Härtetest für die Evolution

In die von ihnen verlassenen Gebiete rückten Rehe nach. Rehe sind flexible Generalisten und nicht auf einen bestimmten Lebensraum angewiesen. Das macht sie in diesem Fall zu Gewinnern – ihr Lebensraum vergrößert sich. Das Blatt kann sich aber auch schnell wieder wenden. „Generalisten können in verschiedenen Umgebungen leben, aber die durchschnittliche Fitness ist dann in allen diesen Umgebungen geringer im Vergleich zu den Spezialisten“, erklärt die Ökologin Viktoriia Radchuk vom Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung in Berlin. Ist also ein Winter doch mal wieder besonders kalt, werden ihn Steinböcke eher überstehen als Rehe. Und dass solche Wetterextreme immer häufiger werden, ist ebenfalls eine Folge des Klimawandels.

Anpassen statt abwandern

Könnten sich die Tiere nicht vielleicht doch an die neuen Bedingungen anpassen, sozusagen mit der Zeit gehen? Schließlich gibt es Lebewesen an den lebensfeindlichsten Orten der Welt, etwa im Jahrtausende alten Eis der Antarktis, in der trockensten Wüste der Welt oder in Abwässern von Bergwerken, die allerlei Schwermetalle enthalten. Könnten sich da nicht auch Murmeltiere und Steinböcke an ein paar Grad wärmere Sommertage gewöhnen?

„Mit ausreichend Zeit können sich viele Arten so entwickeln, dass sie ein ganz anderes, viel wärmeres Klima als das heutige aushalten können“, meint Ryan Martin. „Es geht nicht so sehr darum, wie heiß die Erde werden wird. Es geht eher darum, wie schnell es passiert.“ Das Problem ist, dass die aktuelle Geschwindigkeit der Erderwärmung so hoch ist, dass die Lebewesen in ihrer Entwicklung kaum Schritt halten können.

Chancen der Evolution

Darwin hätte das wohl nicht erstaunt. Der Vater der Evolutionstheorie war Mitte des 19. Jahrhunderts davon ausgegangen, dass Arten sich über geologische Zeitskalen hinweg verändern, also Millionen von Jahren dafür benötigen statt nur wenige Jahrzehnte oder gar einzelne Jahre.

Doch inzwischen haben Biologen auch evolutionäre Anpassungen beschrieben, die sich in einem Menschenleben beobachten lassen. „Es kann über drei, vier Generationen von Arten Evolution passieren, und je nach Art ist das etwas, was vor unseren Augen geschieht“, erklärt die Ökologin Viktoriia Radchuk. Einige Mönchsgrasmücken haben sich beispielsweise in den letzten vierzig Jahren genetisch so verändert, dass sie nicht mehr wie andere Vogelarten in den Süden ziehen, sondern in Großbritannien überwintern, mit dem Vorteil, dann im Frühjahr schneller bei ihrer Brutstätte zu sein.

Ob es zu einer evolutionären Anpassung kommt, die im Klimawandel hilft, hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab. Die Generationszeit, also der zeitliche Abstand zwischen zwei Generationen, spielt dabei ebenso eine Rolle wie die Vielfalt der Gene in einer Population. „Größere Populationen haben im Allgemeinen eine größere genetische Variation, und das ist wichtig, weil die natürliche Selektion daraus die passendsten Varianten heraussucht“, erklärt Ryan Martin. Nur ein erfolgreiches Gruppenmitglied, das lange genug überlebt und einen Partner findet, kann seine Eigenschaften vererben.

Bei kleineren Populationen haben dagegen zufällige Effekte größere Wirkung. Sterben etwa durch einen Waldbrand einige Tiere oder Pflanzen aus einer Population, fehlen danach die Merkmale, die nur diese Individuen getragen hatten. Der Zufall kann jedoch auch dort den benötigen Vorteil hervorbringen.

Doch egal wo und auf welche Weise sie passiert, Evolution braucht Zeit, und etwas davon kann ihr eine Verhaltensänderung verschaffen.

