Die Natur ist aus dem Takt geraten – und das verändert alles und überall

Anchor, das Murmeltier, war überraschend ruhig, wenn man bedenkt, dass ihm gerade ein Fremder die Wange abgewischt hatte. Es war ein kühler, frischer Abend in West-Zentral-Colorado, und das 11 Monate alte männliche Gelbbauchmurmeltier war in eine Metallkäfigfalle geraten. Jetzt haben ein paar Wissenschaftler seine DNA untersucht, um zu messen, wie schnell dieser Fellknäuel wuchs.

Seit 1962 kartieren Wissenschaftler auf dieser Hochgebirgswiese das soziale Leben der Murmeltiere. Aber in letzter Zeit haben Forscher ihre Aufmerksamkeit auch darauf gerichtet, herauszufinden, wie ein sich erwärmender Planet den Zeitplan der Natur verändert und sich möglicherweise auf die Gesundheit von Murmeltieren auswirkt.

Jedes Frühjahr erwachen Murmeltiere aus ihrem Winterschlaf. Sie paaren sich, gebären ihre Jungen und verbringen den Sommer mit Fressen, bevor sie wieder Winterschlaf halten. „Es geht darum, dick zu werden oder zu sterben“, sagt Conner Philson, ein Ph.D. Ein Kandidat an der UCLA erzählte mir, wie er Anchor in einer dunklen Kevlar-Tasche hielt, damit das Tier sich mit seinen riesigen Schneidezähnen keinen Finger aufschneiden konnte. Nachdem sie dem Murmeltier ein Stück Schaumstoff durch das Maul geführt hatte, um Zellproben zu entnehmen, maß Philsons Kollegin, die UCLA-Masterstudentin Mackenzie Scurka, mit einem Messschieber eine winzige Pfote. Dann dankte Philson seinem Probanden dafür, dass er uns nicht mit Kot übergossen hatte. „Es ist viel schöner, wenn sie in die Falle kacken und nicht auf uns“, sagte er.

Das Verhalten der Murmeltiere verändert sich. Aufgrund des Klimawandels kommen sie nun etwa einen Monat früher aus dem Winter heraus und müssen daher früher nach Nahrung suchen. Doch die meisten Murmeltiere werden, wie Forscher auch mit Anchor erfahren würden, tatsächlich immer noch groß und gesund. Durch das frühe Auflaufen haben sie mehr Zeit zum Fressen, wodurch sie dicker werden und mehr Nachkommen zeugen können.

Bisher scheint sich der wechselnde Kalender der Natur für Murmeltiere als Vorteil erwiesen zu haben. Aber das ist mit ziemlicher Sicherheit die Ausnahme und nicht die Norm.

Timing ist alles in der Natur. Von den einleitenden Tönen des Frühlingsgesangs eines Singvogels bis hin zum saisonalen Schlagzeugspiel schnappender Garnelen – jeder wichtige ökologische Prozess lebt und stirbt im Rhythmus einer Uhr. Blüte. Eiablage. Zucht. Migration. Das gilt in der mongolischen Steppe ebenso wie im Arabischen Meer oder im Regenwald Costa Ricas. Jahrhunderte der Evolution haben diese Muster verfeinert. Jetzt kalibriert der Klimawandel sie neu.

Und das verändert das Leben für fast alles. In jedem Ozean und auf jedem Kontinent sind die Jahreszeiten im Wandel. Frühere Wärme, verzögerte Kälte und Veränderungen in der Häufigkeit und Heftigkeit der Niederschläge spielen auf vorhersehbare und unerwartete Weise mit etablierten Rhythmen.

Daher bemühen sich Forscher auf der ganzen Welt darum, den zeitlichen Ablauf von Lebenszyklusereignissen zu dokumentieren, eine wissenschaftliche Disziplin, die als Phänologie bekannt ist. Dieser Zeitpunkt wird durch unsere Emissionen aus fossilen Brennstoffen auf den Kopf gestellt.

