Auswirkungen des Landnutzungs- und Klimawandels auf die zukünftige Verbreitung und Population der Brutvögel Deutschlands

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1 Auswirkungen des Landnutzungs- und Klimawandels auf die zukünftige Verbreitung und Population der Brutvögel Deutschlands Thomas Gottschalk IALE-D Jahrestagung in Berlin Oktober 2011 Justus Liebig Universität Gießen Institut für Tierökologie

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3 Hauptursachen möglicher Veränderungen der Biodiversität bis 2100 Sala et al. 2000, Science

4 Güte von 45 Modellen zum Vorkommen häufiger Brutvögel in Deutschland Deviance D Klima und Landnutzung Landnutzung Klima

5 Fragestellung Wie wirken sich zukünftige Klimaveränderungen auf die häufigen Brutvögel in Deutschland aus? Verstärken oder mildern zukünftige Landnutzungsveränderungen klimabedingte Populationsveränderungen?

6 Prognostizierter Klimawandel in Deutschland A2 A1b Jahrestemperatur mittel [ C] 8,6 +1,8 +1,5 Frühjahrstemperatur mittel [ C] 11,8 +1,4 +2,0 Jahresniederschlag [mm] Frühjahrsniederschlag [mm] Standvögel Zugvögel

7 Methodik Input Heutige Klimasituation / Klimaszenarien Heutige Landnutzung / Landnutzungsszenarien Höhenmodell DDA Brutvogel - daten Analyse Slicer Landschaftsmatrix GIS Phyton/R-scripts GLM Output Zukünftige Verbreitung / Populationsgröße Aktuelle Verbreitung / Populationsgröße Analyse der Populationsveränderung

8 Vogeldaten aus dem DDA Programm Monitoring häufiger Brutvögel 900 Gebiete 1 km² Abundanzen mit Distance Sampling berechnet digitalisierte Vogelbeobachtungen

9 Heutige Verbreitung Fitis Eignungsfläche: 38,1% Population: 0,87 1,08 Mio. Modellgüte D2: 35,4 Prognosegüte AUC: 0,84 Max Min

10 Verbreitung 2050 Fitis Szenario A2 Eignungsfläche: 16,1% (-22,0) Population: 0,29 0,51 Mio. (-0,57 Mio.) species' response Max spring temperature Min

11 Foto: Thorsten Seibel Heutige Verbreitung Kleiber Eignungsfläche: 39,7% Population: 0,99 1,19 Mio. Modellgüte D 2 : 56,5 Prognosegüte AUC: 0,94 Max Min

12 Foto: Thorsten Seibel Verbreitung 2050 Kleiber Szenario A2 Eignungsfläche: 33,5% (-6,2) Population: 1,31 1,51 Mio. (+0,32 Mio.) Max Min

13 Foto: Thorsten Seibel Verbreitung und Abundanz Kleiber: heute Rhein-Main Gebiet

14 Foto: Thorsten Seibel Verbreitung und Abundanz Kleiber: 2050 Rhein-Main Gebiet

15 Foto: Thorsten Seibel Verbreitung und Abundanz Kleiber: heute Rhein-Main Gebiet

16 Foto: Thorsten Seibel Verbreitung und Abundanz Kleiber: 2050 Rhein-Main Gebiet

17 20% Klimabedingte relative Veränderung der Verbreitung häufiger Brutvögel Deutschlands bis % 10% A2 - heute A1b - heute 2-3 Arten 5% 0% -5% -10% Fitis Waldbaumläufer Heckenbraunelle Wintergoldhähnchen Jagdfasan Gartengrasmücke Klappergrasmücke Feldsperling Zilpzalp Bachstelze Tannenmeise Singdrossel Eichelhäher Gelbspötter Mönchsgrasmücke Gartenbaumläufer Kleiber Sumpfmeise Rohrammer Grauschnäpper Rotkehlchen Goldammer Zaunkönig Grünfink Blaumeise Sommergoldhähnchen Sumpfrohrsänger Buntspecht Stieglitz Ringeltaube Buchfink Baumpieper Haubenmeise Dorngrasmücke Kohlmeise Amsel Haussperling Hausrotschwanz Elster Feldlerche Stockente Rabenkrähe Star -15% -20% -25% -30% 9-12 Arten A1b: -3,8% A2: -4,6% Model performance D 2 : 40.7 Prediction accuracy AUC: 0.84