Von Verhalten zu Evolution

Wandern Tiere etwa als invasive Art in einen neuen Lebensraum ein und schaffen es zu überleben – unter anderem vielleicht, weil sie dort keine natürlichen Feinde haben – können sie ihre Gene weitergeben und damit einen erfolgreichen Evolutionsprozess unterstützen. Diese Population hat dann gute Zukunftschancen. Im Gegensatz zu den Daheimgebliebenen, die unter den schlechteren Bedingungen im angestammten Lebensraum langsam untergehen.

Vor einigen Jahren wurden Mistkäfer aus Europa versehentlich nach Amerika und absichtlich nach Australien eingeführt, um den dort massenweise im Mist brütenden Fliegen etwas entgegenzusetzen. Die Mistkäfer-Mütter aller drei Kontinente vergraben ihre Eier in tieferen Bodenschichten, damit sie nicht durch zu hohe Temperaturen gefährdet werden. Doch die Population in Australien ist inzwischen einen Schritt weiter: Sie profitiert jetzt sogar von der Hitze. Die Käfer in Down Under werden größer, wenn sie in einem sehr frühen Entwicklungsstadium starker Wärme ausgesetzt sind.

Durch die Schutzmaßnahmen ihrer Mütter konnten die Käfernachkommen überleben und die evolutionäre Anpassung hervorbringen.

„Kurzfristig können Verhaltensweisen wie Schutz zu suchen, wenn es zu heiß ist, Selektion abpuffern. Aber das verzögert auch die Evolutionsrate“, analysiert Ryan Martin. „Es ist ein zweischneidiges Schwert.“ Auch Viktoriia Radchuk meint: „Man kann so ein bisschen Zeit kaufen. Dadurch, dass Plastizität den Arten erlaubt, während der Lebensdauer eines Tiers mit dem Klima mitzuhalten, kann in dieser Zeit auch Evolution wirken.“

Ein Zusammenspiel von Verhalten und Genetik zeigt sich auch bei Wüsten-Buschratten, die eine besondere Trockenheitsanpassung entwickelt haben. Sie können vom Kreosotbusch fressen, der für andere Lebewesen giftig ist. Möglich macht das ein spezielles Verhalten: Um die Pflanze zu verdauen, nutzen sie Bakterien, die sie untereinander weitergeben – über ihren Kot. Sie teilen ihr Mikrobiom, indem sie gegenseitig ihre Hinterlassenschaften fressen.

Auch Wüsten-Buschratten, die in Gegenden ohne Kreosotbüsche leben, können sofort gefahrlos von der giftigen Pflanze fressen, wenn man ihnen diese Bakterien verabreicht. Doch an die Kapazität der gifterfahreneren Population kommen sie nicht ganz heran. Dies weist auf eine zusätzliche evolutionäre Anpassung hin. Durch sie verträgt die erste Gruppe entweder mehr Gift oder sie arbeitet effizienter mit den Bakterien zusammen, als es die andere Gruppe kann.

Manchmal braucht es aber auch keine genetische Veränderung. Das ist der Fall, wenn benötigte Eigenschaften bereits in den vorhandenen Genen angelegt sind und zum Vorschein kommen, wenn die Voraussetzungen dafür gegeben sind. Bekannt ist das von Ameisen oder Bienen: Genetisch gibt es zwischen Arbeiterinnen und Königinnen keinen Unterschied. Zu welcher Funktion ein Tier heranwächst, hängt von der Umgebung und vom Futter ab. Auch um sich an veränderte Klimabedingungen anzupassen, kann diese Plastizität, also die Ausprägung bestimmter Eigenschaften als Reaktion auf neue Bedingungen, hilfreich sein.

Evolution steuern?

Dass Evolution nicht mit der Geschwindigkeit des Klimawandels mitkommt, kann laut Ryan Martin auch damit zu tun haben, dass Evolution keine Richtung hat und es keine gezielte Anpassung an etwas Bestimmtes gibt.

