:: Forschung aktuell: Dimensionen des Klimawandels und die vielfältigen Auswirkungen auf die globale Biodiversität

26/08/2014 von / 0 Kommentare

Klimawandel und Biodiversität – gleich zwei ganz große Brocken wurden in einem kürzlich erschienen Review-Artikel im Science Magazin behandelt: „Multiple Dimensions of Climate Change and Their Implications for Biodiversity“ (Garcia et al., 2014). Die AutorInnen haben sich in dieser Arbeit mit der Frage auseinandergesetzt, mit welchen Metriken und Kennzahlen man den Klimawandel misst, um am besten dessen Effekt auf die Biodiversität untersuchen zu können. Vorweggenommen – einfach ist die Sache nicht. Sie haben festgestellt, dass in verschiedenen Regionen der Erde ganz unterschiedliche Klimawandel-Kennzahlen maßgeblich für die Entwicklung und Bewahrung der Biodiversität sind.

Um die Auswirkungen des prognostizierten Klimawandels auf die Vielfalt von Arten, Ökosystemen oder auf die genetische Diversität abzuschätzen, benötigt man geeignete ökologische Modelle. Es gibt dazu grundsätzlich zwei unterschiedliche Modellierungsansätze: statistische Modelle und prozess-basierte Modelle. Erstere setzen Informationen über die gegenwärtige Verbreitung von Arten in Beziehung zu den klimatischen Verhältnissen unter denen sie gedeihen. In Kombination mit der (mehr oder weniger gut) bekannten zukünftigen Entwicklung des Klimas lassen sich in Folge verschiedene Fragestellungen beantworten: In welchen Regionen werden bestimmte Arten künftig nur schwer überleben können? Wo finden sie möglicherweise bessere Bedingungen vor? Wie werden sich Artenareale verschieben? Fast alle derartige Untersuchungen nagen aber an einem Grundproblem: „Klima“ ist die Summe vieler verschiedener Faktoren – Temperatur, Niederschlag, Extremereignisse, etc. – und im Normalfall ist unbekannt, welcher dieser Faktoren die Artverbreitung tatsächlich begrenzt (daher wird meist der am besten verfügbare Klimaparameter herangezogen – die mittlere Temperatur).

Im Gegensatz zu statistischen Verbreitungsmodellen, versuchen sogenannte prozess-basierte Modelle die physiologischen Prozesse (in Bezug auf Wachstum, Migration, Fortpflanzung, Tod, etc.) in eine mechanistische Simulation zu integrieren. Auf diese Weise können räumlich explizite Vorgänge zwischen Individuen oder physiologische Vorgänge in verschiedenen Lebensstadien eines Individuums, bzw. deren klimatischen Rückkoppelungen, nachgebildet werden. Diese oft sehr aufwändigen Modelle funktionieren aber meist nur auf kleiner räumlicher Skala. Außerdem, je mehr Prozesse berücksichtigt werden (daher je realistischer das Modell wird), desto schwieriger ist die Parametrisierung der einzelnen Vorgänge und desto größer sind die Unsicherheiten, die man berücksichtigen muss. Prozess-basierte Simulationen auf globaler Ebene sind daher sehr schwer zu realisieren. In letzter Zeit wurde häufig auch versucht, statistische und prozess-basierte Modelle zu verknüpfen – ein vielversprechender Ansatz. Die Frage bleibt dennoch offen: Welche Klimafaktoren sind entscheidend?

In der genannten Publikation von Garcia et al. (Science, 2014) packen die Autoren die Komplexität dieser Fragestellung am Schopf und stellen – wenig überraschend – fest: Den einen relevanten Klimafaktor gibt es nicht. Ob eine Art in Zukunft überleben kann, ist nicht nur davon abhängig ob der mittlere Temperaturanstieg bis zum Ende dieses Jahrhunderts die 2°C Grenze überschreitet oder nicht. Es kann beispielsweise auch von entscheidender Bedeutung sein, wie groß das potenzielle Ausbreitungsgebiet einer Art ist (die Fläche analogen Klimas) damit Migration (und somit ein „Ausweichen des Klimawandels“) stattfinden kann.
Insgesamt wurden in der Studie sechs Dimensionen von Klimawandel-Metriken klassifiziert: (i) Die mittlere lokale Klimaveränderung, (ii) Wahrscheinlichkeit von Extremereignissen, (iii) Veränderung der Fläche mit analogen Klima (iv) die Neuartigkeit der zukünftigen Klimaverhältnisse, (v) Entfernung zum nächstgelegenen Gebiet mit analogen Klimaverhältnissen und (vi) Geschwindigkeit des Klimawandels.

Weiterhin wurde gezeigt, dass diese genannten Dimensionen des Klimawandels in verschiedenen Regionen der Erde eine recht unterschiedlich starke Bedrohung für die hiesige Biodiversität darstellen (siehe Abb.).

Garcia_Dimensions of Climate Change

Abb. aus Garcia et al. 2014: Klimaregionen der Erde und Exposition gegenüber unterschiedlichen Dimensionen des Klimawandels. Das Netzdiagramm oben zeigt den Flächenanteil einer Region, welcher durch eine der sechs Dimensionen stark betroffen sein wird. Anomalies = Veränderung des klimatischen Mittels; Extremes = Wahrscheinlichkeit von Extremereignissen; Area = Veränderung des verfügbaren Verbreitungsareals von Arten; Novel = Auftreten neuartiger Klimabedingungen; Distance = Entfernung zu Gebieten ähnlichen Klimas; Velocity = Geschwindigkeit des Klimawandels.

Beispielsweise werden in den Tropen durch die Erwärmung komplett neuartige Klimabedingungen entstehen, wie sie sonst zurzeit nirgendwo auf der Erde existieren. Ob und wie sich die Arten an diese komplett neuen Bedingungen anpassen können, kann zurzeit niemand beantworten. Zudem werden tropische Gebiete mehr als anderswo mit meteorologischen Extremereignissen zu kämpfen haben. Arten in polaren Regionen hingegen werden vor allem durch die Schrumpfung ihres Lebensraums bedroht.
Die Studie zeigt recht eindrücklich, dass die globale Biodiversität vor einer Vielzahl klimatischer Herausforderungen steht. Über die meisten Aspekte wissen wir fast nichts, denn zum einen beschränkte sich bisher die Mehrzahl der Studien auf die Effekte von Temperatur-Mittelwerten und Niederschlagssummen, ohne z.B. die Rolle von Extremereignissen zu berücksichtigen.
Zum anderen ist die Datenlage für die allermeisten Arten vollkommen unzureichend, um etwas über die jeweiligen Auswirkungen des Klimawandels aussagen zu können. Der Großteil der Arten auf der Erde ist ja noch nicht einmal bekannt, speziell in den Tropen. Dieser Umstand wird sich so rasch nicht ändern. Umso wichtiger ist es, breite konzeptionelle Ansätze zu entwickeln, um die globalen Zusammenhänge zwischen Biodiversität und Klimawandel zu beleuchten und weitere Studien zielgerichtet anlegen zu können. In dieser Hinsicht ist die Studie von Raquel A. Garcia ein wichtiger Beitrag.

Referenz

Garcia, R.A, Cabeza, M., Rahbek, C. & Araújo, M.B. (2014). Multiple dimensions of climate change and their implications for biodiversity. Science (New York, N.Y.), 344(6183).

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