Einschätzungen zu möglichen und bereits nachweisbaren Auswirkungen des globalen Klimawandels auf die Biodiversität in Hessen

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1 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

2 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

3 Schwierigkeiten der Vorhersage von Klimafolgen Vielfältige Erscheinungsformen des Klimawandels: Treibhausgase wie CO 2 und O 3 (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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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

9 Tiere und Ökosysteme Insekten Amphibien Reptilien Vögel Säugetiere Ökosysteme und Habitate Auswirkungen veränderter Phänologie

10 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

11 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

12 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

13 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

14 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

15 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.

16 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

17 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)

18 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

19 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.

20 Anpassungsmaßnahmen Schutzmaßnahmen Forschungsbedarf

21 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

22 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