Daher überlegen sich manche, ob sie der Natur nicht einen Schubs in die richtige Richtung geben könnten. In einigen Projekten wird bereits versucht, Arten aus wärmeren Klimazonen in Bereichen anzusiedeln, in denen es aktuell noch kühler ist. Sie sollen sich jetzt an die neue Umgebung anpassen und bei steigenden Temperaturen dann ihre Hitzeresistenz ausspielen. Doch Ryan Martin ist eher skeptisch: „Meiner Meinung nach wird das nur für wenige Arten möglich sein, weil es schwierig umzusetzen ist.“ Außerdem werde noch erforscht, welche unerwünschten Folgen eine solche Umsiedelung mit sich bringen könnte.

Viele Tiere und Pflanzen leben heute in Städten, wo es wärmer ist als auf dem Land. Dieser Umstand ließe sich eventuell nutzen. „Vielleicht könnten Städte ein Reservoir von Arten bereitstellen, die an eine wärmere Umgebung angepasst sind, und die sich dann wieder aus den Städten heraus verbreiten könnten“, erklärt Ryan Martin die Idee. Er schränkt jedoch direkt ein, dass er nicht glaube, dass man derzeit schon genug dafür wisse. Tiere, die sich an die Stadt angepasst haben, sind möglicherweise gar nicht mehr in der Lage, in der Wildnis zu überleben.

Er hält ein anderes Vorgehen für vielversprechender: Populationen zu identifizieren, die gute Voraussetzungen haben, den Klimawandel zu überleben, und diese zu schützen. Doch auch dann bleiben Unsicherheiten.

Unerwünschte Dominoeffekte

Die Anpassung von Arten an den Klimawandel kann ganze Ökosysteme verändern. So kommt die Klimaerwärmung inzwischen selbst in der Tiefsee an. Mit dem Effekt, dass die dort lebenden Laternenfische kleiner werden.

Schrumpfung ist eine bekannte Anpassung von Lebewesen an wärmere Temperaturen, denn ein kleiner Körper hat eine vergleichsweise große Oberfläche, über die er Wärme abgeben kann.

Die Verkleinerung des Laternenfischs hat nun aber möglicherweise weitreichende Konsequenzen. Denn die Ozeane nehmen einen großen Teil der von uns Menschen ausgestoßenen CO2-Emissionen auf, und die Laternenfische spielen dabei eine wesentliche Rolle.

Sie ernähren sich von Phytoplankton, winzigen Pflanzen, die per Photosynthese Kohlenstoff binden. Die Laternenfische steigen nachts hunderte Meter auf, um das Plankton zu fressen. Wenn sie dann wieder in die Tiefe zurückkehren, nehmen sie den Kohlenstoff mit sich. Dieser Vorgang ist ein Teil der marinen Kohlenstoffpumpe, mit der CO2 tief im Ozean gelagert wird, sodass es nicht mehr das aktuelle Klima beeinflusst. Wenn die Laternenfische kleiner werden und dadurch weniger Plankton fressen, könnte das die Kohlenstoffpumpe schwächen, sodass die Ozeane in Zukunft weniger CO2 speichern. So könnte die Erwärmung der Ozeane wiederum den Klimawandel verstärken.

Ob verstärkt oder abgeschwächt, der Klimawandel wird die Zukunft der Natur bestimmen. Welche Arten sich an eine wärmere Welt anpassen werden und wie das andere beeinflussen wird, bleibt abzuwarten. „Ich denke, dass viele Populationen sich verändern und überleben werden“, meint Ryan Martin, und mit Blick auf den Menschen resümiert der Biologe: „Wir werden Arten verlieren, die für uns wirtschaftliche Bedeutung haben, und Arten, die wir wegen ihrer Schönheit oder ihres Charismas für besonders halten.“ Er ist überzeugt: „Das Leben auf der Erde wird sicherlich einen Weg finden, sich weiter anzupassen. Es wird eben sehr anders sein als das, womit wir oder unsere direkten Vorfahren aufgewachsen sind.“ //