24.10.2016: Forschung international

Auswirkungen des Klimawandels auf Ökosysteme besser vorhersagen

Mieux prédire les répercussions du changement climatique sur les écosystèmes


Mark Urban et al.

Durch den Klimawandel werden sich unsere Ökosysteme verändern. Mithilfe von ökologischen Modellen versuchen Forscher vorherzusagen, mit welchen Veränderungen zu rechnen ist. Doch welche Artenzusammensetzung zukünftige Ökosysteme haben, und wie sich ihre Funktionen und Versorgungsleistungen für den Menschen verändern werden, lässt sich bisher nur unzureichend abschätzen. Ein internationales Team wollte nun wissen, wie die Vorhersagekraft der Modelle verbessert werden kann. Die Wissenschaftler kommen zum Schluss, dass in den ökologischen Modellen wichtige biologische Prozesse und Mechanismen stärker zu berücksichtigen sind. Sie haben deshalb biologische Schlüsselfaktoren identifiziert, die zukünftig in die Modelle einbezogen werden sollten, um ihre Vorhersagekraft zu verbessern.

Le changement climatique provoquera des modifications de nos écosystèmes. Des chercheurs cherchent à prédire, à l’aide de modèles écologiques, les modifications auxquelles on peut s’attendre. Un groupe international s’est attelé à la tâche d’améliorer le pouvoir prédictif des modèles. Les scientifiques concluent que les modèles écologiques devraient mieux prendre en compte certains processus et mécanismes biologiques centraux. Dans ce but, ils ont identifié des facteurs biologiques clés qui devraient à l’avenir être intégrés dans les modèles afin d’améliorer leur pouvoir prédictif.


Der Klimawandel wird weitreichende Folgen für die Ökosysteme haben. Wie diese reagieren und sich verändern werden, weiss man aber noch nicht genau. Welche Artenzusammensetzung zukünftige Ökosysteme haben, und wie sich ihre Funktionen und Ökosystemleistungen für den Menschen verändern werden, sind Fragen, die bisher nur unzureichend beantwortet werden können. Das liegt daran, dass in den heutigen Modellen wichtige biologische Prozesse und Mechanismen noch zu wenig berücksichtigt sind: Nur 23 Prozent der untersuchten wissenschaftlichen Studien beziehen biologische Mechanismen in die Projektionen zu den Auswirkungen des Klimawandels mit ein.
Ein internationales Wissenschaftlerteam hat sechs biologische Schlüsselmechanismen identifiziert, die zukünftig in sogenannte prozessbasierte ökologische Modelle einbezogen werden sollten, um ihre Vorhersagekraft zu verbessern. Ein Schlüsselmechanismus bezieht sich auf die Ausbreitung von Arten, also ob und wie schnell eine Art unter veränderten Umweltbedingungen in einen für sie günstigeren Lebensraum gelangen kann. Ein zweiter Schlüsselmechanismus sind die Wechselwirkungen mit anderen Arten. Denn wenn zum Beispiel ein Schmetterling für die Eiablage auf eine bestimmte Wirtspflanze angewiesen ist, die es vielleicht nicht oder noch nicht bis in den neuen Lebensraum geschafft hat, würde er dort nicht überleben. Ausser (und hier kommt ein dritter Schlüsselmechanismus, die Evolution, ins Spiel) er könnte sich an eine neue Wirtspflanze anpassen.
Klimaänderungen wie beispielsweise Erwärmung, Veränderungen der Niederschläge oder vermehrte Trockenheit können sich aber auch auf das Lebensalter oder die Anzahl der Nachkommen einer Art auswirken (Schlüsselmechanismus 4: Demografie) oder auf den Energiehaushalt, wenn etwa vermehrt Energie für die Wärmeregulation oder die Suche nach rar gewordener Nahrung benötigt wird (Schlüsselmechanismus 5: Physiologie). Zudem haben sich ändernde sogenannte abiotische Umweltbedingungen (Schlüsselmechanismus 6) wie Temperatur, Feuchtigkeit oder Verfügbarkeit von Nährstoffen von Art zu Art ganz unterschiedliche Auswirkungen.
Ökosysteme sind hochkomplexe Gebilde, deren Funktion von dem Zusammenspiel abiotischer Umweltbedingungen und biologischer Prozesse und Mechanismen abhängig ist. Durch Einbeziehung der Schlüsselmechanismen in zukünftige Modellberechnungen kann man diese Zusammenhänge besser verstehen und präzisere Vorhersagen darüber machen, wie sich Ökosysteme durch den Klimawandel verändern werden – in ihrer Artenstruktur und den sich daraus ergebenden Ökosystemfunktionen.
Bis dahin ist es jedoch noch ein weiter Weg, denn es fehlen an vielen Stellen die Daten, um solche prozessbasierten Modelle zu füttern. Gegenwärtig beschränkt sich das Sammeln von Daten vor allem darauf, die ökologischen Auswirkungen des Klimawandels zu erfassen wie zum Beispiel das Aussterben von Arten oder die Invasion von Fremdarten. Diese Art von Daten ist aber nicht ausreichend für die genannten Schlüsselmechanismen und für Vorhersagen. Eine global koordinierte Sammlung der erforderlichen biologischen Informationen (parallel zur Modellentwicklung und -analyse) könnte nach Meinung der Wissenschaftler entscheidend dazu beitragen, die Datenlücken zu schliessen, die ökologische Modellierung bezüglich Auswirkungen des Klimawandels voranbringen und ihre Vorhersagekraft deutlich stärken.

Quelle: Helmholtz Centre for Environmental Research – UFZ


Keywords:
Klimawandel; Modellierung; Ökosysteme

Art der Publikation:
Fachpublikation

Literatur:
M.C. Urban et al. (2016): Improving the forecast for biodiversity under climate change: Science 9-sep-2016. http://dx.doi.org/10.1126/science.aad8466-9
http://www.ufz.de/index.php?en=36336&webc_pm=35/2016
http://dx.doi.org/10.1126/science.aad8466-9

Kontaktadresse:
Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ
Dept. Conservation Biology
Permoserstr. 15
D-04318 Leipzig

guy.peer@ufz.de
Tel: +49 (0)341 235 1643


Zurück zur Liste