Biodiversitätsindikatoren für Klimaveränderungen am Beispiel der Tagfalter und Libellen Sachsens Martin Wiemers, Maik Denner, Oliver Schweiger, Marten Winter Biodiversität & Klimawandel Vernetzung der Akteure VIII, Insel Vilm, 01.09.2011
FuE-Vorhaben: Naturschutzfachliches Monitoring Klimawandel und Biodiversität Weiterentwicklung des sächsischen Monitoring- Konzeptes Auswertung vorhandener Daten Erarbeitung von Kernindikatoren SEITE 2
Temperaturentwicklung in Dresden 1812-2009 SEITE 3
Jahreszeitliche Trends in Sachsen im Vergleich SEITE 4
Regionale Klimaentwicklung in Sachsen Klimaerwärmung in allen Regionen SEITE 5
Biodiversitätsindikatoren für Klimaveränderungen Veränderungen von Artengemeinschaften Community Temperature Index (CTI) Veränderungen von Arealgrenzen Areal Index (AI) SEITE 6
Beispiel: Tagfalter & Libellen Vertreter der Insekten: artenreichste Tiergruppe Stark temperaturabhängig klimasensitiv Unterschiedliche Lebensweise: Tagfalter: Terrestrisch & herbivor Libellen: Aquatisch & räuberisch Rezente faunistische Bearbeitungen mit aktuellen Datenbanken (Multibase) SEITE 7
Datenlage: Tagfalter 140 Arten Über 100.000 Datensätze Ab 1980: >1000/Jahr 43% ohne Individuenzahlen SEITE 8
Datenlage: Tagfalter Beobachtungs- Hotspots in Ballungsgebieten, aber gute räumliche Abdeckung SEITE 9
Datenlage: Libellen 65 Arten Über 60.000 Datensätze Ab 1990: >1000/Jahr 43% ohne Individuenzahlen SEITE 10
Datenlage: Libellen Gute räumliche Abdeckung, aber Gebirgslagen unterrepräsentiert SEITE 11
Veränderungen von Artengemeinschaften Community Temperatur Index (CTI) nach Devictor et al. (2008) Basiert auf Species Temperature Indices (STI) SEITE 12
Community Temperatur Index bei Tagfaltern Entwicklung des CTI bei Tagfaltern in verschiedenen europäischen Ländern nach Van Swaay et al. (2008) SEITE 13
Jahresmitteltemperaturen in Europa: Basis für Species Temperature Indices (STI) Referenzperiode 1961-1990 Leipzig: 8,8 Sachsen: 8,1 SEITE 14
Species Temperature Indices Beispiel: weitverbreitete Tagfalter-Art Voraussetzung: Arealkarten Zitronenfalter (Gonepteryx rhamni): 8,81 SEITE 15
Species Temperature Indices Beispiel: boreo-alpine & mediterrane Tagfalter-Arten Hochmoor-Gelbling (Colias palaeno): 3,62 Hipparchia statilinus: 11,82 SEITE 16
CTI Tagfalter Sachsens Datensätze Individuenzahlen Datensatzzahlen als Ersatz für Individuenzahlen SEITE 17
CTI Tagfalter Sachsens (ohne Wandergelbling) ohne Colias crocea mit Colias crocea Starke Immigrationsereignisse können CTI beeinflussen SEITE 18
CTI Tagfalter Sachsens nur häufigste Arten CTI (alle Arten) CTI (31 häufigste Arten, 75% der Daten) CTI beruht hauptsächlich auf Bestandsentwicklungen häufigerer Arten geeignet für Citizen Science Monitoring SEITE 19
CTI Tagfalter Sachsens ohne häufigste Arten CTI (alle Arten) CTI (ohne die 6 häufigsten Arten, 75% der Daten) CTI ist robust und wird nicht allein durch die allerhäufigsten Arten bestimmt SEITE 20
CTI Tagfalter Sachsens vs. Klimaverlauf Jahresmitteltemperatur Sachsen CTI Korrelation mit Jahresmitteltemperatur: 0.55, p<0.001*** SEITE 21
Berücksichtigung der Generationsdauer Jahresmitteltemperatur 2-jähriges gleitendes Mittel CTI Generationsdauer bei Tagfaltern z.t. einjährig Temperatur des Vorjahrs entscheidend Bessere Korrelation (0,63) mit dem zweijährigen Mittel der Jahresmitteltemperatur des aktuellen Jahres und des Vorjahres SEITE 22
CTI Libellen Sachsens vs. Klimaverlauf Jahresmitteltemperatur CTI Keine Korrelation mit Jahresmitteltemperatur SEITE 23
Generationsdauer der Libellen Sachsens 65 Arten SEITE 24
CTI mehrjähriges Temperaturmittel 5-jähriges Temperaturmittel CTI Hervorragende Korrelation (0,73 ***) mit dem gleitenden Mittel der Temperatur der vergangenen 5 Jahre SEITE 25
