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Was Südafrika mit dem Golfstrom verbindet – neue Studie der GEOMAR Ozeanforscher

Donnerstag 2. Mai 2013 von birdfish

Wenn schmelzende Polkappen und Gletscher das Wasser des Nordatlantiks versüßen, könnte das den Golfstrom schwächen – so ein mittlerweile beinahe populäres Zukunftsszenario zu den Folgen des Klimawandels.

Strömungen um AfrikaSimulierte Temperaturen und Strömungen um Afrika – Simulation und Darstellung: GEOMAR

Für eine belastbare Abschätzung zukünftiger Klimaentwicklungen sollte der Nordatlantik allerdings nicht isoliert betrachtet werden. Dass vor allem auch die Entwicklung vor der Küste Südafrikas berücksichtigt werden muss, zeigt eine neue Studie des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, die jetzt in der internationalen Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters“ erschienen ist.

Bei dem Wort Meeresströmung denken die meisten Europäer wohl zunächst an den Golfstrom. Immerhin transportiert er so viel Wärme aus dem Golf von Mexiko in den Nordostatlantik, dass die Durchschnittstemperaturen in der Bretagne, in Irland und sogar in Südnorwegen deutlich milder sind als beispielsweise in Neufundland, dessen Hauptstadt St. John’s auf einer ähnlichen geographischen Breite liegt wie Paris. Veränderungen des Golfstromsystems infolge des globalen Klimawandels könnten also gravierende Konsequenzen für Europa haben.

Um derartige Veränderungen abschätzen zu können, reicht es aber nicht, den Golfstrom isoliert zu betrachten. Professor Arne Biastoch und Professor Claus Böning, Experten für Ozeanmodellierung am GEOMAR Helmholtz Zentrum für Ozeanforschung Kiel, zeigen in einer neuen Studie, dass sich Wind- und Strömungssysteme vor der Küste Südafrikas in den kommenden Jahrzehnten verändern werden. „Diese Ergebnisse sind wichtig für zukünftige Klimamodelle – auch für Europa“, erklärt Professor Biastoch. Die Studie ist in der internationalen Fachzeitschrift Geophysical Research Letters erschienen.

In ihrer Studie haben sich die Wissenschaftler mit dem Agulhasstrom beschäftigt. Dieser bewegt Wassermassen im Indischen Ozean entlang der ostafrikanischen Küste nach Süden und gehört ähnlich wie der Golfstrom zu den stärksten Strömungen im Weltozean. Südwestlich von Kapstadt vollzieht er eine abrupte Kehrtwende zurück in den Indischen Ozean. Dabei schnüren sich regelmäßig mächtige Wirbel von mehreren 100 Kilometern Durchmesser, die Agulhasringe, vom Hauptstrom ab. Diese bringen warmes und salzreiches Wasser aus dem Indischen Ozean in den Südatlantik.

„Es ist bekannt, dass diese Agulhasringe eine Schlüsselrolle für den Nachschub salzreichen Wassers in den Atlantik darstellen“, erklärt Professor Biastoch. Allerdings begrenzen starke westliche Winde im südlichen Ozean den Wasseraustausch zwischen dem Indischen und dem Atlantischen Ozean. Globale Klimamodelle, unterstützt von Messungen der vergangenen Jahre, sagen eine Verlagerung dieser Westwindzone nach Süden voraus. Dadurch würde ein breiterer Korridor entstehen, durch den Wassermassen aus dem Indik in den Atlantik strömen können. „Wir konnten in früherer Studien tatsächlich nachweisen, dass sich die Strömungsmuster in den vergangenen Jahrzehnten bereits verändert haben“, sagt Professor Böning.

Jetzt haben die beiden Kieler Forscher die Prognosen der globalen Klimamodelle auf ein hoch auflösendes Ozeanmodell übertragen, um detailliertere Erkenntnisse über die Entwicklung des Agulhasstroms in der Zukunft zu erlangen. „Danach könnte der Zustrom von warmem, salzhaltigem Wasser aus dem Indischen in den Atlantischen Ozean in diesem Jahrhundert um bis zu einem Drittel zunehmen“, erklärt Biastoch. Das würde zu einem Anstieg des Salzgehaltes im Südatlantik führen.

„Diese Entwicklungen scheinen weit weg zu sein, können aber Einfluss auf Europa haben“, betont Professor Böning. Denn der Antrieb für das globale Förderband der Meeresströmungen – auch für den Golfstrom – sind außer dem Wind auch unterschiedliche Wassertemperaturen und Salzkonzentrationen in bestimmten Wassermassen. Einige Klimamodelle sagen eine Abschwächung dieses System voraus, wenn rund um den Nordatlantik die Gletscher schmelzen, das arktische Meereis abnimmt und gleichzeitig Niederschläge zunehmen. Denn dabei gelangt Süßwasser in den Ozean, verändert so die Salzkonzentrationen, und schwächt dabei das Absinken von nordatlantischem Tiefenwasser, den Motor für das globale Förderband.

