunden, dass der rotfellige Farbschlag des Eichhörnchens immer mehr vom schwarzhaarigen Eichhörnchen verdrängt wird.

Holzwuchs und Waldgrenze schieben sich nach oben
Der Klimawandel hat auch Folgen für das Pflanzenkleid der Alpen. Mit der Erderwärmung wandert etwa die Waldgrenze in den Bergen immer höher hinauf. Als Faustregel können wir die Waldgrenze in den Alpen ungefähr bei 2.000 Höhenmetern ansetzen. In ihrer Höhe schwankt sie je nach Nord- oder Südexposition. Die unterschiedlichen Szenarien des Klimawandels lassen die verschiedenen Vegetationsstufen in den nächsten Jahrzehnten bei einer Erwärmung um +2° C um 320 Meter nach oben wandern, bei einer Erwärmung von +4°C gar um 650 Meter. Für den Nutzpflanzenanbau in der Landwirtschaft klimatisch gemäßigter Länder kann dies verlockend wirken. Aber die unter Dürre leidenden und zur Wüste verkommenden Flächen in den Äquatorialzonen werden sich massiv vergrößern.

Vieltriebiger Säbelwuchs anstelle des eintriebigen Stammes
In der Pflanzenphysiologie gibt es eine Faustregel, dass Pflanzen den Holzgerüststoff Lignin nicht mehr ausbilden können, wenn die Vegetationszeit kürzer als 100 Tage wird. Oberhalb der Wald- und Baumgrenze sind die waldbildenden Baumarten außer von der kurzen Vegetationsperiode auch noch von anderen lebensbedrohlichen Situationen beengt und in ihrem Verbreitungsareal eingegrenzt: Schneedruck, Lawinenabgänge, Windwurf. Lärchen und Zirben als hochstämmige Bäume werden deshalb vom Krummholzgürtel der niederliegenden und mehrtriebigen Legföhren und von den noch verholzenden Sträuchern der Zwergstrauchheide mit Almrosen und Zwergsträuchern wie Preiselbeere, Schwarzbeere, Rauschbeere, Krähenbeere, Bärentraube abgelöst. Brechen ein oder mehrere Triebe nach Lawinenabgängen, können sich andere Triebe nach dem Ausapern aufrichten und für den Erhalt der Art an diesem exponierten Wuchsort sorgen. Dies gilt besonders auch für die sommergrünen Grünerlen (Alnus viridis) als bruchfeste Holzart in Lawinenrunsen. Grünerlen und verschiedene Weiden-Arten (Salix spec.) sind daher in der Ingenieurbiologie besonders auf Böden mit auftauendem Permafrost häufig eingesetzte und stabile Bodenfestiger geworden. Pflanzen statt Beton.

Die Fichte leidet
Mit 61 % Holzvorrat ist die Fichte (Picea abies) der Hauptbaum der Südtiroler Wälder, gefolgt mit 19 % von der Lärche (Larix decidua) und 6 % Zirbe (Pinus cembra). Die Fichte ist wegen ihrer kurzen Umtriebszeit von etwa 80 Jahren als der Zeitspanne zwischen der Pflanzung und der „Ernte“, also dem Einschlag, insgesamt der Brotbaum der alpinen Forstwirtschaft. In Höhenlagen von 1.700 bis 1.900 m gibt es bei Jahresmitteltemperaturen zwischen 1,5 – 3,0° C vielerorts geschlossene und reine Fichtenwälder. Im Menschenzeitalter des Anthropozäns leidet auch die Fichte unter dem menschengemachten Treibhauseffekt: Sie veratmet sich.
Tagsüber betrieben die grünen Pflanzen Photosynthese zum Energiegewinn, nachts bei Dunkelheit erliegt die Photosynthese und unter Energieverbrauch erfolgt die Nachtatmung. Die Atmungsrate ist bei erhöhter Temperatur sowohl tagsüber als auch nachts erhöht. Von der Bruttophotosynthese bleibt durch die erhöhte Atmung weniger Nettophotosynthese übrig.

Die Energiebilanz der Fichte gerät vor allem an tieferen Wuchsstandorten in Schieflage. In solchen Tieflagen ist diese Baumart in vergangenen Jahrzehnten auch außerhalb der Alpen, so etwa in deutschen Forsten als Stangenholz in Monokultur, großflächig aufgeforstet wurde. Diese zu einseitig nach ökonomischem Prinzip angepflanzten, artenarmen Fichtenwälder, oft despektierlich auch Fichtenäcker genannt, haben in Zeiten des Klimawandels ausgedient.
Das mehrjährige Bodenmonitoring im Bergwald der Fichtenwaldstufe im bayrischen Mittenwald hat ergeben, dass in einem Versuchszeitraum von 25 Jahren ein 25 %iger Verlust von Humusvorrat zu verzeichnen war. Dieser Bodenverlust ist auf die erhöhte Aktivität der Mikroorganismen als Abbauer oder Reduzenten infolge erhöhter Temperaturen zurückzuführen. Unter der dünner werdenden Humusunterlage leidet v. a. die Fichte als Flachwurzler. Sie hält bei geringer werdender Humusauflage und angespanntem Stoffwechsel Stresssituationen durch Stürme, Bodentrockenheit und Schadinsekten schlechter aus. Der Wirbelsturm Vaja hat es 2018 eindrucksvoll gezeigt: In Südtirol wurde die Fichtenwaldstufe am stärksten beschädigt. Lückige Wälder werden in der Folge von Gräsern besiedelt. Der Erosionsschutz bröckelt. Lange, dünne, niederliegende Grashalme ergeben eine Gleitschicht und erhöhen die Gefahr der Gleitschneelawinen.