Veränderungen werden fast überall entdeckt, wo Wissenschaftler hinschauen. Der Zeitpunkt des Blatterscheinens und des Blattabfalls hat sich auf mehr als der Hälfte der Erde bereits dramatisch verschoben. Buckelwale im Golf von Maine versammeln sich 19 Tage später als früher, während Makrelen, Seehecht und Felsenfische im Nordpazifik früher laichen. Im Red River Valley in North Dakota stellten Wissenschaftler fest, dass 65 von 83 Vogelarten früher eintrafen, einige sogar um bis zu 31 Tage. 76 Tage später treffen die Zwergsalamander in South Carolina in den Brutgebieten ein.

Schwieriger zu begreifen ist die Schwere der Folgen – für Pflanzen, Tiere und uns. Wenn sich alles in die gleiche Richtung und um ungefähr den gleichen Betrag verschiebt, könnte sich unser neuer Kalender als unbedeutend erweisen. Wie bei der Sommerzeit wurschtelten wir uns gemeinsam durch. Aber so funktioniert die Natur nicht. „Die Arten reagieren nicht gleich“, sagte David Inouye, emeritierter Professor der University of Maryland und führender Phänologieforscher.

Zu viele Muster verändern sich gleichzeitig, jedes beeinflusst von unzähligen anderen, die ihrerseits ebenfalls in Bewegung sind. Es ist alles, überall, alles auf einmal. Sogar Wesen, die sich scheinbar nicht verändern, erleben, wie sich ihre Welt um sie herum verändert. Schneeschuhhasen, Sibirische Hamster, Halsbandlemminge und Langschwanzwiesel werden im Winter alle weiß, als schützende Tarnung im Schnee. Jetzt sind sie oft nicht mehr im Einklang mit ihrer Umgebung. Viele werden zunehmend mit halogenhellen weißen Körpern gesehen, die in grünen Wäldern, braunem Gestrüpp oder in der gelben Tundra kauern. Das liegt daran, dass der Schnee später kommt und früher schmilzt, aber der Farbübergang wird durch saisonale Veränderungen des Tageslichts ausgelöst, das sich natürlich überhaupt nicht ändert.

Was passiert also, wenn wir den Zeitplan der Natur in jedem wilden System der Erde gleichzeitig umgestalten und dabei das Timing für einige Dinge ändern, für andere jedoch nicht? Nur wenige verstehen die Auswirkungen besser als Inouye. „Untersuchen Sie jede Art einzeln, dann wissen Sie vielleicht, ob sie sich verändert“, sagte er mir an einem Junimorgen, als wir auf einer Wiese in dünner Luft in etwa 10.000 Fuß Höhe standen. Aber um zu verstehen, warum dieser Wandel stattfindet – und was er bedeutet – müssen Wissenschaftler einen größeren Blickwinkel werfen. „Keine Art lebt isoliert.“

Inouye und ich schlenderten durch kühle grüne Felder mit wilden Pastinaken und falschem Stinktierkohl, während wir das fast hundert Jahre alte Rocky Mountain Biological Laboratory besichtigten, eine der wichtigsten phänologischen Forschungsstätten der Welt. Es ist keine gewöhnliche Feldstation: Wissenschaftslabore und Wohnungen sind in in die Jahre gekommenen Gebäuden versteckt – alles, was von der aus Brettern und Latten erbauten Gotik übrig geblieben ist, einer verlassenen Bergbaustadt aus dem 19. Jahrhundert acht Meilen nördlich von Crested Butte. Um uns herum pfiffen Kolibris mit den Flügeln zwischen Lupinen, Espen-Sonnenblumen und Zwerg-Ritterspornen.

„Versuchen Sie das“, sagte er und reichte mir das grüne Blatt einer Gletscherlilie. Er steckte sich eine Strähne in den Mund, und ich tat es ihm gleich und schmeckte erdige Süße, wie Spinat. Inouye warnte mich mit einem schlauen Lächeln, ich solle die Maislilien meiden, die giftige Alkaloide enthalten, die dazu führen können, dass Mutterschafe Lämmer mit einem einzigen zentralen Auge zur Welt bringen, wie ein Zyklop. (Ich habe es nachgeschlagen; er hat recht.) In der Nähe zählten Doktoranden Hummeln, indem sie sie mit Netzen netzten und in Plastikfläschchen füllten. Um zu vermeiden, dass eine Biene zweimal gezählt wurde, markierten sie jeden flauschigen Brustkorb mit einem Marker und ließen das Insekt dann frei.

Inouye verfolgt hier seit 50 Jahren biologische Kreisläufe. Er spricht im ruhigen, gemessenen Tonfall von jemandem, der sein Leben damit verbracht hat, Blumen zu zählen. Der 73-jährige Inouye ist dünn, groß und hat ein bärtiges, kantiges Gesicht, das an das von Abe Lincoln erinnert. Er kann auf den ersten Blick rund 150 Wildblumenarten des Tals benennen. Er kann erkennen, welcher Vogel, welche Wespe, welche Biene oder welche Fliege ihren Nektar verbreitet. Er kennt diesen Ort besser als ich mein Wohnzimmer.

Inouye kam Anfang der 1970er Jahre, um an Feldkursen teilzunehmen, und kehrte 1972 zurück, um Kolibris zu studieren. Dann entdeckte er, dass „Kolibris sehr früh aufstehen“, sagte er. 1973 beschlossen er und andere junge Wissenschaftler stattdessen, nachzuverfolgen, welche Pflanzen für welche Bestäuber verfügbar waren. Inouye würde mit Blumen und Hummeln beginnen. Er hatte gelernt, dass Hummeln angemessene Arbeitszeiten einhalten.

Den ganzen Sommer über ging er jeden zweiten Tag mit Bleistift und Papier spazieren, notierte die Blütezeiten und dokumentierte die Besucher der Blumen. Irgendwann trennten sich die Kollegen, aber jeden Sommer kehrten Inouye und seine Frau Bonnie zurück. Sie liebten Colorados Schönheit und wie anders sich jeder Sommer anfühlte. „Es gab immer ein Gefühl der Vorfreude und ich wollte wissen, was die neue Saison bringen würde“, sagte er. Er kam Jahrzehnt für Jahrzehnt zurück und zog nebenbei zwei Söhne groß.

Der Klimawandel spielte in seinen Überlegungen zunächst keine Rolle. Im Laufe der Zeit erstellten Inouye und seine Kollegen aus der Gothic-Forschung unbeabsichtigt einen der längsten fortlaufenden detaillierten Berichte über subalpine Veränderungen auf der Erde – Daten, die so einflussreich waren, dass sie zu einer Art Grundlagentext geworden sind.

Nur wenige können ihre Beobachtungen aus erster Hand über die Art und Weise, wie die Erwärmung des Planeten das Timing der Natur verzerrt, übertrumpfen. Im Jahr 2000, bevor so etwas in Nordamerika durchgeführt wurde, zeigte die Gruppe, zu der inzwischen auch sein Ökologensohn Brian gehörte, 14 Tage früher, dass wandernde Rotkehlchen ankamen. Im Jahr 2008 stellte Inouye fest, dass klimabedingte Veränderungen der Vegetationsperiode paradoxerweise zu einer Zunahme von Frostereignissen geführt haben, wodurch mehr Sonnenblumen und lavendelfarbene Gänseblümchen getötet wurden. (Anstatt bis Juni ununterbrochen kalt zu bleiben, erwärmt sich der Boden jetzt und gefriert wieder und wiederholt dieses Muster vor dem Sommer mehrmals.) Im Jahr 2013 zeigten Inouye und andere, nachdem sie über 39 Jahre hinweg zwei Millionen Blumen handschriftlich dokumentiert hatten, dass die Blüte etwa vier Wochen früher beginnen kann Auch wenn die Blüte in der gesamten Landschaft, von der ersten bis zur letzten Knospe, 36 Tage länger dauern kann.