Der in der aktuellen Studie prognostizierte, zusätzliche Salznachschub von Süden könnte im nördlichen Nordatlantik den sich verstärkenden Niederschlägen und der Eisschmelze entgegen wirken. Ob die Änderungen im Agulhasstrom das Potenzial haben, die befürchtete starke „Aussüßung“ im Nordatlantik komplett zu neutralisieren, ist allerdings noch offen. „Die aktuelle Rechnung zeigt aber wieder deutlich, dass bei der Modellierung von zukünftigen Entwicklungen die Entwicklung im Südatlantik deutlich detaillierter als bisher berücksichtigt werden muss“, betont Professor Biastoch.

Arbeiten wie diese führen dazu, dass auch Veränderungen im Agulhasstrom und im Südatlantik stärker in den Fokus rücken. Das GEOMAR ist mit seiner hochauflösenden Ozeanmodellierung unter anderem über das EU-Projekt GATEWAYS und das geplante, vom Bundesforschungsministerium geförderte Projekt SPACES beteiligt und wird in den kommenden Jahren verstärkt den Einfluss von Zirkulationsänderungen südlich von Afrika auf das Golfstromsystem untersuchen.

Originalpublikation
Biastoch, A. and C. W. Böning, 2013: Anthropogenic Impact on Agulhas Leakage, Geophys. Res. Lett., 40, 1138-1143, http://dx.doi.org/10.1029/2012GL055037

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Großes Forschungsprojekt will Westafrikas Ernährungssicherheit langfristig sichern

Donnerstag 11. April 2013 von birdfish

Der Klimawandel stellt in Westafrika eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar.

WASCAL-MessstationAufbau einer WASCAL-Messstation zur Erhebung von Klimadaten in Ghana. Foto: WASCAL

Daher stellt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 16 Millionen Euro für die weitere Förderung der internationalen Klimaforschungsinitiative am West African Science Service Center on Climate Change and Adapted Land Use WASCAL zur Verfügung. WASCAL erforscht die Folgen des Klimawandels für die Land- und Wassernutzung, um Strategien gegen klimabedingte Risiken zu entwickeln.

Koordiniert wird das WASCAL-Programm am Zentrum für Entwicklungsforschung (ZEF) der Universität Bonn. „Wir wollen WASCAL helfen, staatenübergreifende Expertise zu bündeln und eine Forschungsinfrastruktur aufzubauen, die den westafrikanischen Staaten ermöglicht, langfristig Ernährungssicherheit für die Bevölkerung zu schaffen und ökologische Ressourcen zu schonen“, erklärt Dr. Manfred Denich, WASCAL-Koordinator am ZEF. Um wirksame Schutzmaßnahmen gegen klimabedingte Risiken in Westafrika zu entwickeln, geht WASCAL mehrere Wege: Seit 2012 wird ein Kompetenzzentrum in Ouagadougou (Burkina Faso) aufgebaut.

Ausbildung regionaler Klimaexperten
Von hier aus werden regionale Forschungsaktivitäten koordiniert und Daten gesammelt. Es dient regionalen Politikern, Praktikern und Experten als Ansprechpartner für Klimafragen. Eine weitere Maßnahme ist die Ausbildung regionaler Klimaexperten. Dazu wurde ein umfassendes Graduiertenprogramm ins Leben gerufen und innerhalb von zwei Jahren konnten bereits sechs Doktorandenprogramme und zwei Masterprogramme an regionalen Universitäten etabliert werden. Die Zahl der WASCAL-Studenten liegt derzeit bei über 110. Zwei weitere Masterprogramme starten im Oktober 2013.

Doktorand möchte Folgen des Klimawandels mildern
Stephen A. Adaawen, WASCAL-Doktorand aus Ghana und derzeit am ZEF, beobachtet die Folgen des Klimawandels in seiner Heimat. Seit seiner Kindheit in Nordghana verschieben sich die Regenzeiten und es wird heißer. Die Bevölkerung lebt größtenteils von der Landwirtschaft und ist vom Klima abhängig. „Mit meiner Forschung möchte ich einen Beitrag zur Lösung der Folgen des Klimawandels leisten, von denen mein Land und meine Familie direkt betroffen sind“, betont Adaawen.

Zehn westafrikanische Staaten sind an WASCAL beteiligt
WASCAL wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in Partnerschaft mit den Regierungen und Ministerien der beteiligten Mitgliedsländer initiiert und wird vom BMBF insgesamt mit 50 Millionen Euro gefördert. An WASCAL sind zehn westafrikanische Staaten beteiligt: Benin, Burkina Faso, Gambia, Ghana, Elfenbeinküste, Mali, Niger, Nigeria, Senegal und Togo. Die Koordination des Projektes liegt beim Zentrum für Entwicklungsforschung (ZEF) der Universität Bonn. 2010 startete die Planungs- und 2012 die Umsetzungsphase. Neben den westafrikanischen Partnern sind Forschungseinrichtungen aus ganz Deutschland beteiligt.

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Das Abschmelzen der Gebirgsgletscher beeinflusst die mikrobielle Biodiversität

Dienstag 19. März 2013 von birdfish

Ein Team um den Limnologen (Binnengewässerforscher) Tom J. Battin von der Universität Wien untersuchte den Einfluss von Gletscherrückgang auf die Mikroorganismen in Gletscherbächen.

Sonnblick-Kees: Gletscherzunge und See des Sonnblick-GletschersSonnblick-Kees: Gletscherzunge und See des Sonnblick-Gletschers. Foto: Department für Limnologie

Dabei konnten die Wissenschafterinnen Linda Wilhelm und Katharina Besemer erstmals zeigen, wie Gletscherrückgang die Gemeinschaften mikrobieller Biofilme in Gletscherbächen beeinflusst. Erstaunlich ist, dass Mikroorganismen ähnlich wie höhere Organismen auf Gletscherrückgang reagieren: Ein Verlust der Biodiversität ist die Folge. Die Ergebnisse wurden aktuell in der Fachzeitschrift “The ISME Journal – Multidisciplinary Journal of Microbial Ecology” veröffentlicht.

Gebirgsgletscher schmelzen weltweit beträchtlich mit der Folge, dass sich die Umweltbedingungen vor allem in Gletscherbächen rasch und stark verändern. Die Post-docs Katharina Besemer und Gabriel Singer sowie die PhD-Studentinnen Linda Wilhelm und Christina Fasching untersuchten die Gemeinschaften von Mikroben im Eis und in den Bächen von 26 Gletschern in den österreichischen Alpen. Das Team um Tom J. Battin, Professor für Limnologie an der Universität Wien, konnte nun erstmals zeigen, dass auch Mikroben auf das Schmelzen der Gletscher reagieren. Bislang war nur bekannt, dass höhere Organismen auf diese Änderungen reagieren.

Mit Hilfe hochauflösender Sequenziermethoden konnten Linda Wilhelm und Katharina Besemer die Diversität und Identität der Mikroben bestimmen. Erstaunlich war die außerordentlich große Vielfalt an Mikroben, die trotz unwirtlicher Bedingungen in Gletscherökosystemen vorkommen. Die WissenschafterInnen konnten zeigen, dass die Vielfalt der Mikroben in Gletscherbächen mit der Seehöhe der Gletscher abnimmt. Außerdem fanden sie, dass Gletscherrückgang verstärkt zu einem Verlust von mikrobieller Biodiversität auf regionaler Ebene führen kann.

In einem neuen Ansatz verknüpften die ForscherInnen ökologische Theorie mit mikrobieller Ökologie, um diese Biodiversitätsmuster, wie sie auch von höheren Organismen bekannt sind, zu verstehen.
So zeigten die WissenschafterInnen erstmals, dass mikrobielle Biodiversität und Artenzusammensetzung auch in Gletscherökosystemen von Bedeutung sind und zunehmend durch das Abschmelzen der Gebirgsgletscher bedroht sind.

Originalpublikation

“The ISME Journal – Multidisciplinary Journal of Microbial Ecology”:
L. Wilhelm, G. A. Singer, C. Fasching, T. J. Battin and K. Besemer. Microbial biodiversity in glacier-fed streams. The ISME Journal DOI: 10.1038/ismej.2013.44

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Die Blaualgen in der Ostsee könnten sich als Folge des Klimawandels verdoppeln

Mittwoch 20. Februar 2013 von birdfish

Die Zahl der Cyanobakterien, auch Blaualgen genannt, könnte sich in der Ostsee im Zuge des Klimawandels womöglich verdoppeln.

BlaualgenblüteBlaualgenblüte. Foto: Christian Fischer / Wikipedia

Das haben Wissenschaftler der Universität Hamburg, KlimaCampus, berechnet. „Unsere Ergebnisse zeigen bei zunehmenden Wassertemperaturen nicht nur eine verlängerte jährliche Wachstumsphase, sondern auch mehr als zweimal so viel Algenbiomasse bis zum Ende des Jahrhunderts“, berichtet Prof. Inga Hense.
Mögliche Folgen: plötzliche Algenblüten, unangenehm für den Tourismus und zum Teil gesundheitsschädlich. Darüber hinaus könnten auch andere Arten boomen und das Ökosystem in Schieflage bringen, weil die Blaualgen das umgebende Meerwasser mit wachstumsförderndem Stickstoff anreichern.

Nach den Berechnungen der Klimaforscher vermehren sich die Einzeller wie erwartet aufgrund der steigenden Wassertemperaturen. Dazu kommt noch ihr besonderer Lebenszyklus: Cyanobakterien wachsen nur in sehr warmem Wasser, überdauern ansonsten in einer Art Ruhestadium am Boden der meist flachen Gewässer. „Das ist wie bei Aussaat und Ernte – je mehr schlummernde Zellen den Winter überleben, desto rascher wächst die Population im Frühjahr“, erläutert Hense. Gleichzeitig treibt die hohe Zelldichte nahe der Wasseroberfläche die Temperatur weiter in die Höhe. Eine positive Rückkopplung, die für noch mehr Wachstum sorge, berichtet Hense in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Climatic Change“.

Bisher hatte man den Wachstumsschub durch den Klimawandel deutlich niedriger eingeschätzt: „Für Prognosen biologischer Systeme müssen auch nichtlineare Effekte berücksichtigt werden. Das macht die Berechnungen aufwändiger“, so Hense. Die Biologin und ihr Team hatten zusammen mit Kollegen vom Swedish Meteorological and Hydrological Institute deshalb ein physikalisches Klimamodell mit einem biologischen Modell gekoppelt und dabei erstmals den kompletten Lebenszyklus der Cyanobakterien abgebildet.

Entscheidend ist offenbar auch die Abfolge von kalten und warmen Wintern: „Halten wir alle Eckdaten im Modellexperiment konstant, ergeben sich dennoch unterschiedliche Zuwachsraten – je nachdem, wie sich die Kälteperioden aneinanderreihen und die Produktivität der Einzeller begünstigen oder benachteiligen“, berichtet Hense. Ein weiteres Indiz, dass die Biologie der Cyanobakterien mit Blick auf den Klimawandel eine besondere Rolle spielt.

Verglichen hatten die Wissenschaftler die Zunahme einer gegebenen Blaualgenpopulation über einen Zeitraum von jeweils 30 Jahren – unter den Bedingungen von 1969 bis 1998, und als Gegenstück hierzu unter den Rahmenbedingungen, die uns voraussichtlich von 2069 bis zum Jahr 2098 mit zunehmender globaler Erderwärmung erwarten. „Schon heute lässt sich ein Anstieg der Cyanobakterien beobachten. Unsere Untersuchungen geben außerdem erste Hinweise, dass wir künftig mit großen Veränderungen rechnen müssen“, berichtet Hense.

So kommen die meist ungeliebten Einzeller nicht nur in der Ostsee vor, sondern auch in den Tropen und Subtropen, in flachen Gewässern und Süßwasserseen. Dort kurbeln sie das Wachstum weiterer Arten an: „Cyanobakterien fixieren im Wasser gelösten Luftstickstoff, der für andere Organismen normalerweise nicht verfügbar ist. Als dominante Primärproduzenten können sie so das Nährstoffbudget ganzer Lebensräume tiefgreifend ändern.“ Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler deshalb auch horizontale Meeresströmungen, mit denen die Algen verdriften, in ihre Berechnungen einbeziehen.

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Zukunftsprognose: Gewinner und Verlierer des Klimawandels in unseren Bächen und Flüssen

Montag 7. Januar 2013 von birdfish

Fließgewässer sind empfindliche Ökosysteme. Wie werden sie sich unter dem Einfluss des Klimawandels verändern?

Köcherfliege – Drusus discolor
Die Köcherfliege – typische Vertreterin kalt-adaptierter Arten – Foto: Astrid Schmidt-Kloiber und Wolfram Graf

Und was bedeutet das für die darin lebenden Tierarten? Die jetzt im Fachmagazin Global Change Biology erschienene Studie eines internationalen Teams um den am Biodiversität und Klima Forschungszentrum arbeitenden Wissenschaftler Dr. Sami Domisch zeigt, dass neben den an Kälte angepassten Arten vor allem Endemiten Verlierer des Klimawandels sein werden. Diese kleinräumig verbreiteten und auf besondere Lebensräume spezialisierten Arten reagieren sehr empfindlich auf klimatische Veränderungen.
Die europäischen Fließgewässer werden sich unter dem Einfluss des Klimawandels verändern. „Die biologische Vielfalt in Fließgewässern geht stärker zurück als in den Meeren oder an Land”, sagt Dr. Sami Domisch, Wissenschaftler am Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F) und Leitautor der Studie. Flüsse und Bäche sind besonders empfindlich gegenüber klimabedingten Veränderungen wie steigenden Temperaturen oder Abflussveränderungen. „Wir haben untersucht, inwieweit die potentiellen Verbreitungsgebiete der Tiere durch den Klimawandel beeinflusst werden könnten”, so Domisch.

Basierend auf verschiedenen Klimaszenarien modellierten die Wissenschaftler die potentiellen klimatischen Areale von 191 europäischen Makrozoobenthos-Arten (mit bloßem Auge erkennbare Lebewesen des Gewässergrunds, z.B. Insektenlarven, Würmer-, Muschel- und Krebstierarten) bis ins Jahr 2080. Dabei gingen sie von der Hypothese aus, dass sich die Verbreitungsareale europäischer Tierarten im Zuge des Klimawandels in Richtung Norden bewegen.

„Unsere Studie beurteilt erstmals mit Hilfe einer Kombination verschiedener statistischer Modelle die klimatische Anfälligkeit eines breiten Spektrums wirbelloser Tiere im Süßwasser”, erläutert BiK-F-Wissenschaftlerin Dr. Sonja Jähnig, Koautorin der Studie. Für jede Art wurden sieben Algorithmen verwendet, die jeweils ein Einzelmodell lieferten. Die Einzelmodelle wurden dann pro Art zu einem Konsensus-Modell vereint. Am Ende standen 191 dieser Modelle für vergleichende Analysen zu Endemismus, Seltenheit, Lebenszyklen oder Präferenzen der Arten für bestimmte Gewässerzonen zur Verfügung.

Die Modellierungen ergaben, dass trotz des Klimawandels auch im Jahr 2080 noch für 99 Prozent der untersuchten Arten geeignete klimatische Bedingungen in Europas Fließgewässern existieren. Für das Überleben der einzelnen Arten wird jedoch entscheidend sein, wie groß die verbleibenden Lebensräume wirklich sind und ob die Arten diese erreichen können. Je nach Szenario verringert sich für bis zu 59% der untersuchten Arten der potentielle Lebensraum, vor allem für die an Kälte angepassten Arten und viele südeuropäische Endemiten, deren Lebensraum räumlich begrenzt ist: „Sie können nicht einfach in ein geeignetes Gebiet ‚umziehen‘, da oft keines für sie erreichbar ist“, erklärt Domisch ihre besondere Gefährdung. Nach den Berechnungen der Forscher wird sich der mögliche Lebensraum für bis zu 83 Prozent der Endemiten verringern. Je nach Klimaszenario können für diese Arten die Verluste an Lebensraum im Schnitt 28 bis 46 Prozent betragen. Als Gewinner des Klimawandels können die an höhere Temperaturen gut angepassten Arten ihr potentielles Verbreitungsgebiet hingegen vergrößern.

Trotz mancher Unsicherheiten der Modellberechnungen verdeutlichen die Projektionen für das Jahr 2080, dass Süßwasser-Organismen sehr sensibel auf die Auswirkungen des Klimawandels reagieren. „Unsere Studie zeigt, dass wir noch viel mehr wissen müssen, um die Konsequenzen des Klimawandels für ökologische Funktionen und für die Artenvielfalt besser abschätzen zu können”, folgert Domisch. Die Modellierung der Verbreitungsgebiete von Arten unter künftigen Klimaszenarien stellt deshalb ein wichtiges Werkzeug dar, um die möglichen Auswirkungen auf die Verbreitungsgebiete der Arten zu verstehen und daraus Maßnahmen für den Schutz der Biodiversität von Fließgewässern abzuleiten.

Originalpublikation:
Domisch, S., Araújo, M. B., Bonada, N., Pauls, S.U., Jähnig, S.C., Haase, P.: Modelling distribution in European stream macroinvertebrates under future climates. Global Change Biology, doi: 10.1111/gcb.12107

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Klimawandel hat Europa bereits spürbar verändert – Lebensräume und Arten bedroht

Donnerstag 29. November 2012 von birdfish

Der Klimawandel hat umfangreiche Auswirkungen auf Gesellschaft und Umwelt in ganz Europa.

Natterwurz-Perlmutterfalters
Der Natterwurz-Perlmutterfalter wird zu den Verlierern des Klimawandels gehören – Foto: Albert Vliegenthart

Zu diesem Ergebnis kommt eine jetzt veröffentlichte Studie der Europäischen Umweltagentur (EEA), die mit potenziellen Schäden in beträchtlicher Höhe rechnet und daher Mitgliedstaaten aufruft, mehr für die Anpassung zu tun.
Mit drastischen Auswirkungen rechnen die Forscher auch für die Artenvielfalt. Ein Fünftel der Lebensräume und jede zehnte europäische Art sind durch den Klimawandel bedroht.
Der Klimawandel schreitet so schnell voran, dass viele Arten nicht mithalten können. Das ist vor allem dort der Fall, wo die Landschaft fragmentiert wurde und Lebensräume nicht mehr miteinander verbunden sind, so Kernaussagen des Kapitels „Terrestrische Ökosysteme und Biodiversität“, für das die Leitautorenschaft am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) lag.

Im Rahmen eines Topic Center für die Europäische Umweltagentur (EEA) hat das UFZ zum Bericht „Klimawandel, Auswirkungen und Gefährdung in Europa 2012“ beigetragen. „Die sorgfältige Auswahl und Bewertung der zugrundeliegenden Indikatoren von arktischem Meereis über Dürren bis hin zur Verbreitung von Tier- und Pflanzenarten war eine große Herausforderung“, sagt Dr. Andreas Marx vom Mitteldeutschen Klimabüro am UFZ.

Feuchtgebiete wie Moore und Sümpfe sind inzwischen nicht nur durch die Landnutzung, sondern auch durch den Klimawandel die gefährdetsten Lebensraumtypen. Während es viele kälteliebende Arten zunehmend schwerer haben und versuchen, nach Norden oder in höher gelegene Gebiete auszuweichen, werden vor allem wärmeliebende Insekten zu den Gewinnern zählen – mit Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Neben den Gefahren durch Hitzewellen wird vor allem die Übertragung von bestimmten Krankheiten an Bedeutung gewinnen. Beispielsweise ermöglicht der Klimawandel Zecken wie dem Gemeinen Holzbock (Ixodes ricinus), der Zeckenborreliose und Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) überträgt, weiter im Norden zu leben. Eine weitere Erwärmung begünstigt auch die Ausbreitung von krankheitsübertragenden Mücken und Sandmücken. Die Pollensaison wird länger und stellt sich 10 Tage früher ein als vor 50 Jahren, was ebenfalls Folgen für die menschliche Gesundheit haben wird. Die Land- und Forstwirtschaft wird die verlängerte Brutzeit von wärmeliebenden Insekten zu spüren bekommen. So werden beispielsweise Insekten wie der Borkenkäfer zusätzliche Generationen innerhalb eines Jahres bilden können.
In dem Report sind zahlreiche Studien ausgewertet, die eine Vielzahl von Veränderungen bei den Eigenschaften von Pflanzen und Tieren ermittelt haben. Beispielsweise blühen Pflanzen im Schnitt zwischen zwei und vier Tagen pro Jahrzehnt früher, und auch die Blüte von Phytoplankton und Zooplankton im Süßwasser beginnt eher im Jahr.

Jüngsten Szenarien zufolge werden sich Ende des 21. Jahrhunderts die Lebensräume vieler Pflanzenarten einige hundert Kilometer nordwärts verschoben haben. Dies bedeutet auch, dass die Wälder im Süden zurückgehen und sich im Norden ausdehnen, sowie, dass über die Hälfte der Gebirgspflanzenarten vom Aussterben bedroht sind. „Die meisten gebietsfremden Pflanzenarten stammen aus wärmeren Regionen der Erde und werden daher vom Klimawandel profitieren. Damit werden die Risiken durch invasive Arten verschärft“, erklärt Dr. Ingolf Kühn vom UFZ.

Die Tierarten wandern mit der Temperatur ebenfalls mit: im Schnitt pro Jahrzehnt elf Meter in den Gebirgen nach oben sowie 17 Kilometer nach Norden. Eine drei Grad Celsius wärmere Welt würde im Jahr 2100 bedeuteten, dass sich das Verbreitungsgebiet der Brutvogelarten um 550 Kilometer nach Nordosten verschoben, aber auch um ein Fünftel verkleinert haben wird. Die Besiedlung neuer Lebensräume setzt aber nicht nur voraus, dass die Arten dorthin kommen, sondern dort zum Beispiel auch Nahrung vorfinden. „Gerade für Spezialisten wie bestimmte Schmetterlingsarten, deren Raupen sich an einzelne Futterpflanzen angepasst oder auf die Hilfe bestimmter Ameisenarten angewiesen sind, stehen die Chancen schlecht, diese Wanderung zu schaffen“, befürchtet Dr. Oliver Schweiger vom UFZ. Bei starken CO2-Emissionen und Temperaturanstieg könnte 2080 bereits ein Viertel der Schmetterlingsarten über 95 Prozent ihrer Lebensräume verloren haben und drei Viertel der Schmetterlingsarten über die Hälfte der Lebensräume.
Die direkten Auswirkungen des Klimawandels auf einzelne Arten werden zudem durch die Unterbrechung von zwischenartlichen Beziehungen, zum Beispiel in den Nahrungsketten, verstärkt werden. Neben dem ethischen Verlust, dass die kommenden Generationen Tier- und Pflanzenarten nicht mehr erleben werden, die für ihre Eltern und Großeltern noch selbstverständlich waren, drohen auch Verluste für die Volkswirtschaften, deren Dimension noch nicht abzuschätzen sind. Schließlich ist die Vielfalt an unterschiedlichen Arten auch eine Art „kollektive Lebensversicherung“. So hat es die EU in ihrer „Biodiversitätsstrategie 2020“ genannt.

Der Bericht „Klimawandel, Auswirkungen und Gefährdung in Europa 2012“ zeigt zudem, dass in Europa die Durchschnittstemperaturen angestiegen sind und die Niederschläge in den südlichen Regionen zurückgehen, während sie im nördlichen Europa zunehmen. Die Eisdecke auf Grönland, das Meereis in der Arktis und zahlreiche Gletscher in Europa schmelzen, Schneedecken schwinden und viele ehemalige Dauerfrostböden tauen zeitweise auf.
Extreme Wetterereignisse wie Hitzewellen, Fluten und Dürre führten in Europa während der vergangenen Jahre zu Schäden in steigender Höhe. Obwohl zusätzliche Nachweise erforderlich sind, um den Beitrag des Klimawandels im Rahmen dieses Trends zu verstehen, ist die zunehmende menschliche Aktivität in den gefährdeten Gebieten ein Schlüsselfaktor. Es wird erwartet, dass der künftige Klimawandel diese Gefährdung verstärkt, da davon ausgegangen wird, dass extreme Wetterereignisse intensiver und häufiger auftreten. Wenn sich die europäischen Nationen nicht anpassen, werden die durch die Schäden verursachten Kosten laut dem Bericht weiter steigen.
Bestimmte Regionen sind weniger in der Lage, sich an den Klimawandel anzupassen, als andere, was dem Bericht zufolge teilweise auf die wirtschaftlichen Unterschiede in Europa zurückzuführen ist. Die Auswirkungen des Klimawandels könnten diese Ungleichheiten verschärfen.
Jacqueline McGlade, die Direktorin der Europäische Umweltagentur (EEA), sagte in diesem Zusammenhang: „Der Klimawandel ist weltweit eine Realität, und das Ausmaß und die Geschwindigkeit dieses Wandels zeichnen sich immer deutlicher ab. Dies bedeutet, dass alle Bereiche der Wirtschaft und auch die Haushalte sich anpassen und die Emissionen reduziert werden müssen.“

Der Bericht soll das volle Ausmaß der Auswirkungen des Klimawandels in Europa aufzeigen. Er bildet zudem eine Grundlage für die Anpassungsstrategie der Europäischen Kommission, die im März 2013 zur Veröffentlichung vorgesehen ist. Darüber hinaus wird die EEA die Strategie mit einer Bewertung einer Auswahl von Anpassungsmaßnahmen in Europa unterstützen, die Anfang 2013 veröffentlicht werden soll.

Originalpublikation
European Environment Agency: Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2012. ISBN 978-92-9213-346-7
doi:10.2800/66071
Der Gesamtbericht(engl.)

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Wie reagieren Bäume auf den Klimawandel? Forscher sind dem Waldsterben auf der Spur

Mittwoch 28. November 2012 von birdfish

Wie reagieren Bäume auf den Klimawandel? Und wieso wird trockenheitsbedingtes Waldsterben nicht nur in wasserarmen, sondern auch in feuchten Gebieten beobachtet?

Wald und Berge in Sibirien
Nadelwald in Sibirien – Foto: Michael / pixelio.de

Eine internationale Forschergruppe um Dr. Steven Jansen von der Universität Ulm und Dr. Brendan Choat (University of Western Australia, Sydney) hat in dreijähriger Arbeit mehr als 226 Arten an 81 Standorten weltweit untersucht.
Ihre einmalige Datensammlung birgt erstaunliche Ergebnisse: „Bäume passen sich optimal an ihren Standort an indem sie das verfügbare Wasser effizient nutzen. Ändern sich die Umweltbedingungen, sind sie anfällig für trockenheitsbedingte Sterblichkeit. Dieser Verwundbarkeit lässt sich für alle Großlebensräume nachweisen – egal ob feucht oder trocken“, erklärt Jansen, Juniorprofessor am Ulmer Institut für Systematische Botanik und Ökologie. In diesem Zusammenhang untersuchten die Wissenschaftler die Neigung verschiedener Arten, Verschlüsse (Embolien) im wasserleitenden System zu entwickeln.
Ein 24 köpfiges internationales Forscherteam von Botanikern unter Leitung des Verbunds „ARC-NZ Research Network for Vegetation Function“ stellte nun die Ergebnisse ihrer Untersuchung in dem renommierten Fachjournal Nature vor.

Um die Fragestellungen der Wissenschaftler zu beantworten, ist ein genaues Verständnis des Wassertransportsystems von Pflanzen unabdingbar: Ein fein abgestimmtes und deshalb recht anfälliges System transportiert Wasser vom Erdreich bis in die Blattspitzen. In diesem Sprosssystem ist eine stabile Wasserversorgung wichtig, damit über die Spaltöffnungen der Blätter genügend Kohlendioxid für die Photosynthese aufgenommen werden kann. In Trockenzeiten, wenn viel Wasser über die Blätter verdunstet und der Baum eine entsprechende Menge aus dem Boden „nachzieht“, steht das Leitungssystem unter großer Saugspannung. Kommt es zu einer weiteren Austrocknung, kann die Wassersäule sogar abreißen. In den dadurch entstandenen Hohlräumen sammelt sich Luft an, der Wasserfluss wird blockiert. Infolgedessen trocknet die Pflanze zunehmend aus und stirbt womöglich „Diese Situation ähnelt einer Embolie beim Menschen, bei der ein Gefäßpfropf den Blutstrom unterbricht“, so Jansen. Die Neigung eine solche Blockade zu entwickeln, variiert zwischen den Pflanzenarten. Insgesamt konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass Bäume, die typischerweise in Feuchtgebieten wachsen, häufiger Embolien entwickeln als Arten an trockenen Standorten.

Die Datensammlung der Wissenschaftler zeigt weiterhin: Rund 70 Prozent der untersuchten Waldbaumarten haben sich optimal dem Standort angepasst und ihre Wasserversorgung ökonomisch organisiert. Allerdings birgt ein derart spezialisiertes System große Risiken: Die Bäume können sich oft nicht schnell genug auf veränderte Umweltbedingungen einstellen, in Trockenzeiten kommt es so vermehrt zu lebensbedrohlichen Embolien.
Die gefährliche Gratwanderung zwischen einem sicheren und effizienten Wassertransport lässt sich bei den meisten Arten, unabhängig vom jährlichen Niederschlag am Standort, nachweisen.

„Unsere Forschungsergebnisse sollen dazu beitragen, Waldsterben, aber auch Waldzunahme besser vorherzusehen. Welche Arten werden gut mit dem Klimawandel fertig und welche Pflanzen leiden?“ so Steven Jansen.
Tatsächlich könnten höhere Temperaturen und längere Trockenzeiten dramatische Auswirkungen haben: Regenwälder entwickeln sich womöglich von Kohlenstoff-Speichern zu Kohlenstoff-Quellen. So würde dem Klimawandel weiter Vorschub geleistet. An ein globales Waldsterben glaubt Steven Jansen trotzdem nicht: „Einige Pflanzen werden sich den veränderten Bedingungen schnell genug anpassen, andere gedeihen womöglich an neuen Standorten“, erklärt der Biologe.

Originalpublikation:
Choat B., Jansen S., Brodribb T.J., Cochard H., Delzon S., Bhaskar R., Bucci S., Feild T.S., Gleason S.M., Hacke U.G., Jacobsen A.L., Lens F., Maherali H., Martinez-Vilalta J., Mayr S., Mencuccini M., Mitchell P.J., Nardini A., Pittermann J., Pratt R.B., Sperry J.S., Westoby M., Wright I.J., Zanne A. (2012) Global convergence in the vulnerability of forests to drought. Nature. DOI: 10.1038/nature11688

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Klimawandel: In Indien könnte es künftig zu häufigeren Störungen des Monsuns kommen

Donnerstag 8. November 2012 von birdfish

Indien könnte sich künftig häufigeren Störungen des Monsun ausgesetzt sehen.

Monsunregen
Veränderungen des Monsun haben Auswirkungen auf große Teile der Weltbevölkerung – Foto: Thinkstock

Das geht aus einer Studie von Jacob Schewe und Anders Levermann vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung hervor. Das Papier in den Environmental Research Letters zeigt, dass schwere Störungen des indischen Sommermonsuns in den nächsten 200 Jahren bedingt durch den Klimawandel vermutlich häufiger auftreten werden.

„Der Monsun-Regen ist lebenswichtig für abertausende von Bauern in Indien und damit für die Ernährung des Landes mit der zweitgrößten Bevölkerung der Welt“, sagt Leitautor Schewe. „Mögliche Veränderungen von Niederschlagsmustern können deshalb wesentliche Konsequenzen für langfristige Pläne zur Anpassung der indischen Wirtschaft haben.“

Durch eine Analyse auf der Basis einer Computersimulation haben die Forscher herausgefunden, dass steigende Temperaturen und Veränderungen in der Stärke der pazifischen Walker-Zirkulation im Frühling zum Ende des 21.Jahrhunderts und bis ins 22.Jahrhundert hinein häufigere Störungen des Monsun verursachen können. Die Wissenschaftler gingen dabei  bis zum Jahr 2200 von einer Temperaturerhöhung von circa 4.5 °C über vorindustriellem Niveau aus.

Während der durchschnittliche Monsun-Regen in den vergangenen Jahrhunderten relativ stabil war, wurde bereits ein Trend zur Zunahme der Anzahl von extremen Regenereignissen beobachtet. „Aus einer Perspektive der Risikoeinschätzung legen die Ergebnisse unserer Berechnungen zusammen mit den Beobachtungsdaten nahe, dass die Veränderungen des indischen Monsun dringend weiter untersucht werden müssen“, sagt Zweitautor Levermann. „Wir brauchen zusätzliche Studien, um zu bestätigen, ob sich die in unserer Studie abzeichnenden Monsun-Veränderungen auch in einigen anderen Klimamodellen als robust erweisen.“

Originalpublikation:
Jacob Schewe und Anders Levermann (2012): A statistically predictive model for future monsoon failure in India. Environmental Research Letters (engl.)

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