Vortrag

Dr. Miriam Pampus
Einschätzungen zu möglichen und bereits nachweisbaren
Auswirkungen des globalen Klimawandels
auf die Biodiversität in Hessen
Ausgangslage
Schwierigkeiten der Vorhersage von Klimafolgen
Anpassungsfähigkeit von Organismen
Pflanzen und Pflanzengesellschaften
Tiere und Ökosysteme
Anpassungsmassnahmen
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Ausgangslage
•
Temperaturen werden deutschlandweit in allen Jahreszeiten
ansteigen, vor allem jedoch im Winter
•
Sommertemperaturen in Hessen werden bis 2050 um bis zu 2,5°C,
die Wintertemperaturen um bis zu 3,5°C ansteigen. Die
Niederschläge werden im Sommer abnehmen, im Winter stark
zunehmen
•
Sowohl die veränderten klimatischen Verhältnisse als auch der
Anstieg der Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre
wirkt auf lebende Organismen.
•
Klimawandel wird weltweit zum wichtigsten Auslöser des
Artensterbens. Bis zu einem Drittel aller Tier- und Pflanzenarten
könnten aussterben
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Schwierigkeiten der Vorhersage von Klimafolgen
•
Vielfältige Erscheinungsformen des Klimawandels:
Treibhausgase wie CO2 und O3 (Ozon)
regional und jahreszeitlich unterschiedliche Temperaturänderungen
Änderungen der Menge und Häufigkeit von Niederschlägen
Zunahme extremer Wetterereignisse wie Dürre, Sturm und
Überschwemmungen.
•
parallel anthropogene Veränderungen (erhöhter Nährstoffeintrag,
Schadstoffbelastung, Fragmentierung der Landschaft, Entwässerungsmaßnahmen und Grundwasserabsenkung, Zunahme eingeschleppter Arten)
•
direkte Wirkungen jedes einzelnen Faktors und zahlreiche indirekte
Wirkungen und Wechselwirkungen verschiedener Faktoren auf jeder Ebene
eines Ökosystems
•
Untersuchungen mehrerer Faktoren und ihrer Wechselwirkungen in
natürlichen Ökosystemen sehr selten
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Anpassungsfähigkeit von Organismen
•
Bei 279 langjährig untersuchten Arten weltweit wurden Reaktionen auf
regionale Klimaänderung beobachtet
•
Veränderungen in der Tier- und Pflanzenwelt belegen
Anpassungsfähigkeit der Lebewesen
•
1. Individuelle Verhaltensänderung (phänologische Plastizität)
•
2. evolutive Veränderung von Populationen durch genetische
Variabilität und Selektionsdruck
•
genetische Veränderungen von Populationen im Zusammenhang mit
dem Klimawandel innerhalb weniger Jahrzehnte möglich
•
beobachtbare Veränderungen nicht gleichbedeutend mit ausreichender
Reaktion auf Klimawandel
•
begrenzende Faktoren der Anpassungsfähigkeit verschiedener Arten
kaum erforscht
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Pflanzen und Pflanzengesellschaften
Veränderung der Phänologie
Verschiebung von Verbreitungsarealen
und Vegetationszonen
Lokales Aussterben von Arten und
Pflanzengesellschaften zu geringe
Verbreitungsgeschwindigkeiten und
veränderte Konkurrenz
Veränderte Pflanzeneigenschaften
Zunahme von Pflanzenschädlingen
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Pflanzen und Pflanzengesellschaften
Lokales Aussterben von Arten und Pflanzengesellschaften
•
Dokumentation von Arten und Artengemeinschaften in Hessen
im Vergleich zu anderen Bundesländern sehr lückenhaft
•
montane Wälder und montanes frisches und magere Grünland
sowie die dazugehörigen Kältezeigerpflanzen der Mittelgebirge
vermutlich besonders von Veränderungen betroffen
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Pflanzen und Pflanzengesellschaften
Lokales Aussterben von Arten und Pflanzengesellschaften
•
besondere Gefährdung von Mooren, Kalk-Kleinseggenrieden,
Feuchtwäldern und Feuchtwiesen im Taunus (typische Arten, z. B.