18 Klimabedingte Veränderung der Brutpopulation häufiger Brutvögel Deutschlands bis A2 - heute A1b - heute Fitis Waldbaumläufer Heckenbraunelle Wintergoldhähnchen Jagdfasan Gartengrasmücke Klappergrasmücke Feldsperling Zilpzalp Bachstelze Tannenmeise Singdrossel Eichelhäher Gelbspötter Mönchsgrasmücke Gartenbaumläufer Kleiber Sumpfmeise Rohrammer Grauschnäpper Rotkehlchen Goldammer Zaunkönig Grünfink Blaumeise Sommergoldhähnchen Sumpfrohrsänger Buntspecht Stieglitz Ringeltaube Buchfink Baumpieper Haubenmeise Dorngrasmücke Kohlmeise Amsel Haussperling Hausrotschwanz Elster Feldlerche Stockente Rabenkrähe Star A1b: -6 Millionen A2: -9 Millionen > - 2 Millionen

19 Verstärken oder mildern zukünftige Landnutzungsveränderungen klimabedingte Populationsveränderungen? 1. Agrarland Dyna-CLUE Szenarien 2. Wald Umwandlung von Nadelwald in Laubwald

20 Verstärken oder mildern zukünftige Landnutzungsveränderungen klimabedingte Populationsveränderungen? 1. Agrarland Dyna-CLUE Szenarien Dynamic Conversion of Land Use and its Effects (Verburg and Overmars 2009, Land Ecol.) A1b Extensivierungsszenario: Auflassung von Ackerflächen in peripheren Regionen = Regionen mit relative armen Böden A2 Szenario business as usual 2. Wald Umwandlung von Nadelwald in Laubwald

21 Dyna-CLUE Modelergebnisse 4% 3% 2030 A1b 2030 A2 2% 1% 0% Veränderung [%] -1% -2% -3% Acker Brachen Weide und Wiese Laubwald Nadelwald Mischwald -4% -5% -6%

22 Dyna-CLUE Landnutzung in 2000 Arable land Other agricultural areas Pastures and grassland Urban areas Discontinuous urban areas Broad-leaved forest Coniferous forest Mixed forest Open spaces with little or no vegetation Wetlands Water bodies

23 Dyna-CLUE Landnutzung in 2030 A1b Arable land Other agricultural areas Pastures and grassland Urban areas Discontinuous urban areas Broad-leaved forest Coniferous forest Mixed forest Open spaces with little or no vegetation Wetlands Water bodies

24 200% Klimabedingte relative Veränderung der Brutpopulation Dyna-CLUE - Szenario A2 Landnutzungswandel 150% Klimawandel Landnutzungs- und Klimawandel 100% 50% 0% -50% Fitis Waldbaumläufer Heckenbraunelle Wintergoldhähnchen Gartengrasmücke Klappergrasmücke Feldsperling Zilpzalp Bachstelze Tannenmeise Singdrossel Eichelhäher Gelbspötter Mönchsgrasmücke Gartenbaumläufer Kleiber Sumpfmeise Rohrammer Grauschnäpper Rotkehlchen Goldammer Zaunkönig Grünfink Blaumeise Sumpfrohrsänger Buntspecht Stieglitz Ringeltaube Buchfink Baumpieper Haubenmeise Dorngrasmücke Kohlmeise Amsel Haussperling Hausrotschwanz Elster Feldlerche Stockente Rabenkrähe Star -100% Populationsveränderung (gesamt): Landnutzungswandel: -0,7% Klimawandel: -5,5% Landnutzungs- + Klimawandel: -6,4%

