Effekte von biologischen Invasionen und Klimawandel (ASICS)

Der Klimawandel verläuft in den kalten Regionen der Erde besonders rasch. Die Erwärmung zwingt Tiere und Pflanzen zur raschen Anpassung ihrer Verbreitungsgebiete in Richtung der Pole oder höherer Gebirgslagen. Die milderen Bedingungen erhöhen außerdem die Wahrscheinlichkeit biologischer Invasionen in kältegeprägte Ökosysteme. Die Effekte solcher Arealverschiebungen und /oder Invasionen auf pol-nahe Ökosysteme oder Hochgebirge sind wenig untersucht. Wir wissen auch wenig darüber wie andere Aspekte des Globalen Wandels, wie die Ausdehnung bzw. Intensivierung von Landnutzung, mit Klimawandel und oder biologischen Invasionen in diesen Lebensräumen interagieren. Im Projekt ASCIS wollen daher Forschungsteams mit verschiedener Expertise einen bislang einzigartigen Datensatz zur Veränderung von Artengemeinschaften in kältegeprägten Ökosystemen (Arktis, Antarktis, sub-antarktische Inseln, alpine Gebirgsregionen) kompilieren. Dieser Datensatz wird sowohl Dauerbeobachtungsstudien und Verbreitungsdaten zu verschiedenen Zeitpunkten beinhalten. Auf der Basis dieses Datensatzes wollen wir folgende allgemeine Fragestellungen untersuchen: (1) Führen die Arealverschiebungen von nativen und nicht-nativen Arten zu Veränderungen in der Verteilung des Artenreichtums entlang von Höhen- und Breitengraden? (2) Gibt es Unterschiede in der Geschwindigkeit von Arealverschiebungen zwischen native oder nicht-nativen Arten? (3) Werden Unterschiede in der Geschwindigkeit solcher Arealverschiebungen zwischen Arten zu neuen Interaktionen führen? (4) Welche Konsequenzen haben diese Arealverschiebungen für die funktionale Diversität der Tier- und Pflanzengemeinschaften in diesen Ökosystemen. ASCIS ist ein gemeinsames Projekt mehrerer europäischer Arbeitsgruppen unter der Leitung von David Renault von der Universität Rennes. Das österreichische Teilprojekt wird sich auf die Flora sub- antarktischer Inseln, vor allem der Kerguelen, konzentrieren. Wir werden versuchen die nächste Generation von invasiven Pflanzenarten auf diesen Inseln zu prädizieren. Außerdem wollen wir ein Modell entwickeln, mit dem wir Arealdynamik und Diversitätsmuster von nativen und nicht-nativen Arten im 21. Jahrhundert prädizieren können.

Dieses Projekt hat das Verständnis für das Risiko, das invasive Pflanzenarten für die Subantarktis unter Bedingungen des Klimawandels darstellen, verbessert. Wir haben einen großen Teil der weltweit invasiven Pflanzenarten daraufhin untersucht, ob sie in der subantarktischen Region unter den derzeitigen klimatischen Bedingungen überleben können und wie sich diese Überlebensmöglichkeiten unter verschiedenen Szenarien des Klimas in den Jahren 2071-2100 verändern würden. Aufgrund der weltweiten Einzigartigkeit des sub-antarktischen Klimas sind die angewandten Verfahren der ökologischen Modellierung in dieser Region fehleranfälliger. Zu Beginn des Projekts wurde daher eine Vorstudie durchgeführt. Mit ihrer Hilfe wurden wesentliche Herausforderung der Modellierung identifiziert und Empfehlungen zu deren Bewältigung formuliert. Nach Umsetzung dieser Empfehlungen zeigten die Modelle, dass viele invasive Pflanzenarten in der Subantarktis selbst unter den derzeitigen Bedingungen überleben könnten. In der Zukunft wird die Zahl der überlebensfähigen Arten mit zunehmendem Ausmaß des Klimawandels weiter steigen. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Inseln des sub-antarktischen Raumes bleiben aber beträchtlich. Während für die nördlicheren Inseln mit gemäßigerem Klima die größte Anzahl neuer invasiver Pflanzenarten vorhergesagt wird, dürften die kälteren Inseln, die näher an der Antarktis liegen, vor den meisten invasiven Arten geschützt bleiben. Dennoch sind es die kälteren Inseln, auf denen die Zahl der gebietsfremden Arten proportional am stärksten zunehmen könnte. Der Klimawandel kann darüber hinaus zu tiefgreifenden Veränderungen in der Ökologie der Inseln führen, da unter wärmeren Bedingungen Bäume und Sträucher auf Inseln überleben können, auf denen heute Grasland oder Moosvegetation dominiert. Auf jeder Insel gibt es mindestens eine von uns modellierte invasive Strauch- oder Baumart, die sich dort unter den untersuchten Klimaszenarien etablieren könnte. Schließlich wurden im Rahmen dieses Projekts die Ausbreitungswege und die wahrscheinliche Einfuhrgeschichte von gebietsfremden Pflanzenarten, die derzeit in der Subantarktis vorkommen, untersucht. Wir konnten drei Zeiträume identifizieren, in denen vermutlich der Großteil der Arten auf die Inseln eingeführt wurde. Diese Zeiträume fallen mit den Perioden zusammen, in denen menschliche Aktivitäten und die Nutzung der Subantarktis besonders stark waren, insbesondere der Hochzeit des Walfangs im 19. Jahrhundert und dem Aufschwung des Tourismus seit dem Ende des letzten Jahrhunderts. Der Schwerpunkt des Schiffsverkehrs zur Subantarktis hat sich in den letzten Jahrzehnten vom globalen Norden in den globalen Süden verlagert, wodurch neue potentiell invasive Pflanzenarten mit der Region in Verbindung gekommen sind. Die Ergebnisse unserer Modellierung zeigen, dass viele dieser "neuen Invasoren" dort überleben könnten. Entsprechende Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz der einzigartigen Flora und Vegetation der Subantarktis gegen eine steigende Zahl konkurrenzstarker invasiver Arten sind daher notwendig.