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Erölraffinerie bei Usinsk, Russland.

30.4.2008 | Von:
Katrin Vohland, Ulrike Doyle, Wolfgang Cramer

Einfluss von Klimaveränderungen auf die Biodiversität

Szenarien und Modelle

Die zukünftige Entwicklung des Gehaltes an Treibhausgasen in der Atmosphäre hängt von sehr vielen Dingen ab, u.a. vom Wachstum der Weltbevölkerung, von der wirtschaftlichen Dynamik, vom Ausmaß der Globalisierung, von Konsummustern wie z.B. der Menge an verzehrtem Fleisch und der Erschließung weiterer Ressourcen. Unter unterschiedlichen Annahmen hat der IPCC verschiedene Zukunftsverläufe herausgearbeitet und als so genannte "SRES-Szenarien" entwickelt. Das Szenario mit den angenommenen höchsten Emissionen ist das "A1FI-Szenario" (hohes Bevölkerungswachstum, wirtschaftliche Entwicklung auf Grundlage fossiler Brennstoffe), das mit den niedrigsten Emissionen das "B1-Szenario" (gebremstes Bevölkerungswachstum, ökologische Innovationen). Aktuell übersteigt der Trend der globalen Kohlendioxidemissionen das höchste Szenario, da in keinem Szenario mit der starken Dynamik Chinas gerechnet wurde.

Die Emissionstrends gehen als treibende Kräfte in globale Klima- oder Zirkulationsmodelle ein, die das großräumige Klima auf eine Weise modellieren, welche die Wirkung der weiter steigenden Treibhausgaskonzentrationen auf Temperatur und Niederschlag erkennen lässt. Weltweit werden davon ca. 20 betrieben, in Deutschland ist das Max-Planck-Institut (MPI) für Meteorologie mit dem gekoppelten Atmosphäre-Ozean-Modell ECHAM/OPYC beteiligt.

Die meisten Modellrechnungen haben eine Projektionszeit bis zum Jahr 2100. Das Ausmaß der erwarteten Erwärmung stimmt bei diesen Modellen relativ gut überein, ebenso das grobe Muster. Alle Projektionen zeigen, dass höhere Breiten, Gebirge und die Nordhalbkugel deutlich stärker von der Erwärmung betroffen sind als die äquatoriale Region und die Südhalbkugel. Bezüglich der Niederschläge unterscheiden sich die Muster der Verteilung zum Teil erheblich - aber es gibt Regionen, in denen übereinstimmend stark zunehmende Trockenheit erwartet wird, etwa im Mittelmeerraum. Ein Ziel des EU-Projektes ENSEMBLES[2] ist es, diese Variabilitäten einzugrenzen.

Alle Modelle zeigen im "A1FI-Szenario" einen viel deutlicheren Klimawandel als bei niedrigeren Emissionen - aber auch bei diesen bleibt der Klimawandel noch beträchtlich. Für einzelne Länder und Regionen werden regionale Klimamodelle verwendet. Es gibt analog zu den globalen Zirkulationsmodellen dynamische wie z.B. das CLM des Deutschen Wetterdienstes, oder statistische wie z.B. STAR, welches am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) entwickelt wurde. In beiden Fällen werden großräumige Trends aus den globalen Klimamodellen vorgegeben und an lokale Gegebenheiten, insbesondere die Topographie und die Land-Meer-Verteilung, angepasst. Eine allgemeine Aussage vieler Regionalsimulationen für Deutschland ist, dass der Osten von Deutschland generell wärmer und trockener wird, während in einigen Gebieten Westdeutschlands die Niederschläge zunehmen werden, welche sich zudem verstärkt vom Sommer- ins Winterhalbjahr verlagern.[3]

Wirkungen des Klimawandels auf die Biodiversität

Phänologie - Die Erhöhung der Temperatur wirkt sich direkt auf den Lebenszyklus von vielen Pflanzen und Tieren aus. Für Pflanzen in Europa konnte anhand von Hunderten von Zeitreihen über 15 Jahre gezeigt werden, dass sich der Blattaustrieb und der Blühbeginn signifikant verfrüht haben, während sich die Laubverfärbung etwas in Richtung Jahresende verschoben hat.[4]

Mit diesem Trend, der auch vom Weltraum aus sichtbar ist, verlängert sich die Vegetationsperiode für viele Arten. Auch Tiere reagieren auf die erhöhten Temperaturen, Zugvögel kommen früher zurück bzw. überwintern in ihrem Brutgebiet, und einige Insekten - auch Schadinsekten - können mehr als eine Generation im Jahr haben.

