Wie sich Tiere an stärkere Hitzewellen anpassen
Eine intensive Hitzewelle, die Mexiko im Mai 2024 erfasste, tötete mehr als 50 Brüllaffen. Menschen können diesen Folgen der steigenden globalen Temperaturen bis zu einem gewissen Grad entgehen, indem sie in klimatisierten Räumen Zuflucht suchen. Andere Arten sind den Elementen ausgeliefert und müssen sich auf die Anpassungen verlassen, die sie im Laufe von Millionen von Jahren der Evolution geerbt haben, um zu überleben.
Natürlich hat nicht jeder Zugang zu einer Klimaanlage. Hitzebedingte Erkrankungen und Todesfälle nehmen weltweit zu. Allerdings sind Klimaanlagen auch keine gute Lösung gegen extreme Hitze. Mit steigenden Temperaturen steigt auch der Bedarf an fossiler Energie zum Betrieb dieser Kühlsysteme, wodurch eine Rückkopplungsschleife entsteht, in der heißere Bedingungen einen höheren Bedarf an Kühlung und noch heißere Bedingungen bedeuten.
Werden wir und andere Tiere uns schnell genug an die globale Erwärmung anpassen? Die Antwort hängt davon ab, wie stark die Menschheit die Treibhausgasemissionen reduziert und wie groß die Innovations- und Anpassungsfähigkeit aller Arten ist.
Tiere können ihre Körpertemperatur durch innere Veränderungen regulieren, wie etwa durch Hecheln bei Hunden, und durch Veränderungen im äußeren Verhalten. Kängurus lecken beispielsweise ihre Unterarme, um sich abzukühlen. Diese Beispiele zeigen den Einfallsreichtum der Natur, aber es ist nicht sicher, ob sie gegen den unaufhaltsamen Anstieg der globalen Temperaturen wirksam sein werden.
Und so sind Tiere gezwungen, sich zu verändern, um in einer wärmer werdenden Welt einen kühlen Kopf zu bewahren.
Auffächern
Ökogeografische Regeln beschreiben Trends in der Art und Weise, wie sich physische Merkmale von Tieren je nach geografischer Lage verändern, und bieten Hinweise darauf, wie sich Arten an ein raueres Klima anpassen.
Bergmanns Regel, benannt nach dem Biologen Carl Bergmann aus dem 19. Jahrhundert, geht davon aus, dass Tiere in wärmeren Klimazonen tendenziell kleiner sind, da ihre im Verhältnis zu ihrem Körpervolumen größere Oberfläche ihnen hilft, Wärme abzuleiten. Allens Regel, benannt nach dem Zoologen Joel Allen, geht davon aus, dass Tiere in heißen Klimazonen längere Gliedmaßen haben, wodurch Wärme leichter entweichen kann.
Viele Tiere passen bereits ihre körperlichen Merkmale und ihr Verhalten an. Einige Vögel entwickeln kleinere Körper und längere Flügel, möglicherweise um die Wärmeableitung zu verbessern. Diese Anpassungen können kurzfristig hilfreich sein, könnten aber den Lebensraum dieser Vögel verändern. Kleinere Vögel mit längeren Flügeln können größere Entfernungen zurücklegen und könnten daher andere Migrationsmuster annehmen, was wiederum Folgewirkungen auf die Ökosysteme haben könnte, in denen sie leben.
Das Verständnis dieser Zusammenhänge kann Wissenschaftlern helfen, die Auswirkungen steigender Temperaturen auf die Artenvielfalt vorherzusagen und abzumildern. So können beispielsweise Veränderungen in Größe und Flügellänge ein Hinweis darauf sein, dass eine Art Schwierigkeiten hat, mit ihrer aktuellen Umgebung zurechtzukommen, und Naturschützer dazu veranlassen, geeignete Lebensräume zu schaffen oder zu erhalten. Dieses Wissen könnte zur Schaffung von Wildtierkorridoren beitragen – natürlichen Pfaden wilder Lebensräume wie Wäldern –, die es Tieren ermöglichen, in geeignetere Klimazonen zu migrieren.
Wie verschiedene Arten extreme Hitze überstehen, hängt unterdessen von ihrem Stoffwechsel und der Art ihrer Umgebung ab.
Evolution in einem sich ändernden Klima
Landtiere haben sich an direkte Sonneneinstrahlung und schnelle Temperaturschwankungen angepasst, indem sie schnelle Reaktionsstrategien entwickelt haben, um Überhitzung zu vermeiden. Elefanten beispielsweise haben große Ohren, die ein ausgedehntes Netzwerk von Kapillaren direkt unter der Haut enthalten. Sie schlagen mit den Ohren und kühlen so ihr Blut, indem sie Luft über die Gefäße blasen.
Wasser kann mehr Wärme aufnehmen als Luft und braucht länger, um abzukühlen. Dies beeinflusst die Art und Weise, wie Wärme zwischen dem Körper eines Tieres und seiner Umgebung übertragen wird. Der Kabeljau-Eisfisch, ein am Boden lebender Fisch, der in der Antarktis vorkommt, gedeiht in eiskalten Gewässern dank der Frostschutzproteine in seinem Blut. Manche Korallen teilen ihr Skelett aus Kalziumkarbonat mit hitzetoleranteren Algen, die auch in heißerem Wasser weiterhin Zucker aus Sonnenlicht synthetisieren können. Diese Strategie hat jedoch ihre Grenzen: Ein weiteres globales Bleichereignis hat gezeigt, welche Folgen zunehmender Hitzestress hat.
Tiere haben auch unterschiedliche Strategien, um ihre Körperwärme zu regulieren, je nachdem, wie gut sie diese erzeugen können. Endotherme, also warmblütige Tiere, erzeugen ihre eigene Wärme als Nebenprodukt ihres Stoffwechsels. Vögel und Säugetiere sind typische Endotherme. Der Amerikanische Weißpelikan, ein hochfliegender Wasservogel mit einem trogartigen Schnabel, lässt seine Kehlmuskeln schnell vibrieren, um überschüssige Wärme abzuleiten.
Ektothermen oder kaltblütige Tiere (obwohl ihr Blut nicht wirklich kalt ist) sind bei der Regulierung ihrer Körpertemperatur von ihrer Umgebung abhängig. Eidechsen und Schlangen sonnen sich, um sich aufzuwärmen, und gehen in den Schatten, um sich abzukühlen.
Inwieweit können diese bewährten Methoden die Arten in einer sich rasch erwärmenden Welt schützen? Eisbären können sich im arktischen Klima auf ihren dicken Speck, ihr braunes Fett und ihr dichtes Fell verlassen, um warm zu bleiben. Doch bei steigenden Temperaturen kann diese Isolierung zum Nachteil werden und es ihnen erschweren, sich abzukühlen. Ebenso können steigende Hitze und die Zerstörung schattiger Lebensräume dazu führen, dass Ektothermen keinen Ort mehr finden, an dem sie sich abkühlen können.
Dieser Druck wird sich negativ auf die Gesundheit und Lebensweise der Arten auswirken. Als Teil eines Forschungsteams untersuchte ich das Verhalten, die Körpergröße und die Farbmerkmale von Eidechsen in freier Wildbahn und entdeckte, dass Eidechsen, die in heißeren Gebieten Zentralsüdafrikas leben, bis zum Ende des Jahrhunderts wahrscheinlich weniger aktiv sein werden. Das bedeutet wahrscheinlich weniger Zeit für die Nahrungssuche und Paarung, was möglicherweise zu Wachstums- und Fortpflanzungsstörungen führen könnte. Ektothermen wie Amphibien und Reptilien sind besonders anfällig für steigende Temperaturen.
Es ist schwierig vorherzusagen, wie jede Art auf die globale Erwärmung reagieren wird – schließlich hat jede Art ihre eigenen evolutionären Anpassungen, die sich mit dem Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur verändern oder auflösen werden. Es ist jedoch klar, dass die angeborene Widerstandsfähigkeit der Natur allein nicht ausreichen wird. Nur durch die Reduzierung der Emissionen und den Schutz von Lebensräumen können Mensch und Tier im Einklang mit der sich verändernden Umwelt leben.
Jonathan Goldenberg, Postdoktorand in Evolutionsbiologie, Universität Lund