Orchideen der Feuchtwiesen bereits in die Rote Liste Hessens
aufgenommen)
•
aktuelle Ursache weniger Klimawandel als Abnahme an
pflanzenverfügbarem Wasser durch Eingriffe in den Wasserhaushalt
(Grundwasserförderbrunnen, Quellfassungen, Begradigung,
Entwässerungen der Land- und Forstwirtschaft, Flächenversiegelung
vermindert Grundwasserneubildung sowie Nadelbaumreinkulturen, die
zusätzlich eine Versauerung der Böden zur Folge haben)
•
In dieser Situation kann selbst eine geringfügige Klimaerwärmung und
Zunahme von Trockenheit sehr schnell zu einem völligen Erlöschen
von Vorkommen bedrohter Pflanzen führen
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Pflanzen und Pflanzengesellschaften
Veränderte Konkurrenz
•
Rotbuche ist empfindlich gegen Trockenheit und könnte
Dominanz als bestandsbildende Baumart Hessens
verlieren
•
Eichen und Kiefern profitieren von trockenen Jahren
•
vorgeschädigte Rotbuchen (saurer Regen) leiden noch
mehr unter Trockenheit
•
Buchensämlinge wachsen bei Trockenheit, hoher
Sonnenstrahlung und hoher Temperatur langsamer als
Brombeeren, Naturverjüngung könnte gestört werden
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Tiere und Ökosysteme
Insekten
Amphibien
Reptilien
Vögel
Säugetiere
Ökosysteme und Habitate
Auswirkungen veränderter Phänologie
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Tiere und Ökosysteme
Insekten
•
durch Ektothermie (Kaltblütigkeit) häufig wärmeliebend
•
schnelle Reaktion durch schnelle Generationenfolge und hohe Mobilität
•
Zunahme wärmeliebender Arten
•
Rückgang Feuchtigkeit liebender Arten
•
bei europäischen nichtwandernden Schmetterlingsarten Arealverschiebung nach Norden von bis zu 240 km innerhalb des 20. Jh.
•
dauerhafte Ansiedlung neuer Arten in Mitteleuropa auch durch strenge
Winter nicht nachhaltig beeinträchtigt, z. B. Feuerlibelle in Nordhessen
•
kombinierte Folgen von Habitatveränderung und Klimawandel führen
zu Rückgang von Spezialisten und Zunahme mobiler, weit verbreiteter
und anspruchsloser Arten
•
Phänologische Veränderungen, z. B. beginnen Wespen heute früher
mit dem Nestbau als vor 30 Jahren
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Tiere und Ökosysteme
Amphibien und Reptilien
•
•
•
•
•
•
Amphibien sehr gefährdet, weil auf Feuchtgebiete angewiesen, wenig
mobil und sehr empfindlich gegen Klimaveränderung, UV-Strahlung
und Schadstoffe
Globales Amphibiensterben seit den 1980er Jahren wird mittlerweile
zum großen Teil auf Klimawandels zurückgeführt
Rückgang von Feuchtgebieten oder periodisches Trockenfallen von
sonst permanent wasserführenden Gewässern kann zu lokalem
Aussterben von Arten führen
Zunahme von Dürren besonders gefährlich: Brutgewässer können
austrocknen, bevor Metamorphose vollzogen ist, so dass die
Kaulquappen sterben
Auch Reptilen sind wenig mobil, jedoch häufig wärmeliebend
spezifischen Habitatansprüche einzelner Arten bestimmen das
Gefährdungspotential
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Tiere und Ökosysteme
Vögel: Phänologie des Vogelzugs
•
Brutvögel aus dem Mittelmeerraum und aus Afrika dehnen ihre
Brutgebiete nach Mittel- und Nordeuropa aus
•
Bei einigen Kurz- und Mittelstreckenziehern nimmt die Zugdistanz
ab, z. B. bei Graugans und Kormoran
•
Mindestens zehn Arten von europäischen Langstreckenziehern
wandern nicht mehr ausschließlich nach Zentral- und Südafrika,
sondern überwintern zum Teil im Mittelmeerraum, z. B. Fischadler,
Mehlschwalbe und Gartenrotschwanz
•
Bei Teilziehern Zunahme der im Brutgebiet überwinternden
Individuen, z. B. Hausrotschwanz, Singdrossel, Zilpzalp, Star,
Bachstelze, Singdrossel, Ringeltaube und Kiebitz
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Tiere und Ökosysteme
Vögel: Phänologie des Vogelzugs
•
ein Teil der mitteleuropäischen Population der
Mönchsgrasmücke überwintert mittlerweile auf die
Britischen Inseln, früher ausschließlich im Mittelmeerraum
und in Afrika.
