Das Interesse der terrestrischen Paläoökologie am AWI richtet sich genau auf solche Übergänge von Kalt- zu Warmzeiten, auch um mögliche Folgen des aktuellen Klimawandels vorhersagen zu können. Ulrike Herzschuh und ihr Team nutzen dafür Bohrkerne aus Sedimenten arktischer Seen, aus denen sie die Vegetationsgeschichte von Zehntausenden Jahren herauslesen können. „Die Natur der Arktis ist vom Menschen wenig beeinflusst und deshalb besonders geeignet, grundlegende Prozesse zu untersuchen“, erklärt die Wissenschaftlerin, die an der Universität Potsdam eine Professur für Statistische und Dynamische Integration von Paläoumweltdaten bekleidet.
Bei den Bohrungen vor Ort legt sie selbst mit Hand an. Keine leichte Arbeit, wie ihre Kollegin Kathleen Stoof-Leichsenring bestätigt. Fern der Zivilisation lassen sie sich von Helikoptern in der Tundra absetzen, schlagen ihr Zeltlager auf, bauen schwimmende Plattformen, von denen aus sie bis zu 15 Meter tief in den Seegrund bohren. Was sie in Plastikrohren zutage fördern, wird in Kisten verpackt nach Potsdam geschickt. Oft Wochen, manchmal Monate später kommt die kostbare Fracht auf dem Telegrafenberg an. Dort hat Kathleen Stoof-Leichsenring ihr Mückenschutzshirt gegen den Vollschutzoverall getauscht, um die Proben im Reinstlabor zu analysieren. „Haben wir noch vor wenigen Jahren ausschließlich Pollen und fossile Rückstände extrahiert, um die Vegetation vergangener Zeiten zu rekonstruieren, gehen wir jetzt einen entscheidenden Schritt weiter“, sagt die Molekularbiologin, die an der Universität Potsdam studiert und promoviert hat und inzwischen in einem Kurs zur „Terrestrischen Paläoökologie“ lehrt. Am Alfred-Wegener-Institut leitet sie das hochmoderne Paläogenetik-Labor, in dem aus den modrigen Seesedimenten alte DNA extrahiert und für die Sequenzierung angereichert wird. „Es sind oft nur kurze DNA-Fragmente von Arten, die in den See eingespült wurden, pflanzliche, tierische und bakterielle. Mit ihnen aber lassen sich ganze Ökosysteme wiedererkennen“, berichtet die Wissenschaftlerin. „Auf diese Weise können wir bis zum späten Pleistozän, also 50.000 bis 30.000 Jahre zurück in die Zeit schauen.“
Ulrike Herzschuh nennt die neuartigen Analysemethoden eine Revolution: „Und wir stehen erst am Anfang, plötzlich öffnen sich ganz neue Welten.“ Bezogen auf die Paläoökologie sagt sie: „Da explodiert gerade etwas.“ Die Erkenntnisse, die jetzt möglich seien, würden „enorm wichtig“ für Managemententscheidungen im Umweltschutz werden. „Wann lebten einzelne Arten und an welchen Orten? Wo wanderten sie hin? Das lässt sich für Tiere genauso untersuchen wie für Pflanzen“, sagt die Professorin und berichtet von Forschungen auf dem südöstlichen Tibet-Plateau, einer der artenreichsten Gebirgsregionen weltweit. Um zu verstehen, wie sich die Biodiversität dort nach der letzten Eiszeit, dem Rückzug des Gletschers und der Wiederkehr des Waldes veränderte, untersuchten Ulrike Herzschuh und ihr Team das Sediment eines Bergsees, in dem sich seit mehr als 17.000 Jahren Sand, Staub und Pflanzenreste ablagerten. Anhand des extrahierten Erbguts konnten sie feststellen, welche Pflanzen zu welchen Zeiten gelebt hatten. In Kombination mit geologischen Modellen zur Bewegung des Gletschers konnten sie sogar ermitteln, wie sich die Pflanzengemeinschaft mit der Höhenlage des Gletschers und der sich verschiebenden Baumgrenze verändert hat. Dabei stellten sie fest, dass während einer Warmphase vor rund 8.000 Jahren, als der Wald weiter nach oben gewandert war als heute, die Artenzahl im Sediment deutlich abnahm. Ein Rückgang der Biodiversität also. Eine Erkenntnis, die dabei helfen kann abzuschätzen, wie sich die Artenvielfalt alpiner Bergregionen mit dem gegenwärtigen Klimawandel reduzieren wird.
Auch in den hohen Breiten, besonders im nördlichen Sibirien, hat sich Ulrike Herzschuh mit der vorrückenden Buschvegetation und der Verschiebung der Waldgrenze befasst. „Immer wenn es wärmer wird, wachsen die Wälder. Sie sind jedoch extrem langsam, und so bahnen sich die Büsche ihren Weg. Was folgt, ist ein deutlicher Artenschwund“, sagt die Wissenschaftlerin. So sei es schon einmal vor 9.000 Jahren gewesen. Und so ist es auch jetzt wieder zu beobachten. „Für Sibirien können wir jedoch sagen, dass der Artenverlust damals deutlich geringer war als heute“, resümiert die Wissenschaftlerin und plädiert dafür, die Tundren unter besonderen Schutz zu stellen. Auch könnten wieder mehr Großsäuger in die Region gebracht werden, zum Beispiel Moschusochsen und Rentiere. Sie erhöhen die Biodiversität und strukturieren die Landschaften, so wie die Yaks auf den Hochebenen Tibets. Letztlich komme es darauf an, in diesen Regionen „Refugien für das Überleben der Arten“ zu schaffen.
Dieser Text erschien im Universitätsmagazin Portal - Zwei 2022 „Artensterben“ (PDF).