Konkurrenzstarke Pflanzenarten verdrängen konkurrenzschwache
park 4Viele botanische Untersuchungen belegen, dass auch verschiedene krautige Pflanzen der Tieflagen mit der Erderwärmung in die Höhe aufsteigen. Dabei verdrängen konkurrenzstarke Arten, wie es viele Gräser-Arten sind, konkurrenzschwache Arten. Zu den sensiblen und konkurrenzschwachen Arten gehören z. B. viele Arten von Wildorchideen.
Prof. Ulrike Tappeiner vom Botanischen Institut der Universität Innsbruck und Leiterin des Institutes für Alpinökologie an der eurac Bozen, hat mit ihren Diplomandinnen und Doktoranden das Pflanzenkleid und verschiedene ökologische Parameter entlang eines Höhentransektes im Vinschgau von den Schludernser Leiten bis in das Matschertal untersucht. Aus diesen Untersuchungen sei beispielswiese nur die Niedrige Segge (Carex humilis) als Sauergras erwähnt: Sie ist im Matscher Tal laut den Untersuchungen von Crepaz et. alt. seit 1976 von 2.062 m auf 2.777 m MH im Jahr 2018 aufgestiegen, d. h. 53 Höhenmeter pro Dekade.
Zu ähnlichen Ergebnissen ist auch Prof. Nicoletta Cannone mit ihren Studentinnen und Studenten von der Universität Insubria in Varese bei Untersuchungen von krautigen Pflanzen der Alpinstufe und der Nivalstufe am Stilfserjoch gekommen. Sie hat in kleinen Glashäuschen über der Alpinflora eine künstliche Temperaturerhöhung simuliert und die Zunahme der Artenanzahl und die Veränderung des Artenspektrums unter den Gebirgspflanzen analysiert.

Die Vegetationskundlerin Prof. Brigitta Erschbamer hat mit ihrem Team von der Universität Innsbruck im Rahmen des Gloria-Projektes festgestellt, dass am Sass Pordoi in den Südtiroler Dolomiten an einem Wuchsort auf 2.900 Metern Höhe die Anzahl der Pflanzenarten von 33 Arten im Jahr 2001 auf 54 Arten im Jahr 2017 zugenommen hat. Der Artenzuwachs von 21 Arten entspricht 64 % mehr an Arten. Leider sind dabei aber konkurrenzschwache und seltene Arten von konkurrenzstarken „Allerwelts-Arten“ verdrängt worden. Das Akronym Gloria steht für Global Observation Research Initiative in Alpine Environments.

Gletscherschwund
Das auffälligste Zeichen des Klimawandels in den Alpen ist der rapide Schwund der Gletscher. 1850 betrug die vereiste Fläche des gesamten Alpenbogens noch 4.460 km². 1970 war sie auf 2.903 km² gesunken und 2012 betrug sie gar nur mehr 2.153 km². Seit dem Beginn der Industriellen Revolution mit der Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas ist die Gletscherfläche der Alpen somit auf weniger als die Hälfte ihrer Fläche von 1850 geschmolzen. Wesentlichen Anteil daran hat der Anstieg des Kohlendioxids als Treibhausgas in der Luft: Sein Anteil ist von 290 pars per million auf heute 420 ppm angestiegen. Und Kohlendioxid ist langlebig: Jedes Molekül, das wir von diesem Gas erzeugen, verweilt 120 Jahre in der Erdatmosphäre.
Jeder Gletscher hat ein Nährgebiet, in dem sich Eis bildet, und ein Zehrgebiet, in welchem Eis schmilzt. Nährgebiet und Zehrgebiet sind durch die Null-Grad-Linie als Gefrierpunkt des Wassers getrennt, welche irgendwo quer durch den Gletscher verläuft.
Durch die Erderwärmung ist diese Null-Grad-Linie in den Alpen von 3.000 Metern Seehöhe auf 3.300 Meter angestiegen. Mit anderen Worten: Unterhalb der Null-Grad-Linie der Gletscher bildet sich kein neues Gletschereis. Das Zehrgebiet der Gletscher wird immer größer, ihr Nährgebiet immer kleiner. Dabei gehören Gletscher zu den wichtigsten Süßwasserspeichern. Und nur 5 % der gesamten Wasservorkommen auf unserem blauen Planeten Erde sind Süßwasser. Die sich verschärfende Klimakrise wird uns auch zu einem neuen Umgang mit der wertvollen Ressource Wasser zwingen.

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