Anpassungskapazität von 50 Arten mit potenziell hohem

Zeitschrift für Naturschutz und Landschaftspflege
Gerald Kerth, Klaus Fischer, Toni Fleischer, Johannes Limberg, Nico Blüthgen, Kai Dworschak, Carolin Dittrich, Mark-Oliver
Rödel und Elisabeth Obermaier
Anpassungskapazität von 50 Arten mit potenziell hohem
Aussterberisiko gegenüber dem Klimawandel in Deutschland
Adaptive capacity of 50 species at a potentially high risk of
extinction under climate change conditions in Germany
Seiten 17-24
In einem vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) geförderten
F + E-Projekt untersuchten wir die Anpassungskapazität
von 50 von uns definierten Hochrisiko-Tierarten, die in
Deutschland in besonderem Maße durch den Klimawandel
gefährdet sind. Wie erwartet reagieren viele dieser Arten
sensibel auf die direkten und indirekten Folgen des
Klimawandels und wir fanden bei den meisten Arten
Hinweise auf eingeschränkte Anpassungskapazitäten. Sie
sind daher auf artspezifische Schutzmaßnahmen
angewiesen. Habitate, die besonders viele Hochrisiko-Arten
beherbergen, sind insbesondere Moore, Quellen, feuchtes
Grünland und Fließgewässer. Zudem sind viele der Arten
auf strukturreiche, alte Laubwälder mit einem hohen
Totholz-Anteil angewiesen. Da die meisten der 50 Arten
eine geringe Ausbreitungsfähigkeit besitzen, sollten ihre
derzeitigen Lebensräume optimiert werden, damit
zusätzliche Belastungen in Folge des Klimawandels vor Ort
besser toleriert werden können. Dabei sollte der
Wasserhaushalt optimiert und der Strukturreichtum mit
unterschiedlichen Mikroklimaten gefördert werden.
Entsprechend der überwiegend geringen
Ausbreitungsfähigkeit der Arten sollte zudem ein
engmaschiges Netz von geschützten Gebieten aufgebaut
werden.
This study investigated the capacity of 50 priority species to
respond to climate change. Our results indicate that many of
the species in question are threatened by direct and indirect
effects of climate change and have limited evolutionary and
dispersal capacities to buffer detrimental effects, while
plasticity may be greater. Thus, species-specific action plans
are often required. Habitats that should be protected to
facilitate the survival of high-risk species are in particular
wetlands. In addition, many of the investigated species
depend on old-growth forests with a large amount of
deadwood. Because most of the 50 species studied have
low dispersal capabilities, it is crucial to optimise their current
habitats in order to enable them to cope in situ with further
stress resulting from climate change. In particular, water
regimes and microhabitat diversity need to be optimised.
Depending on the species' dispersal capabilities, a network
of suitable protected areas should be created at the local
and/or regional scale.
Verlag W. Kohlhammer
89.
2015 Heft 1
90. Jahrgang 2014
Anpassungskapazität von 50 Arten mit potenziell
hohem Aussterberisiko gegenüber dem Klimawandel
in Deutschland
Adaptive capacity of 50 species at a potentially high risk of extinction under climate
change conditions in Germany
Gerald Kerth, Klaus Fischer, Toni Fleischer, Johannes Limberg, Nico Blüthgen,
Kai Dworschak, Carolin Dittrich, Mark-Oliver Rödel und Elisabeth Obermaier
Zusammenfassung
In einem vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) geförderten F + E-Projekt untersuchten wir die Anpassungskapazität von 50 von uns definierten Hochrisiko-Tierarten, die in Deutschland in besonderem Maße durch den Klimawandel gefährdet sind. Wie erwartet reagieren
viele dieser Arten sensibel auf die direkten und indirekten Folgen des Klimawandels und wir fanden bei den meisten Arten Hinweise auf
eingeschränkte Anpassungskapazitäten. Sie sind daher auf artspezifische Schutzmaßnahmen angewiesen. Habitate, die besonders viele
Hochrisiko-Arten beherbergen, sind insbesondere Moore, Quellen, feuchtes Grünland und Fließgewässer. Zudem sind viele der Arten auf
strukturreiche, alte Laubwälder mit einem hohen Totholz-Anteil angewiesen. Da die meisten der 50 Arten eine geringe Ausbreitungsfähigkeit besitzen, sollten ihre derzeitigen Lebensräume optimiert werden, damit zusätzliche Belastungen in Folge des Klimawandels vor
Ort besser toleriert werden können. Dabei sollte der Wasserhaushalt optimiert und der Strukturreichtum mit unterschiedlichen Mikroklimaten gefördert werden. Entsprechend der überwiegend geringen Ausbreitungsfähigkeit der Arten sollte zudem ein engmaschiges Netz
von geschützten Gebieten aufgebaut werden.
Anpassungskapazität – Dispersion – Evolution – Hochrisiko-Arten – Klimawandel – Mikrohabitate – Plastizität – prioritäre Arten
Abstract
This study investigated the capacity of 50 priority species to respond to climate change. Our results indicate that many of the species in
question are threatened by direct and indirect effects of climate change and have limited evolutionary and dispersal capacities to buffer
detrimental effects, while plasticity may be greater. Thus, species-specific action plans are often required. Habitats that should be protected to facilitate the survival of high-risk species are in particular wetlands. In addition, many of the investigated species depend on
old-growth forests with a large amount of deadwood. Because most of the 50 species studied have low dispersal capabilities, it is crucial
to optimise their current habitats in order to enable them to cope in situ with further stress resulting from climate change. In particular,
water regimes and microhabitat diversity need to be optimised. Depending on the species’ dispersal capabilities, a network of suitable
protected areas should be created at the local and/or regional scale.
Adaptive capacity – Climate change – Dispersion – Evolution – High-risk species – Microhabitats – Plasticity – Priority species
1Einleitung
Der Klimawandel gilt als einer der
Hauptgründe für den prognostizierten
weiteren Rückgang der weltweiten Biodiversität (Thomas et al. 2004). Es wird
befürchtet, dass in Folge des Klimawandels bis zu 30 % der einheimischen
Tier- und Pflanzenarten in Deutschland
aussterben werden (BMU 2008). Deutschland hat sich daher zum Ziel gesetzt, die
negativen Auswirkungen des Klimawandels auf die biologische Vielfalt zu
minimieren (BMU 2007; BMU 2008). Das
Erreichen dieses Ziels wird jedoch durch
artspezifische Reaktionen auf den Klimawandel erschwert (Parmesan 2006). Im
Prinzip können Arten an ihren derzeitigen Standorten auf den Klimawandel
reagieren indem sie ihr Verhalten und/
oder ihre Physiologie ändern (phänotypische Plastizität; z. B. Relyea 2002; Fischer
et al. 2010) oder indem sie sich genetisch
anpassen (Evolution; z. B. Phillimore
et al. 2010). Alternativ können Arten bei
sich ändernden lokalen Bedingungen
ihre Verbreitungsgebiete in dann besser
geeignete Regionen verlagern (Mobilität;
z. B. Parr 2010). Falls keine der genannten
drei Optionen (PEM-Plastizität, Evoluti-
— 90. Jahrgang (2015) — Heft 1
on, Mobilität) umgesetzt werden kann,
stirbt die Art aus sobald sich die Bedingungen in ihrem rezenten Lebensraum
zu stark verändern (Parmesan 2006). Für
die Planung und Durchführung effektiver Maßnahmen zur Verminderung der
negativen Folgen des Klimawandels auf
die biologische Vielfalt ist es daher unabdingbar, die jeweilige Anpassungskapazität von Arten an den Klimawandel
verlässlich abschätzen zu können (Daw
son et al. 2011).
Unser Projekt hatte zum Ziel, die Anpassungskapazität von 50 vermuteten
Hochrisiko-Tierarten an den Klimawan-
17
© 2015 W. Kohlhammer, Stuttgart
Manuskripteinreichung: 4.2.2014, Annahme: 12.11.2014
Anpassungskapazität von 50 Arten in Deutschland
Fig. 1:
Habitat use in the 50 high-risk animal species studied. Note that some species use more
than one type of habitat. As a result the sum of the species listed per habitat exceeds the
total number of investigated species.
del in Deutschland näher zu untersuchen.
Diese Arten deckten eine breite Spanne
von taxonomischen Gruppen und geographischen Verbreitungsschwerpunkten
ab. Wir verfolgten einen vergleichenden
Ansatz der sowohl empirische Studien als
auch Literaturrecherchen umfasste. Als
Grundlage dienten regionale Klimaszenarien für Deutschland, die von einer Zunahme der mittleren Jahrestemperaturen,
von trockeneren Sommer- aber feuchteren Winterhalbjahren und einer Zunahme
von Extremereignissen (Dürren, Überschwemmungen) ausgehen (nach Emissionsszenario A1B; BMU 2007; BMU 2008;
Walkenhorst u. Stock 2009). Basierend
auf den Ergebnissen zur Anpassungsfähigkeit der 50 untersuchten Arten an die
zu erwartenden Klimaveränderungen
wurden gezielte Schutzempfehlungen
für den Erhalt dieser für den deutschen
Naturschutz prioritären Arten abgeleitet
(für Details siehe Kerth et al. 2014).
2 Material und Methoden
Rabitsch et al. (2010) erstellten im Auftrag
des Bundesamtes für Naturschutz (BfN)
eine Liste von etwa 500 Tierarten, die eine hohe Relevanz für den Naturschutz
in Deutschland besitzen und durch den
Klimawandel potenziell gefährdet sind.
Anschließend schätzten sie für jede dieser Arten ein, wie stark sie durch den
Klimawandel gefährdet sind. Genauere
Untersuchungen zur Anpassungsfähigkeit (PEM-Optionen) der einzelnen Arten
an den Klimawandel waren jedoch nicht
18
das Ziel dieser Studie. Daher wählten wir
aus der Liste der 500 Tierarten von Ra
bitsch et al. (2010) 50 Arten mit potenziell
hohem Aussterberisiko gegenüber dem
Klimawandel (im folgenden Hochrisiko-Arten genannt) für eine vertiefende
Literaturstudie zur Anpassungsfähigkeit
an den Klimawandel in Deutschland
aus. Wir berücksichtigten dabei nur sich
derzeit in Deutschland reproduzierende
Arten, die nach unserer Einschätzung
einem hohen Risiko einer erheblichen
Beeinträchtigung durch den Klimawandel unterliegen. Bereits in Deutschland
ausgestorbene Arten sowie Arten, die in
Deutschland nur auf dem Zug oder als
Sommer-/Winter-Gäste auftreten, fanden keine Berücksichtigung. Weiterhin
wurden Vögel von uns nicht berücksichtigt, da diese in einem gesonderten Projekt des BfN bearbeitet werden. Zudem
sollten für die von uns ausgewählten 50
Arten, soweit möglich, ausreichend viele
Literaturdaten für eine Bewertung ihrer Anpassungskapazitäten vorhanden
sein. Weiterhin sollte für einen Teil der
50 Arten eine empirische Bearbeitung
möglich sein, um bei diesen Arten die
Anpassungskapazitäten im Labor und/
oder Freiland vertiefend untersuchen zu
können.
Zur Bewertung der Empfindlichkeit
gegenüber dem Klimawandel verwendeten wir fünf der ursprünglichen acht
Kriterien von Rabitsch et al. (2010), auf
welchen die Einstufungen der Arten nach
Risikoklassen gegenüber dem Klimawandel beruhten. Eine statistische Untersuchung der acht Kriterien von Rabitsch
3Ergebnisse
Habitatnutzung: Von den 50 identifizierten Hochrisiko-Tierarten leben 38 %
(19 Arten) zumindest während eines Teils
ihrer Entwicklung im Wasser. Viele der
permanent im Wasser lebenden Arten,
wie die 4 untersuchten Fischarten und
5 der 8 bearbeiteten Molluskenarten, benötigen kühle, sauerstoffreiche Gewässer.
Bei den ausschließlich an Land lebenden
31 Arten, wie z. B. den Tag- und Nachtfaltern, ist die starke Bindung an Feuchtwiesen und insbesondere Moore (insgesamt
22 Arten), auffällig. Daneben besiedeln
14 der untersuchten terrestrischen Arten urwaldartige, feuchte und/oder an
Totholz reiche Wälder (s. Tab., S. 20 – 21
und Abb. 1).
Gefährdungsmechanismen: Nur bei
knapp einem Drittel (15) der Arten fanden sich Hinweise auf eine geringe Toleranz gegenüber moderat erhöhten Temperaturen und damit auf eine unmittelbare, direkte Gefährdung durch höhere
Temperaturen in Folge des Klimawandels
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© 2015 W. Kohlhammer, Stuttgart
Abb. 1: Habitatnutzung der untersuchten 50 Hochrisiko-Tierarten. Es ist zu beachten, dass manche Arten mehr als einen Habitattyp nutzen und daher
die Summe der Zahl der Arten pro Habitattyp die Gesamtanzahl untersuchter Arten übersteigt.
et al. (2010) ergab, dass viele untereinander signifikant korreliert waren (Kerth
et al. 2014). Als Bewertungskriterien zur
Auswahl der 50 Arten verwendeten wir
schließlich „Ökologische Amplitude“,
„Dispersionsfähigkeit“, „Klimawandel-
sensible Zone“ (z. B. Höhenlagen), „Vermehrungsrate“ und „Rote-Liste-Status“,
da diese fünf Kriterien am wenigsten
untereinander korrelierten. Für eine detaillierte Beschreibung der Gewichtung
der fünf genannten Kriterien sowie der
zusätzlich erfolgten taxonomischen Balancierung der Liste verweisen wir auf
Kerth et al. (2014). Die resultierende Liste umfasst 1 Heuschrecken- und 1 Spinnen-Art sowie 3 Amphibien-, 4 Fisch-,
7 Käfer-, 2 Krebs-, 4 Libellen-, 8 Mollusken-, 8 Nachtfalter-, 5 Säuger und 7 Tagfalter-Arten (s. Tab., S. 20 – 21).
Für jede dieser 50 von uns nach den fünf
genannten Kriterien definierten Hochrisiko-Arten erstellten wir, basierend auf
einer umfassenden Literaturrecherche,
einen detaillierten Artensteckbrief. Dabei analysierten wir die Biologie der jeweiligen Art (insbesondere ihre Lebensraumansprüche und Habitatnutzung da
diese für eventuelle Schutzmaßnahmen
von besonderer Bedeutung sind). Wir
bewerteten zudem die Gefährdungsmechanismen, die durch den Klimawandel
zu erwarten sind und die Fähigkeit der
Arten auf den Klimawandel zu reagieren
(„PEM-Optionen“). Basierend auf den so
erzielten Ergebnissen erstellten wir spezifische Schutzempfehlungen. Für einige
der Arten wurden zudem ergänzende
empirische Studien durchgeführt (für
Details siehe Kerth et al. 2014).
Anpassungskapazität von 50 Arten in Deutschland
Abb. 2: Gefährdung durch direkte und indirekte Folgen des Klimawandels bei den untersuchten 50 Hochrisiko-Tierarten. Es ist zu beachten, dass manche Arten mehr
als einer Gefährdung unterliegen und daher die Summe der Zahl der Arten pro
Gefährdungsursache die Gesamtanzahl untersuchter Arten übersteigt.
Fig. 2: Direct and indirect threats from climate change of the 50 high-risk animal species studied.
Because some species are subject to more than one threat, the sum of the species listed
per threat exceeds the total number of investigated species.
lage zur genetischen Struktur von Populationen konnte das allerdings nur für 17
Arten mit einiger Sicherheit angenommen werden (Abb. 3 b; z. B. Bernard u.
Schmitt 2010). Mindestens 32 der 50 untersuchten Arten, insbesondere viele Wirbellose wie die meisten Schnecken und
einige Nachfalterarten, sind auf Grund
ihrer Morphologie und/oder spezialisierten Lebensweise sehr ausbreitungsschwach (Abb. 3 c). Somit muss bei diesen
Arten davon ausgegangen werden, dass
sie auf schlechtere Bedingungen in ihren
derzeitigen Lebensräumen nicht mit Abwanderung und Neuansiedlung andernorts reagieren können.
4Diskussion
Aus unserer Literaturrecherche wurde
ersichtlich, dass für viele der 50 Hochrisiko-Arten noch große Lücken im Kenntnisstand über ihre Anpassungskapazität
an den Klimawandel bestehen. Auch unsere begleitenden empirischen Studien,
in denen wir unter natürlichen Bedingungen sowie im Labor die Anpassungsfähigkeiten ausgewählter Tierarten an
erhöhte Temperaturen und Trockenheit
untersuchten (für Details siehe Kerth
et al. 2014), zeigten, dass weiterer Forschungsbedarf selbst für vergleichsweise
gut bekannte Arten besteht. Trotz dieser
Kenntnislücken zeichneten sich in unseren Analysen einige auffällige Tendenzen
ab.
Viele der von uns untersuchten Arten
haben in Deutschland nur noch sehr kleine Populationsgrößen. Damit ist ihr evo-
— 90. Jahrgang (2015) — Heft 1
lutionäres Potenzial auf den Klimawandel zu reagieren einschränkt (Quintero
u. Wiens 2013). Zudem unterliegen kleine Populationen einer hohen Gefährdung
durch stochastische Ereignisse wie etwa
lokalen Katastrophen (Primack 2010). Dazu zählen auch extreme Wetterereignisse,
die in Folge des Klimawandels häufiger
auftreten werden (Meehl u. Tebaldi 2004;
Diffenbaugh et al. 2005). Des Weiteren ist
bei kleinen und isolierten Populationen
von Arten, die ein geringes Ausbreitungspotenzial besitzen, eine Wiederbesiedlung selbst von geeigneten Lebensräumen sehr unwahrscheinlich. Insgesamt
muss daher befürchtet werden, dass die
meisten der von uns untersuchten Hochrisiko-Arten ein sehr hohes Aussterberisiko in Deutschland aufweisen, wenn der
Klimawandel die Bedingungen in ihren
derzeitigen Lebensräumen verschlechtert.
Weiterhin bestätigte unsere Literaturrecherche, dass für viele der von uns
untersuchten Arten nicht zu erwarten
ist, dass sie nördlichere bzw. höher gelegene Habitate erreichen können. Diese
Habitate könnten sich im Zuge des Klimawandels als geeignete Lebensräume
herausstellen (vergleiche Rabitsch et al.
2010; Dawson et al. 2011). Da durch den
Menschen durchgeführte Umsiedlungen,
z. B. auf Grund fehlender lokaler Anpassungen, häufig ebenfalls problematisch
sind (Ricciardi u. Simberloff 2009; Dawson
et al. 2011) folgt für den Naturschutz in
Deutschland, dass die meisten Hochrisiko-Arten vor Ort, also innerhalb ihrer
derzeitig besiedelten Habitate, vor den
negativen Folgen des Klimawandels
19
© 2015 W. Kohlhammer, Stuttgart
(Abb. 2). Es ist auffällig, dass unter den
15 stark temperatursensitiven Arten ganz
oder teilweise im Wasser lebende Arten
(12 von 19), im Vergleich zu rein terrestrisch lebenden Arten (3 von 31), signifikant überrepräsentiert waren (Exakter
Test von Fisher: p = 0,0001). Eine höhere
Artenzahl (33) erscheint dagegen auf
Grund lokal und/oder zeitlich verringerter Niederschläge und dadurch drohender Austrocknung ihrer Habitate direkt
gefährdet zu sein (s. Tab., S. 20 – 21).
Für fast alle Arten fanden wir zudem
Hinweise auf eine Gefährdung durch indirekte Folgen des Klimawandels. Dies
beinhaltet einen verstärkten Verlust und/
oder eine zunehmende Degradation ihres
Habitats (Abb. 2). Dazu trägt auch eine
verstärkte Nutzung von Offenland und
Wäldern durch den stark gestiegenen
Anbau von Energiepflanzen bzw. die Gewinnung von Energieholz bei (Fargione
et al. 2009; Fletscher et al. 2011). Indirekte
Gefährdungen durch den Klimawandel
schließen auch Veränderungen von Lebensgemeinschaften mit ein. Diese beinhalten den Verlust von Wirtspflanzen/
Nahrung infolge von erhöhten Temperaturen oder verringerten Niederschlägen,
etwa bei herbivoren Tag- und Nachtfaltern (insgesamt 15 Arten; Abb. 2). Ebenfalls zu nennen sind in diesem Zusammenhang die verstärkte Konkurrenz
durch sich in Folge des Klimawandels
ausbreitende Arten (z. B. der Feldhase,
der in Lebensräume des Alpenschneehasens einwandert; Suhling u. Suhling
2013) sowie eine erhöhte Wahrscheinlichkeit der Hybridisierung (Abb. 2).
PEM-Optionen: Die Abschätzung der
Anpassungskapazität an den Klimawandel bei den Hochrisiko-Arten war dadurch erschwert, dass für viele der untersuchten Arten der Kenntnisstand zu
ihren PEM-Optionen und selbst zur aktuellen Verbreitung in Deutschland gering
ist – trotz unserer Vorauswahl die das
Vorhandensein von Literatur mit berücksichtigte (Abb. 3 a – c, S. 22). Etwa zwei
Drittel der 33 Arten, bei denen die Plastizität anhand von Literaturdaten zum Verhalten und physiologischen Reaktionen
einigermaßen belastbar abgeschätzt werden konnte, besitzen das Potenzial bis zu
einem gewissen Grad plastisch auf erhöhte Temperaturen oder verringerte Niederschläge mit Verhaltensanpassungen und
physiologischen Reaktionen reagieren
zu können (Abb. 3 a; vergleiche Kearney
et al. 2009). Die Mehrzahl (36) der untersuchten Hochrisiko-Arten leben bei uns
bereits jetzt in sehr kleinen und in der
Regel von einander isolierten Reliktpopulationen. Daher ist von einer starken
Einschränkung des Evolutionspotenzials
dieser Arten auf Grund einer vermutlich
geringen genetischen Variabilität auszugehen. Auf Grund der schlechten Daten-
Anpassungskapazität von 50 Arten in Deutschland
Tab.:
Überblick über die 50 untersuchten Tierarten. Für jede Art werden Lebensraumansprüche, Gefährdungsursachen in Bezug auf den Klimawandel, die PEM-Optionen und mögliche Schutzmaßnahmen angegeben.
Tab.: List of the 50 animal species studied. For each species habitat requirements, risks from climate change, PEM options, and possible management options are given.
Lebensraumansprüche
Land
Barbastella barbastellus (Mopsfledermaus)
x
Capra ibex (Alpensteinbock)
x
amphibisch
Feuchtwiese
Moor
Wald
sonstige
Biotope
Austrocknung der
Habitate
x
x
x
x
x
Coregonus fontane (Stechlin-Maräne)
x
Cottus gobio (Groppe)
Lepus timidus (Alpenschneehase)
x
Myotis bechsteinii (Bechsteinfledermaus)
x
Salmo salar (Atlantischer Lachs)
Sicista betulina (Waldbirkenmaus)
Wasser
x
x
x
x
x
x
Thymallus thymallus (Äsche)
x
x
x
Boloria titania (Natterwurz-Perlmutterfalter)
x
x
x
Carcharodus floccifera (Heilziest-Dickkopffalter)
x
x
x
Euphydryas aurinia (Goldener Scheckenfalter)
x
Lycaena helle (Blauschillernder Feuerfalter)
x
x
Maculinea nausithous (Dunkler Wiesenknopf-Ameisenbläuling)
x
x
Maculinea teleius (Heller Wiesenknopf-Ameisenbläuling)
x
x
Parnassius mnemosyne (Schwarzer Apollo)
x
Bryodemella tuberculata (Gefleckte Schnarrschrecke)
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Astacus astacus (Edelkrebs)
x
Austropotamobius torrentium (Steinkrebs)
x
x
x
x
x
x
Mycula mossakowskii
x
Alcis jubata (Bartflechten-Rindenspanner)
x
Cleorodes lichenaria (Grüner Flechten-Rindenspanner)
x
Eucarta amethystina (Amethysteule)
x
Chariaspilates formosaria (Moorwiesen-Striemenspanner)
x
x
x
Coronarta cordigera (Moorbunteule)
x
x
x
Carsia sororiata (Moosbeerenspanner)
x
x
x
Lithophane lamda (Gagelstrauch-Moor-Holzeule)
x
x
x
Orgyia antiquoides (Heidebürstenspinner)
x
x
x
x
Nehalennia speciosa (Zwerglibelle)
x
Aeshna caerulea (Alpen-Mosaikjungfer)
x
Aeshna subarctica (Hochmoor-Mosaikjungfer)
x
Somatochlora alpestris (Alpen-Smaragdlibelle)
x
Salamandra atra (Alpensalamander)
Bombina variegata (Gelbbauchunke)
x
Rana arvalis (Moorfrosch)
x
Assiminea grayana (Marschschnecke)
x
Cochlodina costata franconica (Fränkische Berg-Schließmundschnecke)
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Theodoxus transversalis (Gebänderte Kahnschnecke)
x
Unio crassus (Gemeine Flussmuschel)
x
x
x
x
x
x
Gyraulus acronicus (Verborgenes Posthörnchen)
Vertigo geyeri (Vierzähnige Windelschnecke)
x
x
Bythinella compressa (Röhn-Quellschnecke)
x
x
x
x
x
x
Margaritifera margaritifera (Flussperlmuschel)
x
x
x
Aesalus scarabaeoides (Kurzschröter)
x
Carabus menetriesi pacholei (Hochmoorlaufkäfer)
x
x
x
x
x
Carabus variolosus nodulosus (Schwarzer Grubenlaufkäfer)
x
x
x
x
x
x
x
x
Cucujus cinnaberinus (Scharlachkäfer)
x
Dicerca furcata (Großer Birken-Prachtkäfer)
x
x
x
Limoniscus violaceus (Veilchenblaue Wurzelhals-Schnellkäfer)
x
x
x
Stephanopachys substriatus (Gestreifelter Bergwald-Bohrkäfer)
x
x
Summe
20
31
x
11
8
9
17
14
13
15
33
— 90. Jahrgang (2015) — Heft 1
© 2015 W. Kohlhammer, Stuttgart
Artname
Gefährdung
Direkter
Temperatur
einfluss
Anpassungskapazität von 50 Arten in Deutschland
Farbcodierung:
= unbekannt;
= gering;
= mittel;
= hoch
Gefährdung
kleine/isolierte
Relikt-
Populationen
Problem Wirtspflanze/
Tier/Nahrung
PEM-Optionien
Problem
Konkurrenz/
Hybridisierung
Plastizität
Evolution
Schutzmaßnahmen
Mobilität
Strukturvielfalt/
Mikroklima
Wasserhaushalt
Vernetzung/
Meta
population
Besatz/
Transplan
tation
x
x
x
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x
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x
36
15
3
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41
x
x
33
23
7
21
© 2015 W. Kohlhammer, Stuttgart
x
x
a
b
c
Abb. 3: PEM-Optionen bei den 50 untersuchten Hochrisiko-Tier
arten im Hinblick auf
den Klimawandel. a) Plastizität, b) Evolution und c) Mobilität. Angeben wird der
Grad der Fähigkeit zu reagieren (hoch, mittel, gering); bzw. bei wie vielen Arten
die jeweilige Kapazität unbekannt ist.
Fig. 3:
22
PEM options for the 50 high-risk animal species studied to react to climate change;
a) plasticity, b) evolution and c) mobility (dispersal ability). Given is the capacity of the species to react and for how many species the respective data were unavailable, respectively.
Percentage of species with a high (green), medium (yellow), or low (red) ability to react;
percentage of species for which those options have not yet been investigated (purple).
geschützt werden müssen (Kerth et al.
2014).
Die Ergebnisse unserer Literaturrecherche – wie auch unserer empirischen
Studien (für Details siehe Kerth et al.
2014) – legen nahe, dass im Gegensatz zu
der meist geringen Ausbreitungsfähigkeit
und einem geringen Evolutionspotenzial, mangelnde phänotypische Plastizität
nicht das Kernproblem für die meisten
Hochrisiko-Arten darstellt (Kerth et al.
2014). Ziel des Naturschutzes muss daher die Optimierung der Habitate sein,
so dass die Hochrisiko-Arten ihre plastischen Möglichkeiten in ihren derzeitigen
Lebensräumen auch tatsächlich realisieren können. Dies bedeutet insbesondere,
dass über Pflegemaßnahmen erreicht
werden muss, dass auch ausbreitungsschwache Arten geeignete Mikrohabitate
(z. B. beschattete Nordhänge oder vegetationsreiche Gewässer) innerhalb ihrer
derzeitigen Habitate aufsuchen können
und dort die für sie nötigen Ressourcen
in ausreichender Menge vorfinden (vgl.
Dawson et al. 2011; Scheffers et al. 2014).
Unsere Analysen legen weiterhin nahe, dass die untersuchten Arten vermutlich häufig sehr spezifische Reaktionen
auf die direkten und indirekten Folgen
des Klimawandels zeigen werden (vgl.
Blaustein et al. 2010). In vielen Fällen
sind daher artspezifisch unterschiedliche
Naturschutzmaßnahmen erforderlich,
wie etwa ein gestaffeltes Mahdverfahren
von Wiesen, in denen der Blauschillernde Feuerfalter Lycaena helle vorkommt
(Kerth et al. 2014). Trotzdem konnten wir
wichtige Habitate und Habitatstrukturen
bestätigen, die generell eines besonderen
Schutzes bedürfen (vgl. Rabitsch et al.
2010). Dazu zählen insbesondere Moore, Quellen und kühle, sauerstoffreiche
Fließgewässer (über zwei Drittel der
untersuchten Arten sind auf diese Habitattypen angewiesen; Abb. 1, S. 18)
sowie strukturreiche Laubwälder mit einem hohen Anteil an Totholz (etwa 20 %
der untersuchten Arten; Abb. 1, S. 18).
Weiterhin erscheint Grünland als besonders gefährdet. Dies gilt insbesondere
für feuchte Standorte, wo sommerliche
Austrocknung als direkte Folge des Klimawandels zusätzlich zur Zerstörung
durch den Anbau von Energiepflanzen
als indirekte Folge des Klimawandels
droht (Fargione et al. 2009; Fletscher
et al. 2011). Sowohl direkte (z. B. Sensibilität gegenüber erhöhter Temperatur)
als auch indirekte Gefährdungsfaktoren
(z. B. Habitatverlust nach Umwandlung
von Grünland) können Populationen
von Hochrisikoarten in kurzer Zeit zum
Aussterben bringen (z. B. Corn 2005;
Hassall u. Thompson 2008). Daher müssen direkte und indirekte Folgen im Zuge
von Schutzmaßnahmen gleichermaßen
berücksichtigt werden.
— 90. Jahrgang (2015) — Heft 1
© 2015 W. Kohlhammer, Stuttgart
Anpassungskapazität von 50 Arten in Deutschland
Anpassungskapazität von 50 Arten in Deutschland
5Fazit
Für fast alle Hochrisiko-Arten gilt, dass
innerhalb bestehender oder neu auszuweisender geschützter Gebiete möglichst
vielfältige, mikroklimatisch unterschiedliche Kleinsthabitate erhalten bzw. geschaffen werden sollten, um den Organismen die Wahl zwischen unterschiedlich kühlen und feuchten Standorten
zu bieten. In kleineren Schutzgebieten
kann dies über Habitatpflege geschehen, w
ährend in Großschutzgebieten
der Erhalt vorhandener Habitat-Vielfalt
und das Ermöglichen einer Habitat-
Dynamik, die mikroklimatisch unterschiedliche Strukturen natürlicherweise
schafft, von besonderer Bedeutung sind.
Zudem ist auf eine Vernetzung der Vorkommen auf Populationsebene (Metapopulationen) zu achten, indem ein lokales
oder regionales Netz von erreichbaren
Schutzgebieten aufgebaut wird (je nach
Mobilität der Arten; Rybicki u. Hanski
2013). Für alle Arten gilt, dass der Fokus
der Schutzmaßnahmen auf langfristig
überlebensfähigen Populationen liegen
sollte, soweit diese in Deutschland noch
vorhanden sind.
Blaustein, A. R.; Walls, S. C.; Bancroft, B.
A.; Lawler, J. J.; Searle, C. L. u. Gervasi, S. S.
(2010): Direct and indirect effects of climate change
on amphibian populations. Diversity 2: 281 – 313.
BMU/Bundesministerium für Umwelt,
Naturschutz und Reaktorsicherheit (2007):
Nationale Strategie zur biologischen Vielfalt. Berlin. 179 S.
BMU/Bundesministerium für Umwelt,
Naturschutz und Reaktorsicherheit (2008):
Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel. Berlin. 78 S.
Corn, P. S. (2005): Climate change and amphibians. Animal Biodiversity and Conservation 28:
59 – 67.
Dawson, T. P.; Jackson, S. T.; House, J. I.; Prentice, I. C. u. Mace, G. M. (2011): Beyond predictions: biodiversity conservation in a changing
climate. Science 332: 53 – 58.
Bernard, R. u. Schmitt, T. (2010): Genetic poverty of an extremely specialized wetland species, Nehalennia speciosa: implications for conservation (Odonata: Coenagrionidae). Bulletin of
Entomological Research 100: 405 – 413.
Phillimore, A. B.; Hadfield, J. D.; Jones, O. R.
u. Smithers, R. J. (2010): Differences in spawning
date between populations of common frog reveal
local adaptation. Proceedings of the National
Academy of Sciences, USA 107: 8 292 – 8 297.
Primack, R. B. (2010) Essentials of Conservation
Biology. Sinauer Associates, Inc. Sunderland,
USA.
Quintero, I. u. Wiens, J. J. (2013): Rates of projected climate change dramatically exceed past rates
of climatic niche evolution among vertebrate species. Ecology Letters 16: 1 095 – 1 103.
Rabitsch, W.; Winter, M.; Kühn, E.; Götzl,
M.; Essel, F. u. Gruttke, H. (2010): Auswirkung
des rezenten Klimawandels auf die Fauna von
Deutschland. Naturschutz und Biologische Vielfalt 98: 265 S.
Diffenbaugh, N. S.; Pal, J. S.; Trapp, R. J. u.
Giorgi, F. (2005): Fine-scale processes regulate
the response of extreme events to global climate
change. Proceedings of the National Academy
of Sciences of the United States of America 102:
15 774 – 15 778.
Relyea, R. (2002): Costs of phenotypic plasticity.
The American Naturalist 159: 272 – 282.
Fargione, J. E.; Cooper, T. R.; Flaspohler, D.
J.; Hill, J.; Lehman, C.; Tilman, D.; McCoy, T.;
McLeod, S.; Nelson, E. J. u. Oberhauser, K. S.
(2009): Bioenergy and Wildlife: Threats and Opportunities for Grassland Conservation. BioScience 59: 767 – 777.
Rybicki, J. u. Hanski, I. (2013): Species-area relationships and extinctions caused by habitat loss
and fragmentation. Ecology Letters Special Issue:
Ecological Effects of Environmental Change 16:
27 – 38.
Fischer, K.; Dierks, A.; Franke, K.; Geister, T.
L.; Liszka, M.; Winter, S. u. Pflicke C. (2010):
Environmental effects on temperature stress resistance in the tropical butterfly Bicyclus anynana.
PLoS One 5 (12): e15 284.
Fletcher JR, R. J.; Robertson, B. A.; Evans, J.;
Doran, P. J.; Alavalapati, J. R. R. u. Schemske,
D. W. (2011): Biodiversity conservation in the era
of biofuels: risks and opportunities. Frontiers in
Ecology and the Environment 9: 161 – 168.
Grashof-Bokdam, C. J. u. Langevelde, F. (2005):
Green veining: Landscape determinants of biodiversity in European agricultural landscapes. Landscape Ecology 20: 417 – 439.
Hassall, C. u. Thompson, D. J. (2008): The effects of environmental warming on Odonata: a
review. Internationaol Journal of Odonatology 11:
131 – 153.
Kearney, M.; Shine, R. u. Porter, W. P. (2009):
The potential for behavioral thermoregulation
to buffer ‚cold-blooded animals‘ against climate
warming. Proceedings of the National Academy
of Sciences, USA 106: 3 835 – 3 840.
Kerth, G.; Blüthgen, N.; Dittrich, C.;
Dworschak, K.; Fischer, K.; Fleischer, T.;
Heidinger, I.; Limberg, J.; Obermaier, E.;
Rödel, M. O. u. Nehring, S. (2014): Anpassungskapazität naturschtzfachlich wichtiger Tierarten
an den Klimawandel. Naturschutz und Biolo
gische Vielfalt 139. 518 S.
Meehl, G. A. u. Tebaldi, C. (2004): More intense,
more frequent, and longer lasting heat waves in
the 21st century. Science 305: 994 – 997.
6Literatur
Reviews of Ecology, Evolution and Systematics
37: 637 – 669.
Parr, A. (2010): Monitoring of Odonata in Britain
and possible insights into climate change. BioRisk
5: 127 – 139.
Parmesan, C. (2006): Ecological and evolutionary responses to recent climate change. Annual
— 90. Jahrgang (2015) — Heft 1
Ricciardi, A. u. Simberloff, D. (2009): Assisted
colonization is not a viable conservation strategy.
Trends in Ecology and Evolution 24: 248 – 253.
Scheffers, B. R.; Edwards, D. P.; Diesmos, A.;
Williams, S. E. u. Evans, T. A. (2014): Microhabitats reduce animal‘s exposure to climate extremes.
Global Change Biology 20: 495 – 503.
Suhling, I. u. Suhling, F. (2013): Thermal adaptation affects interactions between a range-expanding and a native odonate species. Freshwater
Biology 58: 705 – 714.
Suhonen, J.; Hilli-Lukkarinen, M.; Korkeamaki, E.; Kuitunen, M.; Kullas, J.; Penttinen, J. u. Salmela, J. (2010): Local extinction of
dragonfly and damselfly populations in low- and
high-quality habitat patches. Conservation Biology 24: 1 148 – 1 153.
Thomas, C. D.; Cameron, A.; Green, R. E.; Bakkenes, M.; Beaumont, L. J.; Collingham, Y. C.;
Erasmus, B. F. N.; De Siqueira, M. F.; Grainger,
A.; Hannah, L.; Hughes, L.; Huntley, B.; Van
Jaarsveld, A. S.; Midgley, G. F.; Miles, L.; Ortega-Huerta, M. A.; Townsend Peterson, A.;
Philips, O. L. u. Williams, S. E. (2004): Extinction
risk from climate change. Nature 427: 145 – 148.
Walkenhorst O. u. Stock M. (2009): Regionale
Klimaszenarien für Deutschland – Eine Leseanleitung. E-Paper der ARL Nr. 6. Hannover.
Dank
Wir danken folgenden Personen, die uns
bei der Einschätzung der Anpassungskapazität der untersuchten Arten beraten haben: Dr. Heinz Bussler, Prof. Dr.
Konrad Fiedler, Daniela Fleischmann,
Dr. Martin Haase, Jens Kulbe, Ernst Lohberger, Prof. Dr. Andreas Martens, Daniel
Masur, Markus Melber, Dr. Jörg Müller,
Dr. Stefan Müller-Kröhling, Wolfgang
A. Nässig, Prof. Dr. Michael Reich, Dr.
23
© 2015 W. Kohlhammer, Stuttgart
Das Ziel sollte sein, für die Hochrisiko-
Arten optimale Bedingungen in ihren
derzeitigen Lebensräumen in Deutschland zu schaffen, damit zusätzlicher
Stress in Folge des Klimawandels ertragen werden kann. Neben klassischer
Habitatpflege sind dabei Maßnahmen zu
nennen, die den Wasserhaushalt optimieren (z. B. Wiedervernässung) und strukturreiche Habitate (z. B. Säume im Offenland und an Gewässern) schaffen. Diese
ziehen ein diverses Mikroklima nach sich
(Grashof-Bokdam u. Langevelde 2005).
Zudem sollten kühlere Teillebensräu
me gezielt erhalten werden, z. B. indem
darauf geachtet wird, dass geschlossene
Waldbereiche nicht durch Forststraßen
und Hiebmaßnahmen ihr feucht-kühleres
Waldinnenklima einbüßen. Wir schätzen,
dass 41 der 50 untersuchten Arten von
Maßnahmen zur Habitatrestaurierung
und -diversifizierung profitieren würden
(s. Tab., S. 20 – 21). Dies kann z. B. auch
die spezifische Uferbepflanzung eines
Gewässers oder die Anreicherung von
Totholz in unterschiedlich stark besonnten Waldgebieten bedeuten (Kerth et al.
2014).
Anpassungskapazität von 50 Arten in Deutschland
Hans-Bert Schikora und Dr. Peer Schnitter. Zudem danken wir zwei anonymen
Gutachtern für ihre wertvollen Hinweise.
Die Datenaufnahmen und Auswertungen
wurden vom Bundesamt für Naturschutz
mit Mitteln des Bundesministeriums für
Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit unterstützt (Forschung u. Entwicklungsvorhaben FKZ 3511 86 0200).
Prof. Dr. Gerald Kerth
• Korrespondierender Autor •
Zoologisches Institut und Museum
Universität Greifswald
Johann-Sebastian-Bach-Straße 11/12
17489 Greifswald
E-Mail: [email protected]
Gerald Kerth ist seit 2010
Professor für Angewandte
Zoologie und Naturschutz
am Zoologischen Institut
und Museum der Universität Greifswald. Er untersucht seit über 25 Jahren
einheimische Fledermäuse
und engagiert sich für deren Schutz. Die Arbeitsgruppe von Gerald
Kerth integriert in ihrer Forschung Fragestellungen und Methoden aus der Naturschutzbiologie, der Verhaltensökologie, der Populationsgenetik und der Evolutionsbiologie.
Dabei kombinieren sie moderne Freilandmethoden (z. B. automatische Erfassung von
Transponder-markierten Tieren, Thermographie, Infrarot-Videoüberwachung) mit molekulargenetischen Techniken (Mikrosatelliten-Analyse, DNA-Sequenzierung) und komparativen Analysen. Ein wichtiger Teil dieser
Forschung steht in direktem Bezug zur Frage
nach der Entstehung und dem Erhalt genetischer und ökologischer Diversität und findet Anwendung in der Naturschutzplanung
(z. B. Ausweisung und Monitoring von
FFH-Gebieten).
Kai Dworschak
Technische Universität Darmstadt
Ecological Networks, Biologie
Schnittspahnstraße 3
64287 Darmstadt
Carolin Dittrich
Museum für Naturkunde Berlin
Leibniz-Institut für Evolutions- und
Biodiversitätsforschung
Invalidenstraße 43
10115 Berlin
Dr. Mark-Oliver Rödel
Museum für Naturkunde Berlin
Leibniz-Institut für Evolutions- und
Biodiversitätsforschung
Invalidenstraße 43
10115 Berlin
Dr. Elisabeth Obermaier
Ökologisch-Botanischer Garten
Universität Bayreuth
Universitätsstraße 30
95440 Bayreuth
Anzeigen
Prof. Dr. Klaus Fischer
Zoologisches Institut und Museum
Universität Greifswald
Johann-Sebastian-Bach-Straße 11/12
17489 Greifswald
Johannes Limberg
Zoologisches Institut und Museum
Universität Greifswald
Johann-Sebastian-Bach-Straße 11/12
17489 Greifswald
Prof. Dr. Nico Blüthgen
Technische Universität Darmstadt
Ecological Networks, Biologie
Schnittspahnstraße 3
64287 Darmstadt
24
— 90. Jahrgang (2015) — Heft 1
© 2015 W. Kohlhammer, Stuttgart
Toni Fleischer
Zoologisches Institut und Museum
Universität Greifswald
Johann-Sebastian-Bach-Straße 11/12
17489 Greifswald

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