Phänologie

Das Wort Phänologie ist dem Griechischen entlehnt und bedeutet in wörtlicher Übersetzung Lehre von den Erscheinungen. Meyers kleines Lexikon Meteorologie (Schirmer et al. 1987) bezeichnet die Phänologie als “die Lehre vom Einfluss des Wetters, der Witterung und des Klimas auf den jahreszeitlichen Entwicklungsgang und die Wachstumsphasen der Pflanzen und Tiere, ein Grenzbereich zwischen Biologie und Klimatologie“.

Temperaturschwankungen oder -erhöhunen sind für den Menschen kaum spürbar. Sichtbar und damit bemerkbar sind hingegen phänologische Veränderungen in unseren Ökosystemen. Steigende Temperaturen durch den Klimawandel (s. Abb.) führen beispielsweise zu früherem Blattaustrieb im Frühling und zu einem veränderten Zugverhalten von Vögeln. Dabei ist der Frühling durch die sprunghafte Veränderung der Temperaturen die Jahreszeit mit den prägnantesten Veränderungen.

Veränderung der Durchschnittstemperaturen der Monate März, April und Mai im Zeitraum 1950-2010 (GISS Surface Temperature Analysis, NASA)

Veränderungen in der Vegetation
Eine Studie für Europa bestätigte die Auswirkungen des Klimawandels auf die Entwicklung der Vegetation (Menzel 2006). Von 1971 bis 2000 verfrühten sich Blüte und Blattentfaltung im Frühjahr um durchschnittlich 2,5 Tage pro Dekade. Damit dauert die Vegetationsperiode in Mitteleuropa heute bis zu zwei Wochen länger. Nach Parmesan (2006) hat eine Erhöhung der Frühlingstemperatur um 1 °C eine mittlere Verfrühung des Wachstumsbeginns um 2,5-6 Tage zur Folge.

Veränderungen in der Tierwelt
Phänologische Veränderungen zeigen sich auch in der Tierwelt – zum Beispiel beim Verhalten von Zugvögeln. Hüppop et al. (2008) konnte eine Verfrühung der Durchzugszeiten oder eine verfrühte Ankunft in Brutgebieten nachgeweisen. B
eispielsweise hat sich der Heimzug der Klappergrasmücke auf Helgoland in den letzten 50 Jahren um fast zwei Wochen vorverlagert. Auch bei den Insekten konnten Veränderungen festgestellt werden, die auf den Klimawandel zurückzuführen sind. Nach einer Übersichtsstudie des LUBW (Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg) ist eine verstärkte Verbreitung von Wärme liebenden Insektenarten in Baden-Württemberg zu beobachten.

Ökosysteme sind durch vielfältige Wechselbeziehungen zwischen den Organismen sehr komplex. Die Veränderung eines Faktors in einem Ökosystem führt häufig zu einer Kettenreaktion. Neben den direkten Folgen des Klimawandel treten auch indirekte Auswirkungen für die Organismen auf. Nicht alle Organismen reagieren in gleicher Weise auf veränderte Umweltbedingungen – die Folge ist häufig eine asynchrone Reaktion ganzer einheimischer Lebensgemeinschaften (Schweiger et al. 2010). Beispielsweise benötigen Raupen verschiedener Schmetterlingsarten frisch entfaltete Blätter bestimmter Bäume als Nahrungsquelle (Forkner et al. 2008). Somit sind Arten von der Phänologie anderer Arten existentiell abhängig. Durch den Klimawechsel werden bereits etablierte Insekten-Pflanzen-Beziehungen verloren gehen, im Umkehrschluss können auch vollkommen neue Wechselbeziehungen entstehen.

