Pflanzenphänologie und Klimawandel

Die Temperatur ist einer der wichtigsten Einflussfaktoren für den Entwicklungszyklus von Pflanzen. Sie entscheidet sowohl im Frühling als auch im Herbst über die Phänologie: Erhöht sich die Temperatur, so werden beispielsweise die Prozesse der Blattentfaltung, der Blüte und der Fruchtreife beschleunigt und treten früher ein. Auf der anderen Seite verschiebt eine Erwärmung im Sommer die Blattverfärbung und den Blattfall im Jahresverlauf eher nach hinten.

Durch den Klimawandel steigen die Temperaturen weltweit und auch in unseren Breiten an. Die Veränderung wirkt sich auch auf die Pflanzenphänologie aus: Durch höhere Temperaturen im Frühling beginnt die Blatt- und Blütenbildung bei vielen Pflanzen früher, wodurch der phänologische Frühling in Deutschland heute (1991-2020) teilweise um über zweiWochen früher beginnt als noch im Zeitraum 1961-1990. Im Gegensatz dazu bewirkt die regionale Erwärmung bei uns eine Verspätung des Herbstes, wenn auch mit einem deutlich schwächeren Trend als im Frühling. Dies liegt daran, dass im Herbst noch weitere Faktoren (wie z.B. die Tageslänge oder die Nährstoff- und Wasserverfügbarkeit) eine wichtige Rolle für die Pflanzenphänologie spielen.

Die Veränderung der Pflanzenphänologie durch den Klimawandel ist aber nicht nur für die Forschung interessant, sondern wirkt sich ganz konkret auch auf die Natur und somit auch auf uns Menschen aus. Durch die Verschiebung des natürlichen Rhythmus müssen sich Nahrungsnetze in der Tier- und Pflanzenwelt anpassen und die verlängerte Wachstumsperiode verändert natürliche Kreisläufe, wie z.B. den Kohlenstoffkreislauf. Eine längere Vegetationsperiode hat - in einer Art Rückkopplung auf das Klimasystem - zur Folge, dass länger Wasser verdunstet wird und die Landoberfläche stärker gekühlt wird. Und auch die Land- und Forstwirtschaft muss sich auf veränderte Bedingungen, wie z.B. ein erhöhtes Spätfrostrisiko, einstellen.
Eine gute Visualisierungsmöglichkeit für die Verschiebung pflanzenphänologischer Phasen bietet die phänologische Uhr. Sie zeigt für einen ausgewählten Zeitraum den mittleren zeitlichen Verlauf aller phänologischen Phasen für ein bestimmtes Gebiet und lässt Vergleiche mit anderen Zeiträumen zu. Die unten dargestellte phänologische Uhr für Deutschland bildet sehr gut die (Vor-)Verschiebung der Frühlings- und Sommerphasen in der jüngeren Vergangenheit ab:

Welche Unsicherheiten gibt es?

Unsicherheiten innerhalb der Pflanzenphänologie entstehen vor allem bei der Erfassung der Daten, wobei diese über regelmäßige Beobachtungen in der Natur oder mit Hilfe vonWebcams, Drohnen oder Satellitenbildern gesammelt werden können. Während die Erfassung der Beobachtung vor allem vom Beobachter selbst und lokalen Bedingungen (Schattenlage, umgebende Bebauung, Windschutz, …) beeinflusst werden kann, ist bei der digitalen Erfassung vor allem die räumliche und zeitliche Auflösung der Daten und die Aufnahmequalität ein Unsicherheitsfaktor.

Auch bei der Beziehung zwischen Klima(-wandel) und Pflanzenphänologie gilt es, Unsicherheiten zu berücksichtigen. So reagieren verschiedene Pflanzen unterschiedlich stark auf Temperaturveränderungen und auch die einzelnen phänologischen Jahreszeiten weisen unterschiedliche Zusammenhänge mit der Temperatur auf. Besonders spannend ist die Fragestellung, ob aufgrund von wärmeren Wintern die Winterruhe der Pflanzen später durchbrochen wird und diese dann trotz einer Frühjahrserwärmung ihren Blattaustrieb oder die Blüte nicht oder nicht so stark verfrühen. Darüber hinaus beeinflussen auch andere Umweltvariablen (z.B. Niederschlag oderWetterextreme) die Pflanzenphänologie, wodurch Veränderungen nicht immer ausschließlich auf die erhöhte Temperatur zurückgeführt werden können. Auch eine Prognose in die Zukunft ist in dieser Hinsicht meist nicht trivial, da die Beziehung zwischen Temperatur und Phänologie nicht immer linear ist und andere Faktoren, wie z.B. die Tageslänge, bestimmte Rahmenbedingungen vorgeben.