Auswirkungen menschlicher Aktivitäten und des Klimawandels

Die Tundraregionen der Erde sind rau und abgelegen, weshalb sich dort weniger Menschen niedergelassen haben als in anderen Gebieten. Dennoch hat der Mensch eine lange Geschichte in der Tundra. Die ersten Menschen, die vor mehr als 20.000 Jahren von Asien nach Nordamerika kamen, durchquerten weite Tundragebiete auf beiden Kontinenten. Seitdem haben die menschlichen Aktivitäten in Tundra-Ökosystemen zugenommen, vor allem durch die Beschaffung von Nahrung und Baumaterialien. Der Mensch hat die Landschaft durch den Bau von Wohnhäusern und anderen Strukturen sowie durch die Erschließung von Skigebieten, Bergwerken und Straßen verändert. Jagd, Ölbohrungen und andere Aktivitäten haben die Umwelt verschmutzt und die Tierwelt in den Ökosystemen der Tundra bedroht. Umweltwissenschaftler sind besorgt, dass die fortgesetzte Ausweitung dieser Aktivitäten – zusammen mit der Freisetzung von Luftschadstoffen, von denen einige zum Abbau der Ozonschicht führen, und Treibhausgasen, die den Klimawandel beschleunigen – die Integrität und Nachhaltigkeit der arktischen und alpinen Tundra-Ökosysteme beeinträchtigt. So würde beispielsweise das vermehrte Auftreten von Tundrabränden die Flechtenbedeckung verringern, was wiederum die Lebensräume von Karibus und die Subsistenzressourcen für andere arktische Arten beeinträchtigen könnte.

Die Auswirkungen des Klimawandels auf Tundragebiete haben sowohl bei Wissenschaftlern als auch bei politischen Entscheidungsträgern und in der Öffentlichkeit große Aufmerksamkeit erregt. Diese Aufmerksamkeit rührt zum Teil daher, dass die Tundra sehr empfindlich auf den allgemeinen Trend der globalen Erwärmung reagiert. Während die durchschnittliche globale Oberflächentemperatur seit 1900 um etwa 0,9 °C gestiegen ist, hat sich die durchschnittliche Oberflächentemperatur in der Arktis im gleichen Zeitraum um 3,5 °C erhöht. Viele Teile der Region haben seit dem späten 20. Jahrhundert mehrere aufeinanderfolgende Jahre mit rekordverdächtigen Wintertemperaturen erlebt. An einigen Orten war diese rekordverdächtige Winterwärme beispiellos; die durchschnittlichen Dreimonats-Wintertemperaturen im norwegischen Svalbard-Archipel lagen 2016 um 8-11 °C höher als der Durchschnitt von 1961-90. Die meisten Klimaforscher sind sich einig, dass sich dieser Erwärmungstrend fortsetzen wird, und einige Modelle sagen voraus, dass die Landgebiete in hohen Breitengraden bis zum Ende des 21. Jahrhunderts um 7-8 °C wärmer sein werden als in den 1950er Jahren.

Die globale Erwärmung hat bereits zu erkennbaren Veränderungen in den Ökosystemen der arktischen und alpinen Tundra geführt. In diese Ökosysteme dringen Baumarten ein, die aus dem Waldgürtel nach Norden wandern, und die Küstengebiete sind vom Anstieg des Meeresspiegels betroffen. Beide Phänomene führen zu einer Verringerung der geografischen Ausdehnung der arktischen Tundra. Zu den weiteren Veränderungen, die sowohl in der arktischen als auch in der alpinen Tundra zu beobachten sind, gehören eine höhere Strauchdichte, ein früheres Tauwetter im Frühjahr und ein späteres Einfrieren im Herbst, eine Verringerung des Lebensraums für einheimische Tiere und eine beschleunigte Zersetzung organischer Stoffe im Boden. Diese Prozesse können in der Tundra sogar zu einer stärkeren Erwärmung beitragen als in anderen Regionen. So weisen Klimaforscher darauf hin, dass die dunkleren Oberflächen grüner Nadelbäume und eisfreier Zonen die Albedo (Oberflächenreflexion) der Erdoberfläche verringern und mehr Sonnenstrahlung absorbieren als heller Schnee und Eis, was die Erwärmung verstärkt.

