Zusammenhänge zwischen Klimaerwärmung und Lebensraumfragmentierung entschlüsseln
Der Klimawandel und die Fragmentierung natürlicher Lebensräume stellen heute zwei der größten Bedrohungen für die biologische Vielfalt dar. Doch trotz zahlreicher Forschungsarbeiten zu diesen Auswirkungen besteht noch immer eine grundlegende Wissenslücke darin, ihre kombinierten Auswirkungen zu verstehen und vorherzusagen. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts FRAGCLIM stellte ein Forschungsteam unter der Leitung von José Montoya (Website auf Französisch), Forschungsdirektor am Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) in Frankreich, eine neue Theorie zu den ökologischen Folgen dieser globalen Bedrohungen für komplexe biologische Gemeinschaften