Hitzebelastung bei Mensch, Tier und Pflanze Hitzestress: Wenn die Klimaanlage zum Lebensretter wird

Dürresommer, Hitzerekorde und eine steigende Durchschnittstemperatur – mehr und mehr werden die Folgen des Klimawandels sichtbar. Wie warm darf es sein, damit Pflanzen, Tiere und Menschen sich noch wohlfühlen? Und wann wird die Klimaanlage zum lebensrettenden Gerät? Ein Team der Technischen Universität München gibt einen Überblick über die Schwellenwerte und Anpassungsstrategien.

Garching b. München – Wie warm ist zu warm? Diese Frage bringt die Forschung von Prof. Senthold Asseng von der Technischen Universität München (TUM) auf den Punkt. Er untersucht mit seinem Team, wie Menschen, Tiere und Pflanzen auf Hitzestress reagieren.

„Wir haben bevorzugte und schädliche Temperaturen bei Menschen, Rindern, Schweinen, Geflügel und landwirtschaftlichen Nutzpflanzen untersucht und herausgefunden, dass diese erstaunlich ähnlich sind“, fasst Asseng zusammen. Die Wohlfühltemperaturen liegen demnach zwischen 17 und 24 °C.

Wann wird es für Menschen zu heiß?

Wann es für uns Menschen unangenehm heiß wird, ist stark von der Luftfeuchtigkeit abhängig. Bei hoher Luftfeuchtigkeit beginnt eine leichte Hitzebelastung bereits bei etwa 23 °C und bei niedriger Luftfeuchtigkeit bei 27 °C. „Wenn Menschen längere Zeit Temperaturen über 32 °C bei extrem hoher Luftfeuchtigkeit oder über 45 °C bei extrem niedriger Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sind, kann das tödlich sein“, sagt Asseng. „Extremhitzeereignisse mit Temperaturen weit über 40 °C, wie sie gerade an der amerikanischen Westküste und in Kanada zu beobachten sind, erfordern daher technische Unterstützung, etwa in Form von klimatisierten Räumen.“

Um die zunehmende Hitzebelastung für Betroffene abzuschwächen, nennt Asseng weitere Strategien, etwa eine verstärkte natürliche Beschattung durch Bäume oder eine bauliche Beschattung. Eine weitere Maßnahme sei es, Städte und Gebäude so umzugestalten, dass sie temperaturpassiver sind. So können beispielsweise hellere, reflektierende Dach- und Wandfarben oder eine verbesserte Wand- und Dachisolierung dabei helfen, die Hitzebelastung zu reduzieren.

Extreme Temperaturen durch Klimawandel

56 °C und mehr – das neue Normal für Hitze in Afrika?

Heiße Evolution: Das Nackthuhn

Bei Rindern und Schweinen treten Hitzebelastungen bei 24 °C bei hoher Luftfeuchtigkeit und bei 29 °C bei niedriger Luftfeuchtigkeit auf. Die Milchleistung bei Kühen kann dann um 10 bis 20 Prozent sinken, und auch die Mastleistung von Schweinen reduziert sich. Der angenehme Temperaturbereich für Geflügel liegt bei 15 bis 20 °C. Eine leichte Hitzebelastung erfahren Hühner bei 30 °C, ab 37 °C empfinden sie eine starke Hitzebelastung und die Legerate geht zurück, wie der Experte erläutert.

Hitzestress führt insgesamt zu einem verringerten Wachstum von Rindern und Milchkühen, Schweinen, Hühnern und anderen Nutztieren, das bedeutet niedrigere Erträge und Reproduktionsleistungen. „Es gibt Beispiele für evolutionäre Anpassungen an warmes Wetter bei Landsäugetieren. Die Siebenbürger Nackthühner sind wegen einer komplexen genetischen Mutation, die das Federwachstum unterdrückt, hitzetoleranter als andere Hühner. Sie sind von Natur aus klimatisiert, weil ihnen die Federn am Hals fehlen“, gibt Asseng ein Beispiel für solche Anpassungen.

Hitzerekorde

Erst kürzlich sorgte eine Hitzewelle in Kanada für Schlagzeilen und gleich drei neue Höchsttemperaturen in Folge. Aber auch in Deutschland kommt es immer öfter zu heißen Tagen und Hitzerekorden, wie Daten des Deutschen Wetterdienstes zeigen.

Hitzerekord im kanadischen Lytton vom 27. bis 29. Juli 2021: 46,6, 47,9 und 49,6 °C (vorige Höchstwerte aus 1930er und 1940er Jahren mit knapp 45 °C).

Höchste Temperatur in Deutschland: 41,2°C (25. Juli 2019 in Duisburg-Baerl und Tönisvorst)

Höchste Temperatur weltweit: 56,7 °C (10. Juli 1913, Greenland Ranch (Kalifornien, USA)

Wie Nutzpflanzen den Sommer besser überstehen

So etwas wie eine allgemeine Wohlfühltemperatur für Nutzpflanzen lässt sich nicht benennen. „Bei Nutzpflanzen scheinen die optimale Temperaturzone und die Temperaturschwellenwerte aufgrund von Unterschieden zwischen Arten und Sorten, vielfältiger zu sein“, sagt Asseng.

Kaltzeitige Pflanzen wie Weizen gedeihen beispielsweise besser bei kühleren Temperaturen. Warmzeitige Pflanzen wie Mais sind zwar frostempfindlich, vertragen aber wärmere Temperaturen. Als Anpassungsstrategien für Hitzestress beim Pflanzenbau nennt Asseng drei Dinge:

• das Pflanzdatum ändern, um Hitzestress später in der Saison zu vermeiden, falls machbar

• mithilfe der Bewässerung die Pflanzen abkühlen,

• auf hitzetolerantere Pflanzen umstellen bzw. stärkere Hitzetoleranz in den Pflanzen anzüchten.

Wärmer mit Aussicht auf Hitzestress

Die nahe Zukunft sieht Asseng als große Herausforderung: „Bis zum Ende des Jahrhunderts könnten 45 bis 70 Prozent der globalen Landfläche von Klimabedingungen betroffen sein, bei denen der Mensch ohne technische Hilfen wie Klimaanlagen nicht mehr überleben kann. Derzeit sind es zwölf Prozent.“ Das bedeutet, dass in Zukunft bis zu drei Viertel der menschlichen Bevölkerung chronisch durch Hitze gestresst sein könnten. Eine ähnliche Zunahme der Hitzebelastung sei für Vieh, Geflügel, Nutzpflanzen und andere lebende Organismen zu erwarten.

„Eine genetische Anpassung an das geänderte Klima benötigt oft viele Generationen und die verfügbare Zeit ist für viele höhere Lebensformen zu kurz“, gibt Asseng zu Bedenken. „Wenn die derzeitigen Klimaentwicklungen so weitergehen, könnten viele Lebewesen vom Temperaturwandel schwer betroffen sein oder sogar ganz von der Erde verschwinden.“

Originalpublikation: Asseng, S., Spänkuch, D., Hernandez-Ochoa, I. M. & J. Laporta: The upper temperature thresholds of life, The Lancet Planetary Health. Volume 5, Issue 6, June 2021, Pages e378-e385. DOI: 10.1016/S2542-5196(21)00079-6

* K. Baumeister-Krojer, Technische Universität München, 85748 Garching b. München

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