Crossing environmental thresholds determines the risk of a sixth mass extinction

Die Geschichte des Lebens auf der Erde ist durch Momente tiefgreifender Verluste geprägt. In den letzten einer halben Milliarde Jahren hat der Planet fünf große Katastrophen durchgestanden, bei denen der Großteil der Arten in einem geologischen Augenblick verschwand. Diese Ereignisse waren keine langsamen, sanften Rückgänge, sondern plötzliche Zusammenbrüche, die eintraten, wenn die Umwelt einen kritischen Punkt überschritt. Wissenschaftler nennen diese kritischen Punkte Schwellenwerte. Stellen Sie sich einen Schwellenwert wie die Kante eines Abgrunds vor: Man kann lange Zeit auf dem flachen Boden wandeln, ohne zu fallen, aber sobald man über diese Kante tritt, ändert sich das Ergebnis augenblicklich und dramatisch. Heute, da die menschliche Aktivität den Planeten umgestaltet, schwebt eine entscheidende Frage über der Zukunft der biologischen Vielfalt: Wandeln wir lediglich auf dem flachen Boden oder sind wir bereits zum Rand hin getreten?

Eine neue Studie von Kunio Kaiho an der Tohoku-Universität widmet sich dieser Frage, indem sie die spezifischen Kräfte untersucht, die Arten in Richtung Aussterben treiben. Die Forschung geht über einfache Vermutungen darüber hinaus, wie viele Tiere verschwinden könnten. Stattdessen stellt sie die Frage, ob die Stressfaktoren, die wir erschaffen – wie etwa steigende Temperaturen, giftige Verschmutzung, die Zerstörung von Wäldern und die Übernutzung der Tierwelt – sich wie jene antiken Katastrophen verhalten. Die Studie legt nahe, dass diese modernen Belastungen nicht einfach linear zunehmen. Vielmehr wirken sie wie Schalter, die, einmal umgelegt, die Aussterberaten explodieren lassen. Durch die Kombination von Daten aus vergangenen Massenaussterben mit Projektionen der menschlichen Bevölkerung und der Kohlenstoffemissionen weit in die Zukunft hinein, kartiert die Forschung genau, wo diese gefährlichen Kanten liegen und was passiert, wenn wir sie überschreiten.

Die Untersuchung begann mit der Untersuchung des Zeitpunkts vergangener Katastrophen. Lange Zeit glaubten Wissenschaftler, dass diese antiken Massenaussterben über Tausende oder Millionen von Jahren abgelaufen seien. Durch die Betrachtung hochauflösender Aufzeichnungen von Gestein und Fossilien stellte diese Studie jedoch fest, dass die intensivsten Sterbephasen tatsächlich viel schneller stattfanden. Das Ende der Perm-Trias-Katastrophe, das schwerste Ereignis in der Erdgeschichte, sah vermutlich seine schlimmste Phase des Verlusts innerhalb von nur tausend Jahren. Der Asteroideneinschlag, der das Zeitalter der Dinosaurier beendete, verursachte einen massiven Rückgang in nur zwei oder drei Jahren. Diese Erkenntnis ist entscheidend, denn sie bedeutet, dass die Geschwindigkeit der heutigen, vom Menschen verursachten Veränderungen mit der Geschwindigkeit jener antiken Katastrophen vergleichbar ist. Der Planet reagiert nicht langsam; er reagiert mit derselben Dringlichkeit, mit der er einst reagierte, als das Leben fast endete.

Um zu verstehen, was als Nächstes passieren könnte, entwickelte der Forscher ein Modell, das fünf Haupttreiber des Aussterbens verfolgt: Klimaerwärmung, Verschmutzung, Lebensraumverlust, Übernutzung und das Risiko eines nuklearen Konflikts. Das Modell geht nicht davon aus, dass mehr Verschmutzung oder mehr Erwärmung immer zu einer proportional höheren Anzahl von Aussterbungen führt. Stattdessen testet es diese kritischen Schwellenwerte. Die Studie identifiziert spezifische Kipppunkte für jeden Treiber. Wenn beispielsweise die globalen Temperaturen um etwa neun Grad Celsius steigen oder wenn die Entwaldung achzig Prozent der weltweiten Wälder erreicht, wird das Risiko eines Massenaussterbens sehr hoch. Ähnlich verhält es sich, wenn das Verschmutzungsniveau, gemessen am Quecksilbergehalt in der Umwelt, das vier- bis fünffache der natürlichen Hintergrundwerte erreicht – dann kippt das System.

