Die arktische Vegetation ist gegenüber hitzebedingten Photosyntheserückgängen empfindlicher als andere Klimazonen in Europa (2009–2017)

Warum Hitzewellen im hohen Norden uns alle betreffen

Wenn die meisten von uns an Hitzewellen denken, stellen wir uns vertrocknete Felder in Südeuropa vor, nicht die eisige arktische Tundra. Doch diese Studie zeigt: Während des jüngsten Jahrzehnts extremer Sommer in Europa erwiesen sich die Pflanzen der europäischen Arktis als verletzlicher als ihre Gegenstücke in wärmeren Regionen. Weil die arktische Vegetation enorme Kohlenstoffmengen speichert, könnte ihre Reaktion auf zunehmende Hitze das Gleichgewicht zwischen einem stillen CO2-Senkenverhalten und einer plötzlichen verstärkten Freisetzung von Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre kippen.

Hitzewellen treffen auf eine Landschaft, die für Kälte gebaut ist

Die Forschenden beginnen damit, zu erklären, dass arktische Pflanzen fein auf kurze, kühle Sommer und Böden über Permafrost abgestimmt sind. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Region schnell erwärmt, und Hitzewellen — längere Phasen ungewöhnlich hoher Temperaturen — sind in Europa häufiger geworden. In der Arktis treffen diese Hitzeperioden auf Pflanzen, die eher an Kältestress als an Hitzestress gewöhnt sind. Wenn die Temperaturen ansteigen, können Blätter und Gewebe geschädigt werden, und die Pflanzen haben im Jahresverlauf wenig Zeit zur Erholung. Gleichzeitig ist die Tundra, einst vorwiegend Moose und spärliche Sträucher, grüner und dichter geworden und speichert einen großen Anteil des landbasierten Kohlenstoffs der Erde. Das macht es entscheidend zu verstehen, ob diese aufgewerteten Landschaften weiterhin Kohlenstoff aufnehmen oder beginnen, ihn wieder freizusetzen.

Vergleich von Norden und Süden auf dem Kontinent

Um die Verwundbarkeit verschiedener Regionen zu beurteilen, verglich das Team 18 Klimazonen in Europa von 2009 bis 2017, zusammengefasst in vier Haupttypen: arid, gemäßigt, kalt und arktisch. Statt sich auf wenige Feldstandorte zu stützen, nutzten sie Satelliten, um sowohl den Zustand der Pflanzen als auch den Kohlenstoff in der Luft darüber zu verfolgen. Vegetations–"Vitalzeichen" wie Grünheit, Blattfläche, die Menge des von Pflanzen absorbierten Sonnenlichts und die verdunstete Wassermenge wurden mit satellitengestützten Messungen von atmosphärischem Kohlendioxid kombiniert. Mit einem statistischen Ansatz, der sowohl Ort als auch Zeit berücksichtigt, konnten sie Zellfeld für Zellfeld sehen, wie eng Veränderungen der Pflanzenaktivität während und nach heißen Sommern mit den Kohlenstoffwerten verknüpft waren.

Feinere Veränderungen durch die Jahreszeiten verfolgen

Pflanzenwachstum steigt und fällt naturgemäß mit den Jahreszeiten, besonders in hohen Breitengraden. Um normale Frühjahrs- und Sommerschwankungen nicht mit hitzebedingten Schäden zu verwechseln, modellierten die Autorinnen und Autoren zunächst den üblichen jährlichen Rhythmus jeder Vegetationsgröße mit einer glatten, wellenförmigen Kurve. Anschließend betrachteten sie die verbleibenden Abweichungen — Anomalien, die nach Entfernen des saisonalen Musters bestehen bleiben. Diese "Legacy-Effekte" zeigen, wie lange Pflanzen nach einer Hitzewelle gestresst bleiben. Durch den Vergleich dieser Muster über die Klimazonen hinweg konnten sie erkennen, wo Hitze nur eine kurzlebige Narbe hinterließ und wo sie Ökosysteme längerfristig in einen Abwärtstrend zu drängen schien.

Arktische Pflanzen zeigen den stärksten Einbruch

Die Ergebnisse waren eindrücklich. In ariden, gemäßigten und kalten Zonen schwächte Hitze im Allgemeinen Anzeichen der Photosynthese, doch die statistischen Verknüpfungen zwischen Pflanzenindikatoren und Kohlenstoff waren moderat. In der Arktis reagierten dieselben Indikatoren — insbesondere Grünheit sowie Wasserverlust aus Blättern und Boden — zwei- bis fünfzehnfach stärker auf Hitzewellen. In diesen nördlichen Gebieten waren Zunahmen der absorbierten Einstrahlung und des Wasserverlusts während Hitzeperioden nicht mit gesundem Wachstum verbunden, sondern mit einem ausgeprägten Rückgang der Photosynthese. Über den neunjährigen Zeitraum verstärkte sich der Einfluss wiederholter Hitzewellen auf die arktische Vegetation weiter, was darauf hindeutet, dass vergangene heiße Sommer die Pflanzen für die nächsten anfälliger machen. Dieses Muster deutet darauf hin, dass Auftauen des Permafrosts, Boden­trockenheit und Pflanzenstress sich gegenseitig verstärken könnten.

Was das für das globale Kohlenstoffbudget bedeutet

Kurz gesagt kommt die Studie zu dem Schluss, dass die europäische arktische Vegetation durch Hitzewellen leichter aus ihrer Komfortzone gedrängt wird als Vegetation in wärmeren Teilen Europas. Wenn Hitzewellen ihre Photosynthesefähigkeit schwächen und Böden nach dem Auftauen zunächst nass und dann trocken werden, besteht für diese nördlichen Landschaften die Gefahr, sich von Kohlenstoff–"Schwämmen" zu Kohlenstoff–"Quellen" zu wandeln. Das würde zusätzliches Kohlendioxid zur Atmosphäre beitragen – zusätzlich zu den menschlichen Emissionen. Da die Arktis so viel Kohlenstoff speichert, könnte selbst eine partielle Verschiebung diese Richtung globale Bemühungen zur Erreichung von Netto-Null-Emissionen untergraben. Die Autorinnen und Autoren argumentieren, dass Klimastrategien genau beobachten müssen, wie wiederholte extreme Hitze die stille Rolle der Arktis als eines der wichtigsten natürlichen Kohlenstoffdepots der Erde unterminiert.

Zitation: Hwang, YS., Schlüter, S., Park, H. et al. The Arctic vegetation is more sensitive to heatwave-induced photosynthetic decline than other climate zones in Europe (2009–2017). Sci Rep 16, 12104 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41640-x

Schlüsselwörter: Arktische Vegetation, Hitzewellen, Photosynthese, Kohlenstoffkreislauf, Klimaänderung