Neue Methode zum besseren Verständnis von Lebensraumverlagerung durch Klimawandel

Eine der Folgen des Klimawandels ist die Verschiebung der Lebensräume von Arten. So wird beispielsweise die Waldgrenze im Hochgebirge durch die Erwärmung nach oben verschoben. Die Frage ist, ob die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Arten schnell genug ist, um den geeigneten Lebensräumen zu folgen.

Dr. Beáta Oborny, Forscherin am Institut für Evolution des HUN-REN Centre for Ecological Research (HUN-REN CER) und am Institut für Biologie der Eötvös Loránd Universität, hat zusammen mit ihren Kollegen eine neue Methode entwickelt, um dies zu untersuchen. Ihr gemeinsam mit Dániel Zimmermann verfasster Artikel wurde zum Editor’s Choice in Ecography gekürt.

Die Methode, die auf einigen allgemeinen Merkmalen der Populationsverteilung beruht, ermöglicht Vergleiche zwischen verschiedenen Arten und geografischen Standorten.

Die Forscher wollen die Veränderungen im Verbreitungsgebiet der Arten wirksam überwachen.

Einige Arten verlieren ihr geografisches Verbreitungsgebiet, während es bei anderen konstant bleibt oder sich sogar ausweitet. Die Frage ist, ob die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Arten schnell genug ist, um den für sie geeigneten Lebensräumen zu folgen. Im ersten Fall ist die Verkleinerung des Verbreitungsgebiets heute eine Bedrohung für viele geschützte Arten.

Die Ausbreitung wird für die meisten Menschen spürbar, wenn ein Schädling – z. B. eine Unkrautart – oder ein Krankheitserreger in neuen Gebieten auftritt.

Solche Bewegungen finden überall auf der Erde statt, bei einer Vielzahl von Pflanzen, Tieren und anderen Arten, und zwar mit zunehmender Geschwindigkeit, je weiter der Klimawandel voranschreitet.

Das Überleben ganzer Ökosysteme könnte durch Aussterben und neue Invasionen bedroht sein. Dieses Phänomen stellt heute eine weltweite Herausforderung für den Naturschutz und die Wirtschaft dar.

Unabhängig davon, ob es sich um eine Verkleinerung oder eine Vergrößerung des Verbreitungsgebiets handelt, ist es wichtig, die aktuellen Verbreitungsgrenzen von Arten genau zu bestimmen, da diese mit den zukünftigen Grenzen verglichen werden können. Diese Aufgabe ist nicht selbstverständlich, da die Grenzen des Verbreitungsgebiets oft ein komplexes Muster aufweisen, wie die Waldgrenze in der Abbildung unten zeigt.

Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass sich das Muster der von einer Art besetzten Standorte im Laufe der Zeit durch das Absterben vorhandener Individuen und die Geburt und Wanderung neuer Individuen – bei Pflanzen durch die Ausbreitung von Samen – ändert. In einem komplexen Muster sollten also zufällige Schwankungen in möglichst kurzer Zeit von Trendverschiebungen getrennt werden. Trotz der Bedeutung dieser Aufgabe gibt es derzeit keine allgemein verwendete Methode zur Abgrenzung des Verbreitungsgebiets.

Dr. Beáta Oborny und Kollegen schlagen eine neue Methode vor, um das Verbreitungsgebiet genau abzugrenzen und Verschiebungen besser zu erkennen. Die Idee ist, dass es sich im Gegensatz zu den meisten heute verwendeten Methoden nicht lohnt, die entlegensten, isolierten Vorkommen einer Art zu betrachten. So wichtig diese isolierten Vorkommen in anderer Hinsicht auch sein mögen, sie eignen sich nicht gut zur Feststellung von Verschiebungen, da sie statistisch unzuverlässig sind. Stattdessen ist es sinnvoll, eine andere Grenze zwischen einem kontinuierlichen und einem fragmentierten Vorkommen zu beobachten, die durch die rote Linie in der Abbildung gekennzeichnet ist. Hier ist die Dichte des Auftretens höher und die zufälligen Schwankungen sind geringer. Die Verteilungsgrenze sollte an der Mittellinie dieser Populationsfront gezogen werden, und ihre Bewegung sollte verfolgt werden.

Die Forscher testeten die Nützlichkeit der Methode anhand von Computersimulationen. Sie untersuchten die Bildung und Bewegung von Populationsfronten unter verschiedenen Umweltbedingungen für Arten mit unterschiedlichen Merkmalen und stellten fest, dass sie eine charakteristische räumliche Struktur (Fraktal mit der Dimension 7/4) aufweisen. Wenn ein Klimawandel eintritt und sich die Front infolgedessen bewegt, bleibt die fraktale Struktur erhalten, unabhängig davon, ob sich die Front zurückzieht oder vorrückt, vorausgesetzt, der Vormarsch ist nicht zu schnell.

Bei einem schnellen Vormarsch wird die Front verzerrt, was sich in der Verringerung der fraktalen Dimension zeigt. So lässt sich erkennen, wann die Art der Bewegung des Lebensraums nicht mehr folgen kann, d. h. wann sie „hinterherhinkt“.

Mit dieser neuen Methode wollen die Forscher Veränderungen in den Verbreitungsgebieten der Arten wirksam überwachen. Sie hat den Vorteil, dass sie auf einigen allgemeinen Merkmalen der Ausbreitung von Populationen beruht, so dass verschiedene Arten an unterschiedlichen geografischen Standorten verglichen werden können. Dies kann den Forschern helfen, die Bewegungen der Arten aufgrund des sich ändernden Klimas auf globaler Ebene besser zu verstehen. Und weitere Studien könnten Ideen liefern, wie man die Ausbreitung einer bestimmten Art wirksamer fördern oder hemmen kann.

via hun-ren.hu, Beitragsbild: wikipedia