Die Ergebnisse zeigen einen drastischen Unterschied zwischen dem, was wahrscheinlich passieren wird, und dem, was passieren könnte. Unter den aktuellen, plausiblen Szenarien, in denen die menschliche Bevölkerung schließlich stagniert und die Emissionen ihren Höhepunkt erreichen, projiziert die Studie, dass wir eine signifikante, aber handhabbare Anzahl von Arten verlieren werden. Für das marine Leben könnte der Verlust zwischen drei und sieben Prozent liegen, während er für Landtiere zwischen acht und fünfzehn Prozent liegen könnte. Dies ist ein schwerwiegender Rückgang, der ein Aussterben auf niedrigem Niveau darstellt, aber weit hinter dem totalen Zusammenbruch der Erde in der Geschichte zurückbleibt. Die Forschung deutet darauf hin, dass in Abwesenheit eines nuklearen Konflikts ein sechstes Massenaussterben unwahrscheinlich ist. Wenn jedoch die anderen vier Treiber ihre Schwellenwerte überschreiten, kann ein Aussterben auf niedrigem Niveau eintreten. Wenn wir es schaffen, Verschmutzung, Lebensraumzerstörung und Überjagung unter ihren kritischen Schwellenwerten zu halten, kann das Worst-Case-Szenario eines totalen Ökosystem-Zusammenbruchs vermieden werden.

Die Studie hebt jedoch auch ein erschreckendes „Was-wäre-wenn“-Szenario im Zusammenhang mit einem nuklearen Konflikt hervor. Während die anderen Treiber fortlaufend und graduell sind, würde ein groß angelegter nuklearer Krieg als plötzlicher, massiver Schock wirken. Der Ruß aus brennenden Städten würde die Sonne blockieren und eine schnelle globale Abkühlung verursst, die als nuklearer Winter bekannt ist. Dieses Ereignis würde die Nahrungsgrundlage für fast alles Leben zusammenbrechen lassen. Das Modell zeigt, dass, falls ein solcher Konflikt zusätzlich zu der bestehenden Umweltbelastung auftritt, die Aussterberate nicht nur leicht ansteigen, sondern explodieren würde. In diesem schlimmsten Fall würde der Verlust der marinen Arten auf fast sechsundvierzig Prozent springen, und bei Landtieren könnten die Verluste bis zu siebzig Prozent erreichen. Dieses Ausmaß der Zerstörung würde der Schwere der fünf großen Massenaussterben der Vergangenheit entsprechen und bestätigen, dass ein sechstes Massenaussterben möglich ist, aber nur, wenn wir die Schwelle eines nuklearen Krieges überschreiten.

Eine zentrale Erkenntnis der Studie ist, wie diese verschiedenen Bedrohungen interagieren. Sie existieren nicht einfach nebeneinander; sie verstärken einander. Wenn die Populationen von Tieren aufgrund von Lebensraumverlust oder Erwärmung bereits schrumpfen, werden sie gegenüber anderen Stressfaktoren viel anfälliger. Die Forschung fand heraus, dass diese kombinierten Effekte das Aussterberisiko um etwa vierzig Prozent erhöhen können, verglichen mit der isolierten Betrachtung jeder einzelnen Bedrohung. Darüber hinaus betont die Studie, dass die Größe einer Population entscheidend ist. Selbst wenn eine Art nicht unmittelbar ausgelöscht wird, ist es weitaus wahrscheinlicher, dass sie später aussterbt, wenn ihre Zahlen signifikant sinken, etwa aufgrund eines Mangels an Paarungspartnern oder der Unfähigkeit, sich von kleinen Unglücken zu erholen. Dieser „Populationsgrößen-Effekt“ bedeutet, dass jede Art, die wir heute verlieren, die verbleibenden Arten für morgen fragiler macht.

Mit Blick in die ferne Zukunft projiziert das Modell, dass die menschliche Bevölkerung und die Kohlenstoffemissionen voraussichtlich um die Mitte dieses Jahrhunderts ihren Höhepunkt erreichen und dann zu sinken beginnen werden. Wenn der menschliche Fußabdruck schrumpft, wird erwartet, dass der Druck auf die Umwelt nachlässt, was den empfindlichsten Arten ermöglicht, sich zu stabilisieren. Die Studie legt nahe, dass das Zeitfenster zur Verhinderung eines Massenaussterbens sich schließt, aber noch nicht geschlossen ist. Der Weg nach vorn hängt vollständig davon ab, ob wir Verschmutzung, Übernutzung und das Risiko eines nuklearen Konflikts unter ihren spezifischen Kipppunkten halten können. Wenn wir Erfolg haben, wird die Erde zwar einen signifikanten Verlust an biologischer Vielfalt erleiden, aber das System wird intakt bleiben. Wenn wir diese Grenzen nicht respektieren, insbesondere indem wir zulassen, dass die Verschmutzung außer Kontrolle gerät oder durch einen nuklearen Konflikt, könnte das Ergebnis eine dauerhafte Narbe in der Geschichte des Lebens sein, die von den großen Sterbeereignissen der Vergangenheit ununterscheidbar ist. Die Wahl, so schließt die Studie, liegt nicht zwischen einer perfekten Welt und einer kaputten Welt, sondern zwischen einer Welt, die sich erholt, und einer, die es nicht tut.