Artensterben modellieren: Das Ende von Edelweiß und Enzian?

20.12.2018

Durch den Klimawandel ist ein Artensterben in den Alpen wahrscheinlich, sagt der Biodiversitätsforscher Stefan Dullinger von der Universität Wien. Das Ausmaß sei jedoch noch schwer abzuschätzen. Dullingers Team bezieht in den Vorhersagemodellen das Mikroklima und den Migrationsprozess mit ein - und stößt damit aber noch an Grenzen.

In niederen Lagen sei in der Vergangenheit vor allem die Landnutzung – Landwirtschaft, Monokulturen, und Verbauung – für das Artensterben verantwortlich gewesen. In Zukunft könnte jedoch auch hier der Klimawandel zum stärksten Gefährdungsfaktor werden: Ob Bioanbau oder Ertragsmaximierung mache dann weniger Unterschied als der Fortgang des Klimawandels, wie Dullingers Team in einem großen automatisierten „Siedler von Catan“-Modell der Region Eisenwurzen durchgespielt haben. Biodiversitätsforscher Stefan Dullinger im Interview:

Sie erforschen und simulieren den Effekt des Klimawandels auf die Biodiversität, insbesondere im Gebirge. Droht ein Artensterben der Pflanzen in den Alpen?

Stefan Dullinger: Wahrscheinlich ja, allerdings ist das Ausmaß dieses Artensterbens noch schwer abzuschätzen. Als Faustregel gilt: Wenn es um 1,8 Grad wärmer wird, wandern die Temperaturlinien um 300 Meter in die Höhe – und damit auch die Pflanzen, die ja dort wachsen, wo das Klima ihren Präferenzen entspricht.

Aktuell nimmt jedoch die Pflanzenvielfalt in höheren Lagen eher zu – ist das nur eine Übergangsphase?

Dullinger: Das ist sehr gut möglich. Momentan verschieben viele Arten tieferer Lagen ihre Verbreitungsgrenzen nach oben, während bislang noch kaum Arten von den Gipfeln und Hochlagen der Berge verschwunden sind. Doch à la longue kommen die Pflanzen der höheren Lagen sicher unter Druck: Nicht nur durch das Klima, sondern vor allem auch, weil die Pflanzen tieferer Lagen meist vitaler sind und daher in der Konkurrenz um Ressourcen überlegen sind.

Können die bedrohten Pflanzen nicht nach oben ausweichen?

Dullinger: Nur bedingt, denn die unteren Pflanzen wandern, wie unsere Studien gezeigt haben, meist schneller als die oberen – selbst wenn die oberen noch Raum nach oben hätten, könnten sie quasi schon von den unteren überholt werden.


Sie versuchen mit Ihrem Team ja, den Migrationsprozess von Pflanzen in die Simulationen mit einzubeziehen.

Dullinger: Gerade der Migrationsprozess – wie die Pflanzen von A nach B kommen und wie lange es dauert – wird in den meisten bisherigen Modellen ausgeblendet. Das ist völlig unrealistisch; schließlich zeigen traurige Beispiele aus ganz anderen Bereichen deutlich, dass Migration nicht immer erfolgreich ist und man auf der Strecke bleiben kann, wenn man migriert.

Zusammenfassend sind also Edelweiß, Edelweiß und Steinbrech vom Aussterben bedroht.

Dullinger: Manche Enzianarten, um genau zu sein. Ja, die könnten aussterben, zwar vermutlich nicht überall, aber doch auf vielen einzelnen Bergen, auf denen sie heute vorkommen. Aber so simpel ist es – wie meistens in der Wirklichkeit – dann doch nicht. Ein alpines Gelände hat nämlich ein sehr ausgeprägtes Klein- oder Mikrorelief und das Klima kann extrem variieren, je nachdem ob Nord- oder Südhang, Mulde oder exponierte Kante. Daher ist es durchaus möglich, dass sich manche dieser bedrängten Pflanzen auf mikroklimatisch kalte Stellen zurückziehen. In welchem Ausmaß das möglich ist, ist definitiv noch zu wenig erforscht.

Inwieweit können Sie auch das Mikroklima der Alpen für die Zukunft simulieren?

Dullinger: Soweit es die Datengenauigkeit zulässt, tun wir das, diesbezüglich gibt es aber noch starke Beschränkungen. Wir haben zwar sehr genaue Daten über die Erdoberfläche – von Satelliten, Flugzeugen, Drohnen –, aber die klimatischen Oberflächen fehlen uns. Das Klima in 100 Jahren lässt sich derzeit nur mit einem groben räumlichen Maßstab von bestenfalls 50x50 Kilometer vorhersagen.

Das heißt, Sie arbeiten derzeit hauptsächlich mit Oberflächendaten?

