Wärmere Temperaturen und künstliches Licht in Städten lassen Baumblätter früh austreiben

Wärmere Temperaturen und künstliches Licht in Städten lassen Baumblätter früh austreiben
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Neue Studie zeigt, wie steigende Temperaturen und künstliches Licht in Städten den Zeitpunkt des Blätterns von Bäumen in Städten beeinflussen.

Während frühere Studien die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf Pflanzen untersucht haben, war die Studie von Lin Meng die erste, die nicht nur die Auswirkungen von Temperaturänderungen, sondern auch den Einfluss von künstlichem Licht untersuchte, das den üblichen Tag-Nacht-Zyklus stört, von dem Pflanzen abhängig sind.

„Die Wirkung von Lichtverschmutzung auf die Vegetation Phänologie ist ein blinder Fleck“, sagt Meng, Gewinner des Hauptpreises des Science & SciLifeLab Prize for Young Scientists 2021 und Postdoktorand am Lawrence Berkeley National Lab in Berkeley, Kalifornien.

„Wir als Ökologen wissen viel über die Auswirkungen der Erwärmung und der erhöhten Kohlendioxidkonzentration auf Pflanzen, weil dies die beiden wichtigsten Aspekte des Klimawandels sind … aber Licht ändert sich in der Natur nicht … es.”

Im Zuge ihrer Recherchen habe Meng herausgefunden, dass künstliches Licht einen erheblichen Einfluss auf Bäume habe, ein Effekt, der bei der Gestaltung der städtischen Straßenbeleuchtung im Allgemeinen vernachlässigt werde, sagte sie.

„Diese Forschung liefert wichtige Einblicke in die Auswirkungen der städtischen Umwelt auf natürliche Prozesse, die für die Ökosystemfunktion wesentlich sind. Zu verstehen, wie stadtbedingte Temperatur und Licht die Vegetation beeinflussen, erweitert unser Wissen über diese grundlegenden ökologischen Wechselwirkungen und wird uns helfen, widerstandsfähigere Stadtlandschaften zu gestalten“, sagt Sacha Vignieri, stellvertretender Forschungsredakteur bei Wissenschaft.

Bäume sehen sich in städtischen Umgebungen zusätzlichen Hindernissen gegenüber, wie z. Es gibt ein Phänomen, das als urbaner Wärmeinseleffekt bekannt ist, bei dem bestimmte Gebiete aufgrund des künstlichen Lichts von Werbelichtern und Gebäuden, öffentlichen Straßenlaternen und Autos nachts bis zu 3°Celsius heißer sind als das Umland.

Vom Menschen verursachte Veränderungen könnten einen noch größeren Einfluss auf die Phänologie haben als die Klimaerwärmung, stellte Meng in ihrer Studie fest. 2015 reiste sie nach Peking, China, um die Kirschblüten zu beobachten, was ihre Neugier auf diese Option weckte.

„Die Vorhersage zeigte, dass die Hauptblütezeit im Central Park in der Innenstadt 10 Tage früher war.“

“In der Nacht zuvor hatte ich geplant, den Central Park zu besuchen, um die Blüten zu sehen, aber Schnee kam unerwartet, und was ich am nächsten Tag sah, war ein fast vollständiger Verlust dieser aufstrebenden Blüten.”

Es ist nicht ungewöhnlich, dass Bäume in Gebieten mit extremen Temperaturen und Veränderungen der Blattgrünung durch Variablen wie Frost oder ein Missverhältnis mit dem Timing anderer Kreaturen (z. B. Bestäuber) bedroht sind.

Ihre Beobachtung der Kirschblüten in Peking veranlasste sie zu untersuchen, wie andere städtische Umgebungen die Baumentwicklung beeinflussen, was eine Herausforderung darstellt.

„Städte weisen höhere Temperaturen und Kohlendioxid, Lichtverschmutzung und Luftverschmutzung auf, daher ist es schwierig, all diese Effekte zu entwirren“, sagte Meng.

Frühere Forschungen, die sich mit den Auswirkungen von Städten auf die Phänologie befassten, waren eher lokalisiert und konzentrierten sich auf die Auswirkungen städtischer Wärmeinseln, aber Meng erweiterte sie auf die gesamten Vereinigten Staaten.

Mit Hilfe von Satellitendaten analysierte sie in den 85 größten US-Städten von 2001 bis 2014 die „Green-up-Termine“ im Frühjahr in städtischen und ländlichen Gebieten. Sie entdeckte, dass das Frühjahrsgrün in städtischen Regionen aufgrund der wärmeren Stadttemperaturen 6 Tage früher stattfand als in ländlichen Regionen.

Während sich die städtische Baumbegrünung aufgrund des Klimawandels deutlich früher verlagerte als die ländliche Baumbegrünung, reagierte die städtische Baumbegrünung langsamer auf den Klimawandel als ländliche Bäume.

„Städtische Bäume wurden im Winter nicht ausreichend gekühlt und reagierten daher weniger gut, wenn die Tage im Frühling wärmer wurden“, erklärt Meng diesen Unterschied.

Sie wollte auch den Einfluss von künstlichem Licht auf die Baumbegrünung und die Blattfarbe ansprechen; der einsatz von künstlichem licht in den städten hat in den letzten jahren stark zugenommen, und dieser trend wird sich mit Sicherheit fortsetzen. Da Bäume eine bestimmte Menge an Tageslicht benötigen, um Knospen zu bilden, war ein Problem auf dem Feld, ob Bäume diese Knospen aufgrund der Erwärmung früher im Jahr verlassen, um ihr frühes Ergrünen zu begrenzen, wenn der Tag verkürzt wird.

„Gerade jetzt ist der beste Zeitpunkt, um sich mit der Frage nach den ökologischen Folgen der Lichtverschmutzung zu befassen, denn wir haben immer mehr und bessere Satellitenprodukte des künstlichen Lichts … die es uns ermöglichen, die tägliche Lichtintensität auf der ganzen Welt zu sehen“, fügt Meng hinzu.

Meng bestätigte in einer Studie an Bäumen in den europäischen Alpen, einem Gebiet mit einer im Allgemeinen konstanten Temperaturverteilung, aber unterschiedlichen Tageslängen über die Breitengrade, dass kürzere Photoperioden – Tage mit weniger Licht – die durch den Klimawandel verursachte Vergrünung im frühen Frühling mildern. In Städten verlängert die Existenz von Kunstlicht jedoch die Tage in Bezug auf das verfügbare Licht. Meng war neugierig, ob dies die Einschränkung der früheren Begrünung in Regionen wie den Alpen erleichtert.

Meng untersuchte die Wirkung von künstlichem Licht auf den früheren Trend der Green-Ups in US-Städten, indem er die Phänologie mit und ohne künstliches Licht in den Vereinigten Staaten unter Verwendung neu veröffentlichter NASA Black Marble-Kunstlichtsatellitendaten und phänologischer Beobachtungen des USA National Phenology Network untersuchte. Sie fand heraus, dass künstliches Licht in Regionen mit hohem Kunstlichtanteil den Grün-up-Prozess im Frühjahr um neun Tage beschleunigte.

„Meine Ergebnisse heben künstliches Licht als wenig erforschten Faktor für die Phänologie hervor, der die Tageslänge ergänzen und eine frühere Begrünung im Frühjahr in einem wärmeren Klima erleichtern kann“, sagt Meng.

Mengs zukünftige Forschung wird sich darauf konzentrieren, wie verschiedene Vegetationsarten auf verschiedene Regionen des Lichtspektrums reagieren; LEDs emittieren beispielsweise ein breites Lichtspektrum, während Natrium-Straßenlampen hauptsächlich im gelb-orangefarbenen Bereich des Spektrums emittieren. Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Bestimmung der kritischen Jahreszeit, in der Bäume am anfälligsten für künstliches Licht sind.

„Antworten auf diese Fragen werden die Entscheidungsfindung darüber beeinflussen, welche Lichtarten wir an verschiedenen Standorten benötigen, um ökologische Folgen zu minimieren“, sagt der Autor.

Quelle: 10.1226/science.abm8136

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