•
Dieses neuartige Verhaltensmuster hat sich innerhalb von
nur 30 Jahren entwickelt, neue Route vermutlich genetisch
fixiert
•
Einige Langstreckenzieher haben ihren Zug ins Brutgebiet
nicht vorverlegt, z. B. der Trauerschnäpper
•
Erfolg später Trauerschnäpperbruten hat sich in letzten
Jahrzehnten verschlechtert
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Tiere und Ökosysteme
Vögel: Brutphänologie
•
Bis 1995 hatten die meisten britischen Vogelarten ihre Eiablage
vorverlegt
•
starker Selektionsdruck durch Umweltveränderungen kann bei
kurzlebigen Vögeln mit schneller Generationenfolge zu raschen
Anpassungen führen
•
Langlebigere Arten werden weniger schnell reagieren können
•
Erhöhung des Konkurrenzdrucks zwischen Standvögeln und
Zugvögeln, verschärft durch geringere Sterblichkeit in milden
Wintern
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Tiere und Ökosysteme
Vögel: Brutphänologie
•
Beispiel Kohlmeise:
beste Vorausetzungen für schnellen evolutiven Wandel: kurze
Generationenfolge, riesiger Genpool durch riesiges Verbreitungsareal,
hohe Mobilität (Jugenddispersion und Zugbewegungen)
•
europaweit Abnahme der Zweitbruten, korreliert mit Temperaturzunahme
leichte Vorverlegung des Legebeginns in einigen Populationen, in
anderen Populationen keine Vorverlegung,kleinräumige
geographische Unterschiede
•
Zunahme von Staffelbruten durch vorgezogenen Bebrütungsbeginn
schlechter Bruterfolg in Jahren extrem früher hoher Temperaturen
•
Hoher Selektionsdruck auf frühes Brüten, also schnelle Anpassung zu
erwarten. Tatsächlich jedoch geringe Vorverlegung der Bebrütung und
verschlechterte Synchronisation der Brutzeit mit der Raupenentwicklung,
evolutive Veränderung noch nicht nachweisbar.
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Tiere und Ökosysteme
Säugetiere
•
für Europa kaum Erkenntnisse über die Reaktion von Kleinsäugern
auf den Klimawandel
•
Dachse in Großbritannien profitierten von immer wärmeren und
feuchteren Klima im Herbst, das für ein reiches Nahrungsangebot an
bodenlebenden Würmern sorgte.
