Der Klimawandel hat vielfältige Auswirkungen auf die Tierwelt. Jahreszeitliche Migration, Reproduktionszeiten, Größe oder Gewicht verändern sich und ökologische Prozesse werden gestört, was die Bestände einiger Arten vor Herausforderungen stellt. Ein internationales Forschungsteam analysierte nun in einer Meta-Studie gut 200 wissenschaftliche Untersuchungen an 73 Tierarten darauf, wie genau der Klimawandel mit der Phänologie, Morphologie und Bestandentwicklungen zusammenhängt. Das Team legt in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ dar, dass die Phänologie ­– die jahreszeitlichen Entwicklungserscheinungen – sehr sensibel auf Temperaturveränderungen reagiert und dies für viele Arten einen Mechanismus zur Bewältigung des Klimawandels darstellt.

Verschiedene Anpassungen können Tieren helfen, mit dem Klimawandel zurechtzukommen und stabile Populationen aufrechtzuerhalten; diese können Änderungen im Verhalten, der Physiologie oder dem Körpergewicht bedingen. Ein internationales Team aus mehr als 60 Forschungseinrichtungen unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW), der James Cook University sowie des University College Cork analysierte 213 wissenschaftliche Studien auf nachweisbare Zusammenhänge zwischen dem Klimawandel und der Phänologie (etwa Beginn der Brut oder Rückkehr in das Sommerquartier), der Morphologie (etwa Körpergröße, -gewicht oder -form) und die Bestandszahlen von insgesamt 73 Wirbeltierarten. Dabei suchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nicht nur nach Belegen für den Einfluss vom Klimawandel auf spezifische Fitnessparameter von Tieren – etwa auf die Überlebensrate oder Fortpflanzungserfolg – sondern auf die Bestandsentwicklung der gesamten Art. Die meisten Studien untersuchten Vögel (65 Prozent), gefolgt von Reptilien (23 Prozent) und Säugetieren (10 Prozent). Wichtiges Kriterium für die Auswahl der Studien war, dass Langzeitdatensätze zu phänologischen oder morphologischen Variablen sowie zur Populationsgröße vorliegen, damit zuverlässig Muster in den Zusammenhängen erkannt werden können. Typischerweise nutzen inkludierte Studien Daten aus 15 bis 25 Jahren.

Klimawandel beeinflusst jahreszeitliche Entwicklungsprozesse und Bestandszahlen
Die Forschenden konnten aus den betreffenden Untersuchungen zur Phänologie (97 Studien) den klaren Beleg ableiten, dass jahreszeitlich wiederkehrende Entwicklungsprozesse signifikant von der Veränderungen der Temperatur beeinflusst werden. In wärmeren Jahren konnten sie eine deutliche Verschiebung von Brutzeiten und anderen phänologischen Merkmalen feststellen – zumeist zugunsten früherer Zeitpunkte, in einigen Fällen stellten sie aber auch eine Verzögerung der Prozesse fest. „Wir konnten zeigen, dass frühere oder spätere jahreszeitliche Entwicklungsprozesse dafür sorgen können, dass die Bestände der betreffenden Art stabil bleiben oder sich sogar positiv entwickeln“, sagt Dr. Viktoriia Radchuk vom Leibniz-IZW, Erstautorin der Meta-Studie in Nature Communications. „Die Mehrzahl der Studien zeigte zudem, dass Temperatur-induzierte Verschiebungen in der Phänologie adaptive Reaktionen sind. Das bedeutet, dass die Anpassungen funktionierende Bewältigungsmechanismen für den Klimawandel sind, indem beispielsweise die Verschiebung des tatsächlichen Zeitpunkts des Eierlegens einer Vogelart mit der Verschiebung des optimalen Zeitpunkts für das Eierlegen einhergeht.“

Die Meta-Studie zeigt jedoch auch eine nennenswerte Zahl an Fehlanpassungen an den Klimawandel auf. „Der Effekt der Erwärmung auf die Phänologie ist sehr klar, die Auswirkungen auf die Tierwelt jedoch heterogen“, sagt Dr. Tom Reed vom University College Cork in Irland, einer der Seniorautoren der Studie. „Wir haben es wohl vorrangig mit sogenannter Plastizität von Merkmalen zu tun und, in den untersuchten Zeiträumen, noch nicht mit evolutionären Prozessen. Phänologische Merkmale können von den Tieren offenkundig ausreichend flexibel angepasst werden“. Im Mittel sei die Temperatur-Sensibilität von Arten, die in höherer geographischer Breite – also näher an den Polen – leben, größer. Abgesehen von der geographischen Breite konnten keine weiteren artspezifischen Faktoren die Varianz der Klimasensitivität der phänologischen Merkmale und der Wachstumsraten der Populationen erklären. Es ist wahrscheinlich, dass sich die Varianz der Anpassungen besser mit lokalen Lebensraumbedingungen erklären lässt als mit artspezifischen Eigenschaften, beispielsweise der Generationenlänge oder dem Migrationsmodell.

Klimawandel hat uneinheitliche Effekte in Bezug auf Körpermaße der Tiere
Die Meta-Studie konnte keine eindeutigen Effekte der Klimaveränderungen im Hinblick auf die Morphologie der untersuchten Tiere ableiten. Die Forschenden nehmen an, dass sich Veränderungen in Körperbau oder Größe deutlich langsamer einstellen als phänologische Veränderungen. „Trotz der enormen Größe unseres Datensatzes und der teilweise langen Dauer der einbezogenen Untersuchungen ist unsere Meta-Studie lediglich ein Schlaglicht in die hochkomplexe Welt der Auswirkungen des Klimawandels auf die Artenvielfalt“, schließt Dr. Martijn van de Pol von der James Cook University in Australien, der zweite Seniorautor der Studie. „Die Untersuchung physiologischer Reaktionen auf den Klimawandel wäre am aufschlussreichsten, jedoch sind solche Feldstudien noch sehr selten. Auch Arten aus dem Globalen Süden, nicht-Vogelarten oder phänologische Prozesse, die nicht mit dem Frühling assoziiert sind, sind rar in dem bislang größten Meta-Datensatz dieser Art.“ Dennoch liefert dieser Datensatz dringend benötigte Informationen, die er ermöglichen, mechanistische Modelle für die Populationsdynamik zu erstellen und die Auswirkungen des Klimawandels vorherzusagen – eine Aufgabe, die heute so wichtig ist wie nie zuvor.

Diese Forschungsarbeit wurde in den sDiv-Workshops initiiert, die vom Synthesezentrum des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig unterstützt wurden.