Auswirkungen des Klimawandels auf die biologische Qualität hessischer Fließgewässer

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1 Auswirkungen des Klimawandels auf die biologische Qualität hessischer Fließgewässer Sonja Jähnig & Peter Haase Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung Abteilung Fließgewässerökologie und Naturschutzforschung

2 Gliederung Klimawandel in Fließgewässern Ökologische Auswirkungen Bewertung von Fließgewässern Mögliche Auswirkungen auf Bewertungsergebnisse Weiterentwicklungen, Ausblick

3 IPCC Fourth Assessment Report (AR4) Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Chapter 11 (Regional Climate Projections), Figure Auswirkungen in Fließgewässern Jahresmittel Dez - Feb Juni - Aug Fließgewässer werden beeinflusst durch die Temperaturerhöhung und Niederschlags- / Abflussänderungen

4 Beobachtete ökologische Auswirkungen Aussterben (Pounds et al. 2006) Aufwärtswanderung, Verbreitungsänderung (Chen et al. 2011, Hickling et al. 2006) Lebenszyklusänderung (Bale et al. 2002) Genetische Variabilität (Rubidge et al. 2012) Anpassung (Thackeray et al. 2010)

5 Arealverschiebungen in den Mittelgebirgen Klimaerwärmung von + 2 C bis + 4 C bis zum Jahr 2080: Wie könnte sich potentielle Vorkommen der Arten verändern?

6 Mittlere Höhe [m] Domisch et al. (2011) Freshwater Biology Projizierte Höhenverschiebungen 2080 Mean altitude [m a.s.l.] A2a 2080 B2a heute +4 C +2 C Verschiebung + 83 bis 122 m 0 Drusus discolor Rhyacophila praemorsa Rhyacophila pubescens Diura bicaudata Rheocricotopus fuscipes Torleya major Hydropsyche fulvipes Hydraena gracilis Ad. Rhithrogena semicolorata Baetis rhodani Tinodes unicolor Ancylus fluviatilis Eiseniella tetraedra Sericostoma flavicorne Leuctra geniculata Cheumatopsyche lepida Simulium ornatum Lype reducta Ceraclea annulicornis Brachycentrus subnubilus Pisidium amnicum Neureclipsis bimaculata Hydropsyche guttata Ecclisopteryx dalecarlica Lithax niger Leuctra braueri Dinocras cephalotes Pseudopsilopteryx zimmeri Drusus annulatus Agapetus fuscipes Caenis beskidensis Plectrocnemia geniculata geniculata Paraleptophlebia submarginata Calopteryx splendens Aphelocheirus aestivalis Pisidium supinum Gomphus vulgatissimus Baetis nexus

7 Hintergrund: Bewertung durch WRRL Probennahme Sortierung Bestimmung Artenliste Informationen zu den Arten Typologie Bewertungsverfahren sehr guter Zustand guter Zustand mäßiger Zustand unbefriedigender Zustand schlechter Zustand Artenliste Software Ergebnis Interpretation

8 Beispiel Modul organische Belastung Saprobienindex sehr guter Zustand guter Zustand mäßiger Zustand unbefriedigender Zustand schlechter Zustand ? Modul Allgemeine Degradation Fauna Index Anteil Uferbewohner Anteil Sammler Anteil Steinfliegen Anteil strömungsliebende Arten Anteil Schlammbesiedler

9 FZK-Studie EG-Wasserrahmenrichtlinie: Wie wirkt sich der Klimawandel auf die biologische Qualität der Fließgewässer aus? Analyse der Veränderung von Lebensgemeinschaften bzw. Bewertungsergebnissen nach WRRL KLIWA-Projekt: Bayern, Baden-Württemberg, Rheinland- Pfalz

10 Ziele der Studie Literaturstudie Wirkungszusammenhänge zwischen Klimawandel und Fließgewässerqualität zu regionalisieren und zu konkretisieren; bereits beobachtete sowie zukünftig zu erwartende Qualitätsveränderungen darzustellen; eine Vulnerabilitätsabschätzung vorzunehmen; weiteren Forschungsbedarf zu definieren.

11 Literatursuche Referenzart Anzahl Prozent Fachartikel (international und national) % Berichte 32 14% Abschlussarbeiten (Diplom, Dissertation) 89 39% Andere (Präsentationen) 4 2% Bücher 2 1%

12 Wirkungsketten: Schlagworte Klimawandel Abiotische Veränderungen Biologische Veränderungen Direkte Einflüsse Indirekte Einflüsse Hydrologie Morphologie Physiko- Chemie Organismen Strahlung Phytoplankton Lufttemperatur Abflussregime Wassertemperatur Phytobenthos/ Makrophyten Niederschlag: Extreme Saisonalität Hochwasser Abfluss (Q) Beschattung Delta Temperatur Makrozoobenthos Landnutzung Hochwasser Zeitpunkt Randstreifen Sauerstoff Fische Auen Niedrigwasser Abfluss (Q) Mesohabitate Aue ph Andere Organismen Grundwasser Niedrigwasser Zeitpunkt Mesohabitate Fließgewässer Chlorid Neobiota Mineralisierung / Verwitterung Mittlerer Abfluss (Q) (Volumen) Mikrohabitate Fließgewässer Nährstoffe Bewertungsverfahren / Metrics Faktoren, die Klimawandel imitieren Austrocknung Interstitial Feinsedimenteintrag Leitfähigkeit 228 Referenzen: 888 Wirkungsbeziehungen Verdunstung Versauerung Indikatorarten Gletscherwasserabfluss Restwasser Wärmeeinleitungen Schneeschmelze/ Schneedecke Geschiebetransport Saprobie Toxische Auswirkungen des Klimawandels auf Substanzen die biologische Qualität hessischer Fließgewässer

13 Makrozoobenthos Variabel Anzahl Ursachen

14 Fische Variabel Anzahl Ursachen

15 Vulnerabilitätsabschätzung Fehlende konkrete, detaillierte Angaben zu Auswirkungen des Klimawandels auf die jeweiligen Organismengruppen Konzeptionelles Modell, Annahmen-basiert: Zwei Szenarien im Sinne der beiden Projektionszeiträume ( und ) oder der üblicherweise verwendeten A/B-Szenarien. Modifikation der ursprünglichen Artenlisten Standardbewertungsverfahren WRRL Abschätzung der Auswirkungen auf den ökologischen Zustand

16 Allg. Degradation Score (0-1) Ergebnis Makrozoobenthos 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 FG-Typ 5 FG-Typ 5.1 FG-Typ FG-Typ

17 FRI (ges) Ergebnis Fische 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 Untere Forellenregion Barbenregion Obere Forellenregion

18 Änderungen Bewertungsergebnisse Makrozoobenthos Fische Proben (Anzahl) Best-of Fulda Verbesserungen (Anzahl und %) Verschlechterungen (Anzahl und %) Mak phy Best-of 1 7% 2 10% 1 2 Fulda 1 5% 2 25% 2 3 Best-of 0 0% 2 10% 2 4 Fulda 3 16% 2 25% 0

19 Resümee, Bewertung des Ansatzes Literaturrecherche: Keine konkreten, detaillierten Angaben zu möglichen Auswirkungen Datendefizit Keine Zukunfts-Prognosen Prognosedefizit Vulnerabilitätsabschätzung: Ökologische Veränderungen unsicher abzuschätzen Potential der Weiterentwicklung

20 Forschungsbedarf Grundlagendaten: Temperaturen in Fließgewässern Temperaturpräferenzen (allg.: ökologischen Präferenzen) von Organismen Modellierungsansätze Nischenmodelle, z.b. Domisch et al. 2011, Kuemmerlen et al Multiple Stressoren in versch. Fließgewässer-Typen

21 Literaturrecherche Sami Domisch, Denise Früh, Maria Gies, Sonja Jähnig, Anna Schürmann, Maren Westermann Projektleitung Sonja Jähnig, Peter Haase

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit