Klimawandel: Es gibt zu wenig realistische Experimente zu den Folgen für Ökosysteme

Wie wirken sich Klima und Landnutzung auf ökologische Prozesse aus? In der Global Change Experimantal Facility (GCEF), einem vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) betriebenen Freilandexperiment in Sachsen-Anhalt, erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler seit 2013 die Folgen der künftig zu erwartenden Klima- und Landnutzungsänderungen. (Bild: André Künzelmann / UFZ)

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Basierend auf einer Medienmitteilung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU)

Wenn es um die Folgen des Klimawandels für Ökosysteme geht, gibt es bisher noch eine große Wissenslücke. Die meisten Experimente dazu sind unrealistisch, weil sie nicht auf gängigen Klimavorhersagen für die jeweilige Region basieren. Deshalb gibt es bisher fast keine verlässlichen Daten dazu, wie Ökosysteme in Zukunft aussehen werden. Zu diesem überraschenden Schluss kommt ein Team von mitteldeutschen Biodiversitätsforschern in der Fachzeitschrift Global Change Biology. Für die Arbeit hat es die verfügbaren Studien zu dem Thema ausgewertet. Die Forschenden fordern, gemeinsame Standards für künftige Experimente einzuführen.

Dass es den vom Menschen verursachten Klimawandel gibt, ist unstrittig. Ebenso, dass er die Ökosysteme der Welt verändern wird. Debattiert wird jedoch über das Ausmaß und auch über die Folgen. „Um Vorhersagen darüber zu treffen, wie Pflanzengemeinschaften auf den Klimawandel reagieren und wie unsere Ökosysteme in Zukunft aussehen werden, brauchen wir weltweit realistische Freilandexperimente“, sagt Humboldt-Professorin Dr. Tiffany Knight von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ). Sie leitet am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig die Arbeitsgruppe „Räumliche Interaktionsökologie“.

Laut Knight sind es vor allem Freilandversuche, mit denen sich Auswirkungen von Klimaeffekten auf Pflanzengemeinschaften untersuchen lassen. „Unsere Umwelt ist extrem komplex. Unzählige Umweltfaktoren beeinflussen, wie Pflanzengemeinschaften aufgebaut sind und funktionieren. Gleichzeitig beeinflussen sich diese Faktoren auch gegenseitig. Freilandexperimente können uns dabei helfen, die Bedeutung von speziellen Umweltfaktoren gezielt zu untersuchen“, so Knight.

Das Forschungsteam führte eine umfangreiche Literaturrecherche zu dem Thema durch und suchte nach Studien, die den Zusammenhang zwischen Klimafaktoren und den Folgen für Pflanzengemeinschaften experimentell erforscht haben. „Bei diesen Experimenten werden Temperatur und Niederschlag künstlich verändert, um den Effekt auf die Pflanzengemeinschaft zu untersuchen“, erklärt Dr. Lotte Korell aus Knights Arbeitsgruppe, Erst-Autorin der Studie. Insgesamt konnte das Team 76 Studien ausmachen, bei denen entweder der Niederschlag, die Temperatur oder beides gesteuert wurde.

„Uns hat überrascht, dass den meisten dieser Studien keine Klimavorhersagen für die jeweiligen geografischen Regionen zugrunde lagen. Häufig stimmten die Vorhersagen und die tatsächlichen Manipulationen nicht einmal annähernd überein“, sagt Korell. Diese Diskrepanz sei auf viele Gründe zurückzuführen, so die Biologin. Viele der Experimente hätten gar nicht das Ziel gehabt, die Folgen des Klimawandels zu untersuchen. Andere wurden durchgeführt, bevor es für die jeweiligen Regionen genauere Klimaprognosen gab. „Diese Experimente sind – wissenschaftlich gesehen –  nicht falsch oder schlecht. Sie helfen uns aber nicht dabei, die aktuellen Fragen zum Klimawandeln zu beantworten“, sagt Tiffany Knight.

Gängige Klimamodelle gehen, je nach Region, von Schwankungen bei Niederschlag bis zu 25 Prozent und Temperatur um bis zu rund 5 Grad Celsius aus. Fast alle der untersuchten Studien variierten Niederschlag aber deutlich extremer: Hier schwankten die Werte zwischen -100 und +300 Prozent. Die Temperatur-Experimente unterschätzten dagegen eher die Klimaprognosen für das Worst-Case-Szenario. „Die Konsequenz ist, dass es bis heute keine verlässlichen Daten zu den Folgen des Klimawandels gibt. Deshalb können wir uns nicht gut auf die Zukunft vorbereiten“, sagt Lotte Korell.

„Deshalb wissen wir noch zu wenig darüber, wie Ökosysteme auf den Klimawandel reagieren und welche Maßnahmen wir ergreifen müssen, um ihr Fortbestehen zu gewährleisten“, so die Forscherin weiter. Auch grundlegende Fragen sind noch nicht geklärt. Zum Beispiel, ob es einen linearen Zusammenhang zwischen Klimawandel und den Reaktionen von Ökosystemen gibt oder ob gewisse Schwellenwerte existieren, bei denen sich ein Ökosystem gravierend oder unerwartet verändert. Das Team schlägt deshalb vor, globale Standards zu entwickeln, mit dem Klima-Experimente unter realistischen Vorhersagen durchgeführt werden.

Originalpublikation:
(iDiv-Wissenschaftler fett gedruckt)

Korell, L., Auge H., Chase, J.M., Harpole, W. S. and Knight, T. M. (2019), We need more realistic climate change experiments for understanding ecosystems of the future. Global Change Biology. doi: 10.1111/gcb.14797

Ansprechpartner:

Dr. Lotte Korell
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Tel.: +49 341 9733155
E-Mail: lotte.korell@idiv.de
Web: www.idiv.de/de/gruppen_und_personen/mitarbeiterinnen/mitarbeiterdetails/eshow/korell_lotte.html

Prof. Tiffany Knight(spricht nur Englisch)
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
Martin-Luther Universität Halle-Wittenberg
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Tel.: +49 341 9733158
E-Mail: tiffany.knight@idiv.de
Web: www.idiv.de/de/gruppen_und_personen/mitarbeiterinnen/mitarbeiterdetails/eshow/knight_tiffany_marie.html