Dieser intime Blick auf einen kleinen Ort gab ihnen Einblick in die manchmal überraschenden Auswirkungen des Klimawandels auf die Interaktionen zwischen Arten. Durch das Abtöten von Gänseblümchen reduzieren diese klimabedingten Fröste den Nektarbedarf der Mormonen-Perlmutterfalter und treiben so die Populationen der gelbbraunen geflügelten Tiere zurück. In den 1970er Jahren fielen die ersten Blüten dieser hängenden, gelben Gletscherlilie mit der Ankunft von Breitschwanzkolibris aus Mittelamerika zusammen, die auf den Nektar der Lilie angewiesen sind. Als ich jedoch bei Gothic auftauchte, begannen diese Blüten oft 17 Tage früher, während Kolibris im Allgemeinen 12 Tage früher eintrafen. „Wenn sich der Trend fortsetzt, könnten die Blumen irgendwann fertig sein, wenn die Vögel ankommen“, sagte Inouye.

Die Entdeckungen in Colorado erfolgen inmitten eines aufkeimenden globalen Interesses am Timing, da Forscher damit beginnen, erhebliche Kosten zu katalogisieren. Beispielsweise verhungerten zwischen 2015 und 2016 bis zu eine Million Murres, große Seevögel, die manchmal auch „fliegende Pinguine“ genannt werden, entlang der Westküste der Vereinigten Staaten, während ihre abgemagerten Kadaver an Strände gespült wurden. Eine schwere Hitzewelle im Meer, die durch den Klimawandel wahrscheinlicher wurde, hatte veränderte Zeitzyklen für ihre Nahrung. Moschusochsen in Alaska werden zunehmend kleiner geboren, da der schmelzende Schnee wieder gefriert und die Vegetation, die trächtige Kühe benötigen, mit Eis bedeckt. (Früher waren die Winter so kalt und trocken, dass sie durch den Schnee scharren konnten, um darunter liegendes Grün zu fressen.) Da das Meereis früher schmilzt, verbringen Eisbären mehr Zeit an Land. Grizzlybären wagen sich bereits weiter nach Norden. Die beiden Arten haben sich in der Vergangenheit gelegentlich gepaart, aber hybride „Pizzly“-Bären sind zwar immer noch selten, es wird jedoch erwartet, dass sie häufiger vorkommen.

Auch für uns bestehen Risiken. Weltweit haben die Märkte für insektenbestäubte Pflanzen wie Kakao, Wassermelone, Kreuzkümmel und Koriander einen jährlichen Wert von bis zu 577 Milliarden US-Dollar. Veränderungen in der Uhr der Natur können sich auch auf Dutzende versteckter Arten auf die Landwirtschaft auswirken, denen nicht alle durch eine Verschiebung der Pflanz- oder Erntezeiten entgegengewirkt werden können. Betriebe sind möglicherweise mehr Frost oder bisher unbekannten, ernteschädigenden Krankheitserregern ausgesetzt.

Vieles wissen wir noch nicht: Können zeitliche Veränderungen allein zu erheblichen Artensterben führen? Wie groß ist die Anpassungsfähigkeit der Natur? Und warum ist es so schwer zu erkennen, was als nächstes kommt?

Es erfordert unglaublich viel Arbeit, so viele unterschiedliche Veränderungen auseinanderzunehmen. Um zu dokumentieren, was den Zeitplan jedes Organismus in einem einzelnen Ökosystem beeinflusst, sind unzählige Studien einer Vielzahl von Lebewesen in der Nähe erforderlich. Im Laufe der Jahre hat sich Inouye mit Hunderten von Wissenschaftlern zusammengetan oder Erkenntnisse mit ihnen geteilt. Während meiner Woche im Tal wurde ich Zeuge eines entzückenden Querschnitts ihrer Forschungen, der lediglich die Schwierigkeit verdeutlichte, die Zukunft vorherzusagen.