Honigbiene im Klimawandel
Die zuvor beschriebene Spezialisierung auf bestimmte Nahrungsquellen ist eine Form, mit anderen Arten zu konkurrieren. Im Gegensatz zu diesen so genannten Spezialisten, gibt es Generalisten wie die Honigbiene. Diese zeichnet sich durch eine lange Flugzeit und durch die Ernährung von einer Vielzahl von Trachtpflanzen aus. Damit zeigt sie eine deutlich geringere Abhängigkeit zu äußeren Einflüssen und ist daher weniger vom Klimawandel beeinflusst (Schweiger et al. 2010).

Phänologische Daten in der Wissenschaft
In den letzten Jahrzehnten haben phänologische Daten in der Klima- und Klimafolgenforschung an Bedeutung gewonnen. So entstanden in jüngster Vergangenheit neue
phänologische Beobachtungsnetze, z.B. die Internationalen Phänologischen Gärten (IPG) oder das National Phenology Network USA.

Nachteilig ist hingegen die oftmals fehlende Objektivität der phänologischen Beobachtungen. Zwar dienen detaillierte Beobachteranleitungen (s. Abb) dazu, den Entscheidungsspielraum beim Erheben phänologischer Daten zu minimieren, die Genauigkeit der Beobachtungen ist jedoch letztlich vom Erfahrungsgrad des Phänologen abhängig (Chmielewski 2007). Eine Verringerung der Anzahl der Beobachter führt meist zu einheitlicheren und vergleichbareren Ergebnissen.

Beispiel für phänologische Phasen des Blattaustriebs der Rotbuche

Das Projekt Klimabiene hat sich eine bundesweite Erfassung von Daten zur Honigbiene zum Ziel gemacht, verständlicherweise kann dies nicht durch eine einzelne Person geleistet werden. Damit möglichst viele Imker an ihren Bienenständen Datenerhebungen vornehmen können, muss der Forschungsgegenstand möglichst eindeutig bestimmbar und offensichtlich sein. Dies trifft auf den Schwarmflug der Honigbiene zu, so dass das Klimabiene-Projekt diesen in den Fokus der Untersuchungen im Jahr 2011 gestellt hat.

→ Schwarmtrieb →

Quellen

  • Chmielewski, F.-M. (2007): Phänologie – ein Indikator zur Beurteilung der Auswirkungen von Klimaänderungen auf die Biosphäre. promet 33(1), Thema: Phänologie.
  • Forkner, R., Marquis, R. J., Lill, J., Le Corff, J. (2008): Timing is everything? Phenological synchrony and population variability in leaf-chewing herbivores of Quercus. Ecological Entomology 33(2): 276-285.
  • Hüppop K., Hüppop O., Bairlein F. (2008): Immer früher wieder zurück: Veränderung von Zugzeiten. Der Falke 55: 294-299.
  • LUBW (2007): Klimawandel und Insekten. Umweltministerium Baden–Württemberg, 1. Auflage, Karlsruhe.
  • Menzel, A. (2006): Zeitliche Verschiebungen von Austrieb, Blüte, Fruchtreife und Blattverfärbung im Zug der rezenten Klimaerwärmung. Wald und Klimawandel. Forum für Wissen 2006: 47-53.
  • Parmesan, C. (2006): Ecological and Evolutionary Responses to Recent Climate Change. Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics 37: 637-669.
  • Schirmer, H., Buschner, W., Cappel, A., Matthäus, H.-G., Schlegel, M. (1987): Meyers kleines Lexikon Meteorologie. Meyers Lexikonverlag, Mannheim, Wien, Zürich.
  • Schweiger, O., Biesmeijer, J.C., Bommarco, R., Hickler, T., Hulme, P. E., Klotz, S., Kühn, I., Moora, M., Nielsen, A., Ohlemüller, R., Petanidou, T., Potts, S. G., Pyšek, P., Stout, J.C., Sykes, M.T., Tscheulin, T., Vilà, M., Walther, G.-R., Westphal, C., Winter, M., Zobel, M., Settele, J. (2010): Multiple stressors on biotic interactions: how climate change and alien species interact to affect pollination. Biological Reviews 85(4): 777-795.
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