Dullinger: Ja. Wir versuchen zwar, durch Verbindungen zwischen bestimmten topographischen Eigenschaften – wie exponiert eine Stelle ist, Süd- oder Nordhang usw. – mit Klimaparametern kleinflächigere Klimaoberflächen zu modellieren, deren Genauigkeit ist aber noch durchaus fraglich. Doch in 20 Jahren haben wir vielleicht für die Alpen ein Klimamodell mit einer Genauigkeit von einem Quadratmeter. Und dann können wir es hoffentlich auch verarbeiten: Immerhin sind die Alpen 200.000 Quadratkilometer groß, das würde bedeuten, dass wir 200 Milliarden einzelne Zellen in so ein Modell hineinfüttern müssten: Das würde derzeit noch unsere Rechnerkapazitäten sprengen.

Woher erhalten Sie die Daten für die Simulationen?

Dullinger: Es gibt eine Unmenge von Daten, die in den letzten 200 Jahren erhoben worden sind: Die Alpen sind ja eines der am besten erforschten Gebirgssysteme der Welt. In Zeiten von Big Data werden diese in Datenbanken eingefüttert, die ForscherInnen nutzen können. Und wenn es dann da und dort noch eine Datenlücke gibt, gehen wir selber hinaus, um diese zu schließen.

Auch in den niederen Lagen ist die Biodiversität stark bedroht. Wodurch sind die meisten Arten gefährdet – Landwirtschaft, Verbauung, Klimawandel?

Dullinger: Bisher war das Artensterben großteils ein Effekt der Landnutzung, wenn also seminatürliche oder natürliche Habitate durch Maisäcker, Fichtenforste oder Parkplätze ersetzt werden. Besonders gefährdet sind die Arten in Sonderhabitaten: Wenn Moore oder Feuchtwiesen entwässert werden oder trocken geprägte Habitate bewässert werden, dann verschwinden die seltenen Arten, die sich an die vorherigen Extrembedingungen angepasst hatten.

In einem laufenden Projekt haben Sie aber nun den Effekt des Klimawandels auf Landwirtschaft und Biodiversität anhand der Modellregion Eisenwurzen untersucht – gibt es da schon erste Ergebnisse?

Dullinger: Ja, da zeigte sich, dass der Klimawandel die Biodiversität in Zukunft viel stärker beeinflussen könnte als die verschiedenen Landnutzungsformen. Ob die Landwirtschaft dann auf Biolandbau oder Ertragsmaximierung setzt, hat zwar durchaus Auswirkungen, aber wesentlich geringere als die Klimaerwärmung.

Das heißt, eine veränderte Landnutzung kann das Artensterben nicht kompensieren.

Dullinger: Zumindest nicht, wenn man die Entscheidungsspielräume nicht verändert. Wir haben für diese Studie in der steirischen und oberösterreichischen Eisenwurzen zwischen Steyr und dem Nationalpark Gesäuse die LandnutzerInnen befragt, wie sie auf neue Subventionen und veränderte Rahmenbedingungen auf den Agramärkten reagieren würden. Das wurde in einem großen automatisierten „Siedler von Catan“-Spiel modelliert. Die LandnutzerInnen sahen da offensichtlich einen vergleichsweise geringen Spielraum. Daher waren auch die modellierten Auswirkungen dieser Nutzungsänderungen auf die Artenvielflalt deutlich geringer als die des Klimawandels. Wenn man radikale Schnitte machen und die ganze Region zu einem Schutzgebiet machen würde, dann wird man eventuell größere Erfolge erzielen. Aber Naturschutz kann und wird langfristig nur mit und nicht gegen die Interessen anderer Landnutzer realisierbar sein.

Das Gespräch führte Heidemarie Weinhäupl.


Univ.-Prof. Mag. Dr. Stefan Dullinger ist Professor am Department für Naturschutzbiologie, Vegetations- und Landschaftsökologie (Fakultät für Lebenswissenschaften) und leitet die Division of Conservation Biology, Vegetation Ecology and Landscape Ecology. In seinen Forschungen konzentriert sich Dullinger auf räumliche Biodiversitätsmuster und ihre zeitliche Veränderung (insbesondere unter Bedingungen des Klimawandels) sowie Invasionsbiologie und entwickelt Simulationsmodelle für die räumliche Dynamik von Pflanzenpopulationen.

Geschnitzes Edelweiß
Durch den Klimawandel droht das Edelweiß und viele Enzianarten auf vielen Bergen auszusterben, warnt Biodiversitätsforscher Stefan Dullinger von der Universität Wien. © Pixabay/Stux
Der Biodiversitätsforscher untersucht mit seinem Team das Artensterben in den Alpen. © Christian Kuehs
In die Vorhersagemodelle werden auch mikroklimatische Bedingungen und der Migrationsprozess von Arten mit einbezogen. © Christian Kuehs
Moos-Steinbrech, Saxifraga byroides
Auch wenn das Ausmaß des Artensterbens in den Alpen schwer abzuschätzen ist, kommen die Pflanzen der höheren Lagen (im Bild Moos-Steinbrech, Saxifraga byroides) jedenfalls unter Druck. © Stefan Dullinger
Alpenaster (Aster alpinus)
Blumen wie die Alpenaster (Aster alpinus) könnte nicht nur durch die wärmeren Temperaturen, sondern durch die Pflanzen tieferer Lagen verdrängt und überholt werden. © Stefan Dullinger