Unterhalb des Granits des Gothic Mountain wies Rebecca Irwin, Ökologin der North Carolina State University, auf eine parasitäre Kuckucksbiene hin. Wenn der Frühling früh kommt, scheinen Hummelköniginnen schwächer zu werden und Kuckucksbienen haben mehr Glück, sie zu stechen und ihre Arbeitsbienen an sich zu reißen. „In diesen frühen Jahren der Schneeschmelze sind die Königinnen einfach mehr gestresst“, erzählte mir Irwin. „Sie brauchen mehr Nahrung. Sie müssen häufiger nach Futter suchen.“ Doch nach 13 Jahren Arbeit mit Bienen in Gothic sieht sie keinen klaren langfristigen Überlebenstrend bei den 200 Bienenarten der Region.

Wir lernen auch immer noch, warum Tiere tun, was sie tun. Am nächsten Tag führte mich Mary Caswell Stoddard, eine außerordentliche Professorin der Princeton University, durch Wiesen oberhalb des East River in Colorado. Einige Jahre zuvor hatte sie herausgefunden, dass Breitschwanzkolibris eine weitaus größere Farbpalette sehen als Menschen, was sich wahrscheinlich darauf auswirkt, welche Blüten sie besuchen. Sie zeigte mir, wo sie Kamerafallen aufgestellt hatte, um zu sehen, wie die Neuordnung der Blüte durch den Klimawandel die „sensorische Wahrnehmung“ – und das Verhalten – von Kolibris verändern könnte.

Natürlich sticht ein Inouye-Mitarbeiter hervor: Billy Barr. Barr, eine Legende aus Colorado (der seinen Namen nicht groß schreibt), wurde im Fernsehen, in Zeitungen, Büchern und Filmen porträtiert. Er besuchte Gothic als Student der Rutgers University und kam 1973 endgültig zurück – und verschanzte sich in einer Bergbauhütte ohne Strom und fließendes Wasser. Im Sommer waren dort Wissenschaftler, darunter auch Inouye, aber im Frühling und Herbst und im bitteren, stürmischen Winter lebte er allein in den Elk Mountains.

Also hat Barr Dinge gemessen – Temperatur, Schneefall und Schneehöhe. Er verfolgte den Feuchtigkeitsgehalt und notierte im Frühjahr, wann der Schnee schmolz. (Er benutzte einen Maßstab und eine Waage.) Er hörte jedes Jahr den ersten Vogelgesang und zeichnete seine erste Murmeltiersichtung auf. Er notierte alles in Notizbüchern. „Ich war einfach da und habe einfach aufgeschrieben, was ich gesehen habe“, erzählte er mir. „Ich meine, ich hatte den ganzen Tag Zeit.“

Barr war weniger der moderne Thoreau als vielmehr der rastlose Datenfreak und genoss den Vergleich von Beobachtungen von Jahr zu Jahr. Und obwohl Barr und Inouye sich kannten, unterhielten sich die beiden erst Ende der 1980er Jahre ausführlich über Barrs Aufzeichnungen. Inouye war fasziniert und bat darum, einen Blick darauf zu werfen.

Die Notizbücher versetzten Inouye in Erstaunen. Sie könnten im Detail die Reduzierung der Schneesaison aufzeigen. Es war Barr, der als Erster bemerkte, dass Rotkehlchen früh ankamen, und der Daten lieferte, die anderen dabei halfen, das Auftauchen der Murmeltiere mit dem frühen Frühling in Verbindung zu bringen. Bereits 1991 – nur drei Jahre nachdem der NASA-Wissenschaftler James Hansen dem Kongress mitgeteilt hatte, dass Treibhausgase den Planeten erwärmen – zeigten Inouye und ein Kollege anhand von Barrs Notizbüchern, wie reduzierter Schnee die Blüte in den Bergen verändern und möglicherweise Bienen und Kolibris schädigen könnte.