•
Die letzten warmen, aber sehr trockenen Jahre verursachten jedoch
einen Rückgang der Population, da die Trockenheit das
Nahrungsangebot stark einschränkte
•
detaillierte Klimaprognosen notwendig, um Klimafolgen realistisch
einzuschätzen
•
abhängig von Ökologie der Arten unterschiedliche, eventuell auch
gegenläufige Klimaeinflüsse zu erwarten
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Tiere und Ökosysteme
Säugetiere
•
bei Spitzmäusen in der Schweiz kam es zu Arealverschiebungen, bis
zur vollständigen Verdrängung einer Art durch die andere
•
In Hessen Verfrühung des Erwachens von Siebenschläfern aus dem
Winterschlaf während der letzten dreißig Jahre, damit verbunden
starkes Populationswachstum
•
Erstregistrierung verschob sich um durchschnittlich vier Wochen im Jahr
nach vorne, die ersten Tiere erscheinen heute häufig bereits im Mai
•
Das erste Auftreten ist sowohl mit den mittleren Temperaturen der
Monate März bis Juni als auch mit dem Nahrungsangebot korreliert
•
Die nah verwandte, geschützte Haselmaus (FFH Anhang IV) zeigte
keine eindeutige Reaktion auf die Temperaturänderung (Verfrühung,
Verspätung oder keiner Änderung in verschiedenen Gebieten)
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Tiere und Ökosysteme
Ökosysteme und Habitate
•
Erwärmung von Gewässern führt zur Reduktion des Sauerstoffgehalts und beeinträchtigt Arten, die kaltes, sauerstoffreiches
Wasser benötigen, wie zum Beispiel Forellen
•
verminderte Fließgeschwindigkeit von Fließgewässern während
eines einzigen trockenen Jahres sowie Flutereignisse können sich
negativ auf die Artenvielfalt auswirken
•
Nach massiver Störung der Biodiversität von Fließgewässern
durch klimatische Extremereignisse (eventuell verbunden mit
Vorschädigungen des Gewässers durch Schadstoffe) besteht
erhöhte Gefahr einer Einwanderung von Neozoen
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Tiere und Ökosysteme
Auswirkungen veränderter Phänologie
•
Klimawandel beeinflußt verschiedene Elemente eines
Ökosystems unterschiedlich
•
Anpassungsfähigkeit bzw. Reaktion auf Klimawandel
unterschiedlich stark, führt zu verschärfter Konkurrenz
•
Beispiel höhlenbrütende Singvögel und Siebenschläfer:
Siebenschläfer haben ihr Einwandern in Bruthöhlen stärker
vorverlegt als die Vögel ihre Brutzeit
•
Folge war eine Zunahme der Brutverluste, besonders bei spät
brütenden Arten wie der Kohlmeise und den als Zugvögeln
besonders spät brütenden Trauerschnäppern.
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Anpassungsmaßnahmen
Schutzmaßnahmen
Forschungsbedarf
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Anpassungsmaßnahmen
Schutzmaßnahmen
•
Biotopvernetzung, regional und großräumig, um
Arealverschiebungen zu ermöglichen
•
große, strukturreiche Schutzgebiete mit mikroklimatischer Vielfalt
und intakten Ökosystemen
•
Vielzahl an Schutzgebieten zur Erhaltung der genetischen Vielfalt
•
Verbreitungsränder gefährdeter Arten besser schützen
•
weitere Fragmentierung und Flächenversiegelung stoppen
•
Nutzung auch außerhalb von Schutzgebieten entsprechend
anpassen (naturnahe Wälder)
•
Verminderung von Habitatzerstörung, Überdüngung,
Schadstoffeinträgen (Saurer Regen) Flächenversiegelung,
Grundwasserabsenkung und Entwässerung von Feuchtgebieten
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de
Anpassungsmaßnahmen
Forschungsbedarf
•
großer Bedarf an grundlegenden Erkenntnissen
•
Monitoring potentiell gefährdeter Arten, Pflanzengesellschaften
und Ökosysteme
•
Erforschung kombinierte Effekte verschiedener Einflußfaktoren
•
Erforschung von Wechselwirkungen zwischen verschiedenen
Elementen eines Ökosystems
•
Erforschung der Anpassungsfähigkeit der Organismen
•
Für Erforschung des Klimawandels bedrohte Arten meist
ungeeignet (zu wenig Individuen, zu empfindlich)
grundlegende Erforschung der Wirkungen des Klimawandels
anhand vorhandener Langzeitstudien
Beispiel Kohlmeise: best untersuchter Vogel der Welt, große
Datenmenge zur Brutbiologie aus verschiedenen Teilen Europas
•
•
ÖKOLOGISCHE FORSCHUNGSSTATION SCHLÜCHTERN E.V.
ÖFS
www.forschungsstation-schluechtern.de