Biodiversität und Klimawandel

Das Klima beschreibt den Zustand der Atmosphäre über lange Zeiträume von Jahrzehnten bis hin zu Jahrtausenden. Die Beschreibung des langfristigen Zustandes des Klimasystems erfolgt über die Erfassung von Zustandsgrößen (Luftfeuchtigkeit, Bodenfeuchte, Temperatur, Luftdruck, Energie) sowie von Flussgrößen (Niederschlag, Verdunstung, Strahlung, Wind). Dabei ist nicht nur der Mittelwert, sondern auch der Schwankungsbereich (typische Abweichung vom Mittelwert), sowie Extremwerte oder aber auch mögliche quasiperiodische Schwingungen (z. B. 11-jähriger Sonnenfleckenzyklus, 7-jähriger El Niño-Südliche Oszillation (= ENSO-Zyklus), Eiszeiten) von entscheidendem Interesse.

Das Klima ist hauptverantwortlich für die Ausprägung unterschiedlicher Ökozonen, in denen sich spezialisierte Faunen und Floren entwickelt haben und die daher eine große Ähnlichkeit mit den Klimazonen der Erde zeigen (Kap. 1). Als Folge von Klimaänderungen in der erdgeschichtlichen Vergangenheit haben sich Lage und Ausdehnung der globalen Ökozonen mehrfach stark geändert. So prägte im Tertiär subtropischer Wald die Vegetation in Mitteleuropa.

Die Phänologie (wörtlich: Lehre von den Erscheinungen) beschreibt jährlich wiederkehrende Ereignisse im Lebenszyklus von Organismen, wie zum Beispiel Knospung, Blüten- und Fruchtbildung, Wanderungen oder die Anzahl von sich entwickelnden Generationen. Die meisten dieser biologischen Ereignisse sind von Temperatur und Photoperiode abhängig und verschieben sich bei Änderungen dieser Rahmenbedingungen. Die Bedeutung weiterer klimatischer Faktoren ist in Mitteleuropa meist gering, sie kann aber in anderen Regionen von Relevanz sein (z. B. Niederschlag in mediterranen Klimaten; Stefanescu et al. 2003, Peñuelas et al. 2004).

Die Entstehung und Änderung von Arealen beruht auf Evolution, Ausbreitung, Arealverlust und dem Aussterben von Arten (Lomolino et al. 2006). Da der anthropogene Klimawandel weitaus schneller vonstattengeht als die meisten Artbildungsprozesse, spielen Ausbreitungs- und Aussterbevorgänge die wichtigste Rolle für die Arealdynamik im rezenten Klimawandel. Vereinfacht kann man zwischen zwei Mechanismen der natürlichen Arealausdehnung unterscheiden: sprunghafte Ausbreitung und Diffusion. Bei ersterer werden in kurzer Zeit weit entfernt liegende Lebensräume über Fernausbreitungsmechanismen besiedelt.

Die Auswirkungen vieler Umweltbelastungen auf das Wasser sind für uns Menschen unsichtbar. Während der Boden Schadstoffe oft jahrhundertelang verfügbar halten kann, scheinen Gewässer aufgrund ihrer Dynamik rascher in der Lage nach Störungen wieder in den Ursprungszustand zurückkehren zu können. Dies mag für manche Schadstoffe und besonders für Fließgewässer tatsächlich zutreffen. Die tiefgreifenden Änderungen, die aquatische und gewässernahe Lebensräume in den letzten Jahrzehnten durch den steigenden Nutzungsdruck erfahren haben, sind jedoch nur mit hohem Aufwand wieder gut zu machen. Zunehmend wird erkannt, dass natürliche Strömungsdynamik, ausreichende Retentionsräume und verringerte Nährstoffeinträge nicht nur für den Naturschutz, sondern auch nach ökonomischen Maßstäben wertvoll sind.

Der terrestrischen Biosphäre kommt eine zentrale Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf zu. In terrestrischen Ökosystemen sind weltweit rund 2400 Gt Kohlenstoff gespeichert und sie haben eine jährliche Austauschrate von etwa 200 Gt Kohlenstoff mit der Atmosphäre (IPCC 2007). Damit setzt die Biosphäre weltweit jährlich 20 Mal mehr Kohlenstoff durch Auf- und Abbau organischer Substanz um als alle industriellen Aktivitäten des Menschen zusammen. Ein Großteil der terrestrischen Kohlenstoffspeicherung erfolgt in der Biomasse von Wäldern und in den Böden von Feuchtgebieten und Mooren. Beide Lebensräume stellen einen Kohlenstoffspeicher ähnlicher Größe dar ( Kap. 4-8, Joosten u. Couwenberg 2007, Drösler et al. 2008). Derzeit speichert die Biosphäre global 2,2 +/− 0,4 Gt Kohlenstoff pro Jahr zusätzlich (Canadell et al. 2007a, 2007b). Sie fungiert somit als Kohlenstoffsenke. Neue Zahlen deuten jedoch darauf hin, dass durch Landnutzungsänderungen diese Senkenfunktion abnimmt (FAO 2010). Die Speicherung und Aufnahme von Kohlenstoff in pflanzliche Biomasse und Böden wird primär über Klimaparameter gesteuert und durch die Ausprägung des konkreten Standorts sowie menschliche Nutzung modifiziert. Die terrestrische Nettoprimärproduktion und damit Kohlenstoffbindung wird überwiegend durch Temperatur und Niederschlag kontrolliert, wobei auf 40 % der Landfläche der Niederschlag die wichtigste steuernde Variable ist (Beer et al. 2010). Global beeinflusst Landnutzung die Kohlenstoffaufnahme und -speicherung deutlich. Bondeau et al. (2007) schätzten die durch die landwirtschaftliche Nutzung erfolgte Reduktion des in der terrestrischen Vegetation gespeicherten Kohlenstoffs auf 76 % des Ursprungswertes, v. a. als Folge der Umwandlung von Wäldern in landwirtschaftliche Nutzflächen.

Der Klimawandel wirkt sich zunehmend auf Verbreitung, Bestandssituation, und Verhalten von Tier- und Pflanzenarten in Mitteleuropa aus ( Kap. 3, 4). Die Ableitung von Vorhersagen auf Grundlage überregionaler Klimawandelszenarien ist mit Unsicherheiten behaftet, die durch biologische Prozesse (z. B. Ausbreitungsfähigkeit und -verhalten, Interaktionen und Populationsdynamik) verstärkt werden. Dennoch erlauben diese Szenarien Aussagen zur Bedrohung klimasensibler Arten, Lebensgemeinschaften sowie Regionen und eine Priorisierung und Fokussierung zu setzender Maßnahmen.

Natürliche Ökosysteme, die organismische Vielfalt, die sie beherbergen, und ihre Leistungen sind von grundlegender Bedeutung für den Menschen.