„Ich begann mit der Arbeit an seinen Daten und verglich seine Erstsichtungsdaten mit seinen Schneeschmelzdaten und Schneedeckendaten“, sagte Inouye. Der Zusammenhang war klar. Die Schneeschmelze war ein wichtiger Auslöser in alpinen Systemen und löste eine Lawine zeitlicher Veränderungen aus. Und es war eine Verbindung, die durch Zufall entdeckt wurde – denn ein gelangweilter Barr war auf Details bedacht und wohnte zufällig dort, wo Inouye arbeitete.

Inouyes neueste Zusammenarbeit könnte das Gebiet der Phänologie noch weiter verändern. Zusammen mit Sohn Brian und Schwiegertochter Nora Underwood, beide Biologen an der Florida State University, und unter der Leitung von Rebecca Prather, einer Postdoktorandin an der FSU, synthetisierte das Team jahrzehntelange Daten von Gothic. Sie nutzten 45 Jahre handgesammelte Details, die 10.812 Zeitereignisse für 30 Pflanzen, 13 Insektenarten, 16 Vogelarten, zwei Säugetiere und eine Amphibie dokumentierten.

Die Ergebnisse waren eigenwillig, widersprüchlich – und unerwartet. Während die meisten Vögel früher ankommen, da der Schnee früher schmilzt, tauchen Rotschulterstärlinge und Stellers Eichelhäher später auf. (Die Reisen vieler wandernder Arten werden durch Umwelteinflüsse ausgelöst, die Tausende von Kilometern entfernt sind.) Ein nasser Sommer ein Jahr zuvor kann dazu beitragen, die Frühjahrsaktivität einiger Totengräber zu verzögern, während sie bei einigen Schmetterlingen vorgezogen wird; Ein warmer Sommer im Jahr zuvor kann dazu beitragen, die Blüte hoher Glockenblumen zu verschieben. Warme Herbsttemperaturen verlangsamen die Eiablage im Frühling bei Tigersalamandern, ihre Frühlingsaktivität kann jedoch auch durch Regen und Schnee im Herbst davor beeinflusst werden.

Es ist eine wilde, durcheinandergebrachte Welt, in der Arten auf neue Art und Weise aufeinanderprallen. Weitaus mehr Kräfte beeinflussen den Zeitpunkt der Ereignisse, als selbst Inouye gedacht hatte. Zu viele Faktoren spielen eine Rolle.

Wir sind jetzt alle Teil eines riesigen Experiments, bei dem alles Vertraute in Bewegung ist. Das Potenzial für negative Folgen wird größer. Aber die Welt kann uns auch überraschen.

Solange Vögel Insekten und Nektar zum Fressen haben, ist es ihnen vielleicht egal, wenn sich das Sammelsurium ändert. Einige Bestäuber wechseln möglicherweise einfach zu anderen Pflanzen, andere wiederum nicht. Andererseits sind auch Insekten stark im Rückgang begriffen, selbst im Gothic-Stil. Und obwohl Murmeltiere in längeren, wärmeren Sommern meist erfolgreich sind und mit reichlich Nahrung fett bleiben, kann immer leichterer Winterschnee den Kokoneffekt, der ihre Höhlen isoliert, schwächen. Einige sind im Winterschlaf tatsächlich erfroren.

Wie zeitliche Fehlanpassungen Systeme neu organisieren können, bleibt unklar, selbst in Gothic, wo Wissenschaftler inzwischen fast sechs Millionen Blumen verfolgt haben. In den meisten Ökosystemen der Erde haben wir gerade erst begonnen, genau genug hinzusehen, um es zu bemerken.

„Wir haben vergessen, was wir früher getan haben, nämlich zuzusehen – Dinge einfach zu beobachten“, erzählte mir Nora Underwood. „Ich höre es auf Meetings: Jeder wünscht sich heute, er hätte schon vor 50 Jahren mit dem Zählen begonnen.“