Eine der auffälligsten laufenden Veränderungen in der Arktis ist das schnelle Schmelzen des Meereises. Einige Klimamodelle sagen voraus, dass irgendwann in der ersten Hälfte des 21. Jahrhunderts das sommerliche Meereis aus dem Arktischen Ozean verschwinden wird. Das Fehlen des Sommereises würde den bestehenden Erwärmungstrend in den arktischen Tundragebieten sowie in den Regionen jenseits der Tundra verstärken, da das Meereis das Sonnenlicht viel stärker reflektiert als der offene Ozean und somit eine kühlende Wirkung auf die Atmosphäre hat. Außerdem deuten Forschungsergebnisse darauf hin, dass der Rückzug des Meereises die Produktivität der Tundravegetation erhöhen würde, und die daraus resultierende Zunahme der pflanzlichen Biomasse könnte zu mehr extremen Ereignissen wie großen Tundrabränden führen. Schließlich würde ein eisfreier Arktischer Ozean den Zugang zu den hohen nördlichen Breitengraden für Freizeit- und Industrieaktivitäten verbessern; dies würde die Pflanzen und Tiere der Tundra wahrscheinlich zusätzlich belasten und die Widerstandsfähigkeit des Tundra-Ökosystems selbst beeinträchtigen. Auch in den alpinen Tundren könnte die Klimaerwärmung zu mehr menschlichen Aktivitäten führen und die Schädigung der dortigen Pflanzen- und Tierpopulationen verstärken.

Das Schicksal des Permafrosts in einer wärmeren Welt ist ein besonders wichtiges Thema. Tundra und Taiga machen zusammen etwa ein Drittel der globalen Kohlenstoffspeicherung im Boden aus, und ein großer Teil dieses Kohlenstoffs ist im Permafrost in Form von abgestorbenem organischem Material gebunden. Ein Teil dieser organischen Substanz ist seit Tausenden von Jahren erhalten geblieben, und zwar nicht, weil sie von Natur aus schwer abbaubar ist, sondern weil das Land gefroren geblieben ist. Das Auftauen des Permafrosts würde das organische Material der mikrobiellen Zersetzung aussetzen, wodurch Kohlenstoff in Form von CO2 und Methan (CH4) in die Atmosphäre freigesetzt würde. Die mikrobielle Zersetzungsrate ist unter anaeroben Bedingungen, bei denen CH4 freigesetzt wird, viel geringer als unter aeroben Bedingungen, bei denen CO2 entsteht; CH4 hat jedoch ein etwa 25-mal höheres Treibhauspotenzial als CO2. Die Arktis ist seit dem Ende der letzten Eiszeit eine Netto-Senke (oder ein Speicher) für atmosphärisches CO2. Gleichzeitig war die Region aber auch eine Nettoquelle für atmosphärisches CH4, vor allem wegen der vielen Feuchtgebiete in der Region.

Zahlreiche andere Faktoren beeinflussen den Austausch von kohlenstoffhaltigen Verbindungen zwischen der Tundra und der Atmosphäre. Tundrabrände geben CO2 an die Atmosphäre ab, und es gibt Hinweise darauf, dass die Klimaerwärmung der letzten Jahrzehnte die Häufigkeit und Schwere von Tundrabränden in der Arktis erhöht hat. Im Gegensatz dazu könnte eine höhere Pflanzenproduktivität, die sich aus einer längeren, wärmeren Vegetationsperiode ergibt, einen Teil der Kohlenstoffemissionen aus dem Schmelzen des Permafrosts und den Tundrabränden kompensieren. Ökologen und Klimawissenschaftler stellen fest, dass es eine große Unsicherheit über die Zukunft des Kohlenstoffkreislaufs in der Arktis im 21. Sie befürchten jedoch, dass ein Nettotransfer von Treibhausgasen aus den Tundra-Ökosystemen in die Atmosphäre das Potenzial hat, die Veränderungen des Erdklimas durch eine positive Rückkopplungsschleife zu verschärfen, bei der kleine Erhöhungen der Lufttemperatur an der Oberfläche eine Kette von Ereignissen auslösen, die zu einer weiteren Erwärmung führen.

Feng Sheng Hu