Pflanzen - Sonnenlicht und Wasser, Strahlung und Nährstoffe sind wichtige Faktoren, die das Vorkommen von Pflanzen und die Konkurrenz unter ihnen bestimmen. Wird es wärmer, trockener oder feuchter, setzen sich jeweils anders zusammengesetzte Gemeinschaften durch. So ist aktuell zu beobachten, dass die Baumgrenze in den Bergen ansteigt, und das Vorkommen wärmeliebender Arten in höheren Breiten zunimmt.

Tiere - Tiere reagieren auf Veränderungen im Wärmehaushalt der Natur sowohl direkt durch erhöhte oder verlängerte Aktivität als auch indirekt durch die Nutzung der länger vorhandenen pflanzlichen Nahrungsgrundlage. Die Zunahme wärmeliebender Arten wie z.B. der Feuerlibelle oder dem Großen Feuerfalter in Deutschland wird auf die höheren Temperaturen zurückgeführt. Doch auch unwillkommene Arten wie z.B. die Tigermücke, Zecken oder von Zecken übertragene Krankheitserreger (Borreliose) profitieren vom Temperaturanstieg.

Vegetation - Alle Arten reagieren individuell auf den Klimawandel. Die Zusammensetzung von naturnahen Ökosystemen wird sich daher deutlich ändern, und viele Landschaften werden nicht mehr das gewohnte Bild bieten. Die zukünftige Artenzusammensetzung lässt sich jedoch nicht genau vorhersehen. Ein auffälliges Beispiel ist die Ausbreitung von Neophyten wie z.B. der Chinesischen Hanfpalme im Tessin.[5]

Wasserhaushalt - Flache Seen und Fließgewässer sind stark von der globalen Erwärmung betroffen. Die Gefahr der Austrocknung steigt, und auch die höheren Temperaturen sind für viele Arten schädlich. In tiefen Seen steigt zudem das Risiko von anoxischen Verhältnissen in tieferen Schichten, wenn die Durchmischung des Wasserkörpers aufgrund der zu geringen Abkühlung der oberen Wasserschicht nicht mehr gegeben ist. Dies kann eintreten, wenn die sauerstoffgesättigte obere Wasserschicht nicht mehr unter 4 Grad Celsius abkühlt und entsprechend nicht mehr als schwerere Phase sinkt und damit die Schichten durchmischt.

Jahresgang - In Fließgewässern spielt zusätzlich die Veränderung des jahreszeitlichen Rhythmus eine Rolle. Aufgrund abschmelzender Gletscher und einem geringeren Anteil von Niederschlägen, die als Schnee fallen, kommen die Frühjahrshochwasser vieler Flüsse immer früher im Jahr. Zudem nehmen mancherorts sowohl längere Trockenperioden mit Niedrigwasserständen als auch extreme Überflutungsereignisse zu. Ökologisch könnte dies in solchen Fliessgewässern von Vorteil sein, denen durch starke Regulation in der Vergangenheit die natürliche Dynamik genommen wurde. Insbesondere Niedrigwasser verbunden mit höheren Temperaturen ist für viele Organismen, aber auch für die Nutzung der Gewässer für die Fischerei, nachteilig.


[2] Vgl. http://ensembles-eu.metoffice.com/index.html (29. 10. 2007).
[3] Genaue Informationen zu deutschen Klimaszenarien sind über das Kompetenzzentrum KomPass - Klimafolgen und Anpassung - des Umweltbundesamtes zu erhalten: http://osiris.uba.de/gisudienste/Kompass/ (29. 10. 2007).
[4] Vgl. Anette Menzel u.a., European phenological response to climate change matches the warming pattern, in: Global Change Biology, 12 (2006), S. 1969 - 1976.
[5] Vgl. Gian-Reto Walther/Emmanuel S. Gritti/Silje Berger/Thomas Hickler/Zhiyao Tang/Martin T. Sykes, Palms tracking climate change, in: Global Ecology and Biogeography, 16 (2007) 6, S. 1 - 8.


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