25 200% Klimabedingte relative Veränderung der Brutpopulation Dyna-CLUE - Szenario A2 Landnutzungswandel 150% Klimawandel Landnutzungs- und Klimawandel 100% 50% 0% -50% Fitis Waldbaumläufer Heckenbraunelle Wintergoldhähnchen Gartengrasmücke Klappergrasmücke Feldsperling Zilpzalp Bachstelze Tannenmeise Singdrossel Eichelhäher Gelbspötter Mönchsgrasmücke Gartenbaumläufer Kleiber Sumpfmeise Rohrammer Grauschnäpper Rotkehlchen Goldammer Zaunkönig Grünfink Blaumeise Sumpfrohrsänger Buntspecht Stieglitz Ringeltaube Buchfink Baumpieper Haubenmeise Dorngrasmücke Kohlmeise Amsel Haussperling Hausrotschwanz Elster Feldlerche Stockente Rabenkrähe Star -100% Landnutzungswandel verstärkt Klimaeffekte: 22 Arten (14 Arten stärkere Abnahme, 8 Arten stärkere Zunahme) Landnutzungswandel mildert Klimaeffekte: 19 Arten (10 Arten geringere Abnahme, 9 Arten geringere Zunahme)

26 200% Klimabedingte relative Veränderung der Brutpopulation Dyna-CLUE - Scenario A1b Landnutzungswandel 150% Klimawandel Landnutzungs- und Klimawandel 100% 50% 0% -50% Fitis Waldbaumläufer Heckenbraunelle Wintergoldhähnchen Gartengrasmücke Klappergrasmücke Feldsperling Zilpzalp Bachstelze Tannenmeise Singdrossel Eichelhäher Gelbspötter Mönchsgrasmücke Gartenbaumläufer Kleiber Sumpfmeise Rohrammer Grauschnäpper Rotkehlchen Goldammer Zaunkönig Grünfink Blaumeise Sumpfrohrsänger Buntspecht Stieglitz Ringeltaube Buchfink Baumpieper Haubenmeise Dorngrasmücke Kohlmeise Amsel Haussperling Hausrotschwanz Elster Feldlerche Stockente Rabenkrähe Star -100% Populationsveränderung (gesamt): Landnutzungswandel: -1,2% Klimawandel: -0,7% Landnutzungs- + Klimawandel: -0,3%

27 200% Klimabedingte relative Veränderung der Brutpopulation Dyna-CLUE - Scenario A1b Landnutzungswandel 150% Klimawandel Landnutzungs- und Klimawandel 100% 50% 0% -50% Fitis Waldbaumläufer Heckenbraunelle Wintergoldhähnchen Gartengrasmücke Klappergrasmücke Feldsperling Zilpzalp Bachstelze Tannenmeise Singdrossel Eichelhäher Gelbspötter Mönchsgrasmücke Gartenbaumläufer Kleiber Sumpfmeise Rohrammer Grauschnäpper Rotkehlchen Goldammer Zaunkönig Grünfink Blaumeise Sumpfrohrsänger Buntspecht Stieglitz Ringeltaube Buchfink Baumpieper Haubenmeise Dorngrasmücke Kohlmeise Amsel Haussperling Hausrotschwanz Elster Feldlerche Stockente Rabenkrähe Star -100% Landnutzungswandel verstärkt Klimaeffekte: 18 Arten (7 Arten stärkere Abnahme, 11 Arten stärkere Zunahme) Landnutzungswandel mildert Klimaeffekte: 23 Arten (16 Arten geringere Abnahme, 7 Arten geringere Zunahme)

28 Umwandlung von Nadelwald in Laubwald

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30 Anpassung an den Klimawandel: Umwandlung von Nadelwald in Laubwald Die Fichte Picea abies gilt als besonders empfindlich gegenüber Klimaveränderungen Derzeit stellt sie mit einem Anteil von 28% die häufigste Baumart in Deutschland dar 44 % der Wälder in Deutschland bestehen aus Nadelbäumen 0,3% der Wälder wären unter natürlichen Bedingungen mit Nadelbäumen bestanden Szenario: stufenweise Umwandlung der Nadelwälder in Laubwälder basierend auf der Potentiellen Natürlichen Vegetation (PNV) Deutschlands Prognose zu Auswirkungen auf die Vogelwelt

31 Umwandlung von Nadelwald in Laubwald Rhein-Main Gebiet Heutige Situation

32 Umwandlung von Nadelwald in Laubwald Mindesthöhe für Nadelwald: 100m

36 Foto: Thorsten Seibel Verbreitung und Abundanz Kleiber Heutige Situation

37 Foto: Thorsten Seibel Verbreitung und Abundanz Kleiber Mindesthöhe für Nadelwald: 300m

40 Verbreitung und Abundanz Haubenmeise Heutige Situation

41 Verbreitung und Abundanz Haubenmeise Mindesthöhe für Nadelwald: 100m

45 Veränderung der Brutpopulation Mindesthöhe für Nadelwald: 100 m Mindesthöhe für Nadelwald: 300 m Mindesthöhe für Nadelwald: 500 m Mindesthöhe für Nadelwald: 700 m + 1,3 Mio + 1,5 Mio + 2,0 Mio + 2,3 Mio Buchfink Tannenmeise Haubenmeise Wintergoldhähnchen Sumpfmeise Heckenbraunelle Gartengrasmücke Eichelhäher Grauschnäpper Buntspecht Kernbeißer Gartenbaumläufer Sommergoldhähnchen Singdrossel Waldbaumläufer Zaunkönig Zilpzalp Ringeltaube Mönchsgrasmücke Rotkehlchen Amsel Kleiber Blaumeise Kohlmeise

46 Verstärkung oder Milderung? ,7 Mio - 7,4 Mio Mindesthöhe für Nadelwald: 100 m Mindesthöhe für Nadelwald: 300 m Mindesthöhe für Nadelwald: 500 m Mindesthöhe für Nadelwald: 700 m Mindesthöhe für Nadelwald: 700 m und Klimawandel Buchfink Tannenmeise Haubenmeise Wintergoldhähnchen Sumpfmeise Heckenbraunelle Gartengrasmücke Eichelhäher Grauschnäpper Buntspecht Kernbeißer Gartenbaumläufer Sommergoldhähnchen Singdrossel Waldbaumläufer Zaunkönig Zilpzalp Ringeltaube Mönchsgrasmücke Rotkehlchen Amsel Kleiber Blaumeise Kohlmeise Waldumwandlung verstärkt Klimaeffekte: 12 Arten (11 Arten stärkere Abnahme, 1 Art stärkere Zunahme) Waldumwandlung mildert Klimaeffekte: 12 Arten (8 Arten geringere Abnahme, 4 Arten geringere Zunahme)

47 Prognoseunsicherheit Flächen, die in ihrer für 2050 prognostizierten Temperatur über dem heutigen Temperaturgradienten liegen Flächen, deren prognostizierter Niederschlag für 2050 geringer ist als der heutige Niederschlagsgradient

48 Zusammenfassung Klimawandel hat signifikanten Effekt auf die Vogelwelt Prognosen zeigen deutliche Veränderungen der Verbreitung (14 Arten mit > 10%) und der Populationsgröße (-9 Millionen Brutpaare) Zukünftiger Landnutzungswandel kann klimabedingte Veränderungen der Vogelpopulationen sowohl minimieren aber auch verstärken Extensivierung bzw. Stilllegung wirkt sich überwiegend positiv aus Waldumbau wirkt sich überwiegend positiv aus

49 Forschungsbedarf Extreme Wetterereignisse Klimawandel in den Überwinterungsgebieten Klimainduzierter Landnutzungswandel

50 Population Regulation: Forschungsbedarf Veränderung der Prädation Intraspezifische Konkurrenz Interspezifische Konkurrenz

51 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Acknowledgements: Bird data: Digitizing / GIS-work: Distance Sampling: Statistical support: Programming GEPARD/SLICER: Financial support: >1000 enthusiastic bird watchers of the DDA B. Müller, S. Bock, J. Utikal, J. Lanzen, J. Jourdan, S. Thorn, M. Schütz, A. Rücker, R. Sauerbrei, S. Höll, K. Herrmann, A. Schreiner, R. Seibert, M. Brohm B. Müller K. Ekschmitt, T. E. Reiners M. Weiste, M. Bertling, T. E. Reiners BfN