Obwohl Ökologen bereits untersucht haben, wie menschengemachte Umweltveränderungen zu evolutionären Veränderungen in Ökosystemen führen, wussten die Forschenden bislang nicht, wie evolutionäre Prozesse die Kipp-Punkte von Ökosystemen beeinflussen. In zwei aktuellen Studien stellten Forschende der Eawag in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern fest, dass sich die Evolution zu unseren Gunsten, aber auch zu unseren Ungunsten auswirken kann.

Eine der Studien hinterfragt die Annahme, dass Ökosysteme erst dann kippen, wenn bestimmte Punkte überschritten werden. Die Ergebnisse zeigen, dass schnelle Umweltveränderungen, wie sie derzeit stattfinden, die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenbruchs von Ökosystemen erhöhen, noch bevor Kipppunkte überschritten werden. Wenn allerdings die Evolution den Arten hilft, sich an die veränderten Bedingungen anzupassen, kann der Zusammenbruch hinausgezögert werden.

Die Evolution kann also dazu beitragen, das Kippen von Ökosystemen zu verzögern, entscheidend dafür ist allerdings, in welchem Tempo sich die Arten anpassen. Je schneller die Anpassung erfolgt, desto grösser ist die Chance, das Kippen des Ökosystems zu verhindern. Eine wichtige Voraussetzung dafür, dass eine schnelle Anpassung möglich ist, ist die Aufrechterhaltung einer hohen genetischen Variabilität.

Gleichwohl hat das Anpassungstempo Grenzen; wenn also die Geschwindigkeit der Umweltveränderungen höher ist als das Anpassungstempo der betroffenen Arten, sind Zusammenbrüche von Ökosystemen unvermeidlich. Daher bedarf es dringend einer Verlangsamung der Umweltveränderungen, um dieses Risiko zu verringern.

Die Evolution kann die Erholung von Ökosystemen verzögern

Ist ein Ökosystem einmal aus dem Gleichgewicht geraten, kann die Evolution dessen Erholung verzögern – so die Erkenntnisse der Forschenden im Rahmen der zweiten Studie. Würden allein Umweltprozesse eine Rolle spielen, müsste ein gekipptes Ökosystem in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren, sobald der auslösende Umweltstress unter den Kipp-Punkt gesenkt wird, der für eine Erholung notwendig ist (Abbildung 2). Wird beispielsweise die Nährstoffkonzentration in einem flachen See auf ein sehr niedriges Niveau gesenkt, müsste der See rasch wieder zu seinem von Makrophyten dominierten Klarwasserzustand zurückkehren. Dies ist jedoch möglicherweise nicht der Fall, wenn sich die Arten dank der Evolution an die Bedingungen im gekippten Ökosystem angepassen. In diesem Fall kann es lange dauern bis das Ökosystem nach Beseitigung der Stressfaktoren wieder in den Zustand vor dem Zusamenbruch zurückkehrt. Der Anpassungsprozess braucht Zeit. Das heisst, je länger das Ökosystem im gekippten Zustand verweilt, desto weiter schreitet die Anpassung voran. Um eine solche Anpassung an unerwünschte Bedingungen zu vermeiden, sollten Sanierungsmassnahmen wie die Verringerung des Nährstoffeintrags in Seen, so früh wie möglich in dem gekippten Ökosystem durchgeführt werden, um die Chancen auf eine Erholung zu erhöhen.