Wie lange wird das Pflanzenreich auf der Erde noch leben?

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

Laut einer 2023 in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlichten Studie könnte auch das Ende der Menschheit bereits einen Stichtag haben: In 250 Millionen Jahren wird die Entstehung eines Superkontinents (Pangaea Ultima) extreme vulkanische Aktivität auslösen. Die Temperaturen würden so stark steigen, dass Forschende davon ausgehen, dass nur noch 8 % bis 16 % der Landflächen für Säugetiere bewohnbar blieben. Ohne weitreichende technische Anpassungen – etwa das Leben unter der Erde oder die Klimatisierung ganzer Städte – werden Homo sapiens und fast alle Säugetiere dann verschwinden. Aber was geschieht mit den Pflanzen?

Pflanzen machen rund 80 % der irdischen Biomasse aus. Ihr Fortbestand hängt jedoch von Ressourcen ab, die der Planet nicht unbegrenzt bereitstellen kann: Sonnenlicht, flüssigem Wasser, atmosphärischem Kohlendioxid und mineralischen Nährstoffen. Theoretisch können sie daher nicht über einen bestimmten Punkt hinaus fortbestehen. Zwei Forschende des unabhängigen Forschungsinstituts Blue Marble Space in Seattle haben versucht, diesen Zeitpunkt einzugrenzen.

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

Ersticken oder verbrennen: Das Ende des Pflanzenreichs

Um zu diesem Datum zu gelangen, modellierten die beiden Forschenden die Entwicklung des Erdklimas über die kommenden zwei Milliarden Jahre dreidimensional. Dabei berücksichtigten sie sowohl die allmählich zunehmende Helligkeit der Sonne als auch Schwankungen der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre.

CO₂ befindet sich dabei in einem ständigen Kreislauf: Regen wäscht es aus der Atmosphäre aus und transportiert es in die Ozeane. Dort lagert es sich langsam als Kalksediment ab, das schliesslich zu Gestein wird. An Subduktionszonen gelangt dieses Gestein in den Erdmantel. Die dortige Hitze zersetzt es, setzt Kohlenstoff frei, und Vulkane geben diesen wieder an die Atmosphäre ab. Dieser als Karbonat-Silikat-Kreislauf bezeichnete Vorgang ist letztlich für jedes Lebewesen auf der Erde entscheidend, das mittels Photosynthese überlebt.

CO₂-Kreislauf und zwei Klimaszenarien

Die mittlere Oberflächentemperatur der Erde beeinflusst, wie rasch Regen Gestein auslaugt. Wie stark dieser Effekt tatsächlich ist, wurde jedoch bislang in keiner Studie exakt ermittelt. Haqq-Misra und Wolf führten deshalb zwei unterschiedliche Simulationen durch, um zwei Extremfälle abzustecken: In einer bindet die chemische Verwitterung der Gesteine viel CO₂, in der anderen nur sehr wenig.

Im ersten Fall schwanken die Temperaturen kaum, während die CO₂-Werte immer weiter sinken. Die Pflanzen verhungern dann nach 1,84 Milliarden Jahren, weil ihnen der Kohlenstoff für ihr Wachstum fehlt.

Im zweiten Fall verhält es sich umgekehrt: Die CO₂-Konzentration bleibt erhalten, doch unter dem Einfluss der Sonne steigt die Durchschnittstemperatur der Erde auf 65 °C. Unter solchen Bedingungen könnte keine Landpflanze überleben; sie liegen weit über den nachgewiesenen Belastungsgrenzen selbst jener Arten, die den extremsten Wüsten des Planeten standhalten. Dieses Szenario verschafft dem Pflanzenreich gegenüber dem ersten dreißig Millionen Jahre mehr Zeit, wobei sich der Zeitpunkt auf 1,87 Milliarden Jahre verschiebt.

Unabhängig davon, welches Datum zutrifft, liegt es deutlich später als die Schätzungen früherer Arbeiten zum selben Thema. „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 Einschätzung nach sterben die Pflanzen somit gleichzeitig aus, wenn auch die letzten Ozeane verschwinden.

Erde und Leben: bis zuletzt verbunden?

Die beiden Autoren räumen allerdings ein, dass ihre Simulationen auf einer methodisch fragwürdigen Annahme beruhen: Sie berücksichtigten zu keinem Zeitpunkt, dass Pflanzen sich durch natürliche Selektion anpassen könnten. Die Pflanzen in ihren Modellen entsprechen den heutigen Pflanzen und behalten während fast zwei Milliarden Jahren dieselben physiologischen Grenzen. Das ist viermal so lange, wie Pflanzen benötigten, um das Wasser zu verlassen und die Kontinente zu bedecken.

Das vertreten sie ausdrücklich, ohne dass dadurch ihre Ausgangsannahme an Gültigkeit verliert: Sie wollten keineswegs die Zukunft des Lebens vorhersagen. Ihr Hauptinteresse galt vielmehr der Bewohnbarkeit unseres Planeten, dem einzigen Rahmen, in dem eine Prognose vertretbar bleibt.

Pflanzenleben jenseits der Erde

Im weiteren Verlauf verzichten sie allerdings bereitwillig auf diese Strenge: Sie stellen sich Pflanzen vor, die ihre Innentemperatur und ihren Druck regulieren, mit zunehmend sengender Sonne in grössere Höhen wandern, sich in der Stratosphäre ansiedeln und sich sogar auf Objekte mit geringer Schwerkraft wie den Mond oder Kometen ausbreiten. Das ist selbstverständlich spekulativ, doch sie verteidigen diese Vorstellung: „Wir schlagen vor, dass das Standardszenario für die Zukunft unseres Planeten darin besteht, dass das Leben darauf mindestens so lange überlebt wie die Erde selbst“, erklären sie. Aus dieser Perspektive haben Pflanzen selbst keine Lebenserwartung: Sie würden so lange leben, wie die Erde ihr Wasser behält. Damit wird die Frage de facto eher zu einer Angelegenheit der Geophysik als der Biologie.