Fazit zum Community Temperature Index (CTI) CTI ist ein robuster Indikator für Klimaveränderungen Gute überregionale Vergleichbarkeit CTI eignet sich besonders für Monitoring-Daten, z.b. aus Science-Citizen-Projekten (Individuenzahlen geeignet für Gewichtung), kann aber auch für faunistische Datensätze verwendet werden (Gewichtung möglich über Anzahl der Datensätze) Korrelationen des CTI mit Jahrestemperaturmittelwerten sind stark abhängig von der Generationsdauer Landnutzungsänderungen können CTI beeinflussen SEITE 26
Veränderungen von Verbreitungsarealen Meist keine klaren Arealgrenzen Geringere Populationsdichten unter suboptimalen Bedingungen, z.b. in den Areal-Randbereichen SEITE 27
Veränderungen von Verbreitungsarealen Meist keine klaren Arealgrenzen Geringere Populationsdichten unter suboptimalen Bedingungen, z.b. in den Areal-Randbereichen SEITE 28
Arealgrenzen in Sachsen In Sachsen liegen bedingt durch die geringe Ausdehnung des Landes und dessen Topographie (Berge im Süden) kaum zonale Arealgrenzen Höhenverbreitung selten genau genug dokumentiert SEITE 29
Arealindex Verhältnis der aufsummierten Rasterzellen wärmeliebender zu kälteliebenden Arten Manuelle Selektion der Arten notwendig Hipparchia statilinus: wärmeliebende Art Colias palaeno: kälteliebende Art SEITE 30
STI-basierter Arealindex Gewichtung gemäß der Abweichung der Temperaturindizes der einzelnen Arten (STI) von denen der Artengemeinschaft (CTI) Alle Arten können berücksichtigt werden Beispiel STI: Die Tagfaltergattung Colias: Colias alfacariensis 9.94 1.176 Colias crocea 10.69 1.923 Colias erate 10.03 1.266 Colias hyale 8.37-0.397 Colias palaeno 3.62-5.146 SEITE 31
1,8 1,6 Entwicklung des Areal Index bei Tagfaltern Sachsens 1975-2010 y = 0,0288x - 48,866 R² = 0,1383 10 9 8 Areal Index 1,4 1,2 1 y = 0,0062x - 11,084 R² = 0,234 y = 0,0121x - 23,018 R² = 0,4612 7 6 5 4 3 Mitteltemperatur ( C) 0,8 2 1 SEITE 32 0,6 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Jahr Areal Index Areal Index (STI-basiert) Sachsen Mitteltemperatur Linear (Areal Index) Linear (Areal Index (STI-basiert)) Linear (Sachsen Mitteltemperatur) Manueller und STI-basierter Areal-Index sind stark korreliert (0,81***) Korrelation mit Jahresmitteltemperatur (MT AI STI : 0,48**) Positiver Trend
Areal Index CTI bei Tagfaltern Sachsens Areal Index CTI Hohe Korrelation AI CTI: 0,69*** SEITE 33
Areal Index CTI bei Tagfaltern Sachsens Areal Index (STI-basiert) CTI Sehr hohe Korrelation AI STI CTI: 0,93*** SEITE 34
Entwicklung des Areal-Index bei Libellen Sachsens 1990-2010 AI und AI STI sind stark korreliert SEITE 35
Vergleich Areal-Index CTI bei Libellen Sachsens AI Areal Indices zeigen positiven Trend SEITE 36
Areal Index Vergleich: Tagfalter Libellen Tagfalter Libellen Größere klimainduzierte Arealveränderungen bei Tagfaltern als bei Libellen SEITE 37
Fazit zum Areal Index (AI) Der AI ist insbesondere für faunistische Datensätze mit guter räumlicher Abdeckung geeignet. Die Anwendung des AI erfordert eine ausreichende Anzahl nördlicher wie südlicher Arten. Eine automatisierte Anwendung des AI ist bei Vorliegen von STI-Werten möglich. Der AI (insbesondere der STI-basierte) korreliert stark mit dem CTI, ist aber ein weniger sensitiver Indikator. Der AI ist auch für Organismengruppen geeignet, für die keine europäischen Arealkarten vorliegen und für die somit keine STI-Werte berechnet werden können. SEITE 38
Schlussfolgerungen CTI und Areal-Index erscheinen beide geeignet als Biodiversitäts-Indikatoren für Klimaveränderungen Der CTI ist aufgrund seiner höheren Sensitivität und überregionalen Vergleichbarkeit bei Daten mit guter zeitlicher Auflösung vorzuziehen Der Arealindex kann auch für Datensätze verwendet werden, die keine CTI-Berechnungen zulassen (z.b. wegen fehlender Arealkarten oder ungenügender zeitlicher Auflösung) SEITE 39
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Danksagung: Ehrenamtliche Kartierer der Tagfalter- und Libellenfauna Sachsens Rolf Reinhardt und Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) für die Bereitstellung der Daten SEITE 40