Wie lange wird das Pflanzenreich noch leben?

Das Pflanzenreich hat seit der Besiedlung des Festlands durch Pflanzen vor rund 470 Millionen Jahren bereits fünf Massenaussterben überstanden. Doch wie lange kann es noch existieren?

Einer 2023 in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlichten Studie zufolge könnte selbst das Aussterben der Menschheit bereits einen Termin haben: In 250 Millionen Jahren soll die Entstehung eines Superkontinents, Pangea Ultima, extreme vulkanische Aktivitäten auslösen. Die Temperaturen würden so stark steigen, dass nach Einschätzung der Forschenden nur noch 8 % bis 16 % der Landflächen für Säugetiere bewohnbar wären. Ohne weitreichende technologische Anpassungen – etwa ein Leben unter der Erde oder die Klimatisierung ganzer Städte – würden Homo sapiens und nahezu alle Säugetiere dann verschwinden. Aber was bedeutet das für die Pflanzen?

Pflanzen machen etwa 80 % der Biomasse an Land aus. Ihr Fortbestehen setzt jedoch Ressourcen voraus, die die Erde nicht unbegrenzt bereitstellen wird: Sonnenlicht, flüssiges Wasser, atmosphärisches Kohlendioxid und mineralische Nährstoffe. Theoretisch können sie daher nicht über eine bestimmte Grenze hinaus überleben. Zwei Forschende des unabhängigen Forschungsinstituts Blue Marble Space in Seattle haben versucht, diese Grenze zeitlich einzuordnen.

Der Astrobiologe Jacob Haqq-Misra und der Planetenklimatologe Eric Wolf führten dazu eine Reihe von Simulationen durch, um den Zeitpunkt des Verschwindens der pflanzlichen Biosphäre zu bestimmen. Ihre Berechnungen erschienen am 28. Mai im Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Demnach könnte die letzte Landpflanze erst in 1,87 Milliarden Jahren sterben, wenn die Sonne 20 % heller strahlt als heute.

Ersticken oder verbrennen: Das Ende des Pflanzenreichs

Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, modellierten die beiden Forschenden die Entwicklung des Erdklimas über die kommenden zwei Milliarden Jahre dreidimensional. Dabei berücksichtigten sie sowohl die schrittweise zunehmende Sonnenhelligkeit als auch Schwankungen der atmosphärischen CO₂-Konzentration.

CO₂ befindet sich in einem fortlaufenden Kreislauf: Regen wäscht es aus der Atmosphäre aus und transportiert es in die Ozeane. Dort lagert es sich allmählich als kalkhaltiges Sediment ab, das schliesslich zu Gestein wird. An Subduktionszonen gelangt dieses Gestein später in den Erdmantel, wo es durch Hitze zerlegt wird. Vulkane geben den dabei freigesetzten Kohlenstoff wieder an die Atmosphäre ab. Dieser als Karbonat-Silikat-Kreislauf bezeichnete Prozess ist letztlich die Grundlage für jedes Lebewesen auf der Erde, das durch Photosynthese überlebt.

CO₂-Kreislauf und Klima der Erde

Die globale mittlere Oberflächentemperatur beeinflusst, wie schnell Regen Gestein chemisch verwittert. Wie stark dieser Effekt tatsächlich ausfällt, wurde bislang jedoch nie genau gemessen. Haqq-Misra und Wolf führten deshalb zwei unterschiedliche Simulationen durch, um zwei Extremszenarien abzustecken: In der einen bindet die chemische Gesteinsverwitterung viel CO₂, in der anderen dagegen nur sehr wenig.

Im ersten Szenario schwanken die Temperaturen kaum, doch die CO₂-Vorräte werden aufgebraucht. Die Pflanzen würden dann in 1,84 Milliarden Jahren verhungern, weil ihnen der Kohlenstoff für ihr Wachstum fehlt.

Im zweiten Fall verhält es sich umgekehrt: Die CO₂-Werte bleiben erhalten, während die Temperatur der Erde unter dem Einfluss der Sonne auf durchschnittlich 65 °C steigt. Keine Landpflanze könnte unter solchen Bedingungen bestehen. Sie liegen weit über den Belastungsgrenzen, die selbst bei den widerstandsfähigsten Arten in den lebensfeindlichsten Wüsten der Erde beobachtet werden. Dieses Szenario verschafft dem Pflanzenreich gegenüber dem ersten weitere dreissig Millionen Jahre, wodurch sich der Zeitpunkt auf 1,87 Milliarden Jahre verschiebt.

Unabhängig davon, welches Enddatum zutrifft, liegt es deutlich weiter in der Zukunft als frühere Untersuchungen zum selben Thema vermuten liessen. „Das deutet darauf hin, dass die photosynthetische Biosphäre der Erde in irgendeiner Form überleben könnte, bis die Erde beginnt, ihr Wasser zu verlieren“, schreiben Haqq-Misra und Wolf. Ihrer Ansicht nach werden die Pflanzen folglich zugleich mit den letzten Ozeanen verschwinden.

Erde und Leben: Bis zum Ende verbunden?

Die beiden Autoren räumen allerdings ein, dass ihre Simulationen auf einer methodisch fragwürdigen Annahme beruhen: Sie beziehen zu keinem Zeitpunkt ein, dass Pflanzen sich durch natürliche Selektion anpassen könnten. In ihren Modellen bleiben die Pflanzen dieselben wie heute und behalten über fast zwei Milliarden Jahre hinweg die gleichen physiologischen Grenzen. Das ist viermal so lange, wie Pflanzen brauchten, um das Wasser zu verlassen und die Kontinente zu bedecken.

Sie stehen offen zu dieser Entscheidung, die ihre Annahme nicht entkräftet. Denn sie wollten keinesfalls die Zukunft des Lebens vorhersagen. Ihr Fokus lag vielmehr auf der Bewohnbarkeit unseres Planeten – dem einzigen Rahmen, in dem eine Prognose vertretbar bleibt.

Im weiteren Verlauf verlassen sie diese Strenge allerdings bereitwillig: Sie stellen sich Pflanzen vor, die ihre Innentemperatur und ihren Druck regulieren könnten, mit der zunehmend sengenden Sonne in höhere Lagen wandern, sich in der Stratosphäre ansiedeln und sogar auf Himmelskörper mit geringer Schwerkraft wie dem Mond oder Kometen ausbreiten würden. Das ist selbstverständlich spekulativ, doch sie verteidigen diese Idee: „Wir schlagen vor, dass das Standardszenario für die Zukunft unseres Planeten darin besteht, dass das Leben dort mindestens so lange überleben wird wie die Erde selbst“, erklären sie. Unter diesem Blickwinkel hätten Pflanzen selbst keine Lebenserwartung: Sie würden so lange leben, wie die Erde ihr Wasser behält. Damit wird die Frage de facto mehr zu einer Frage der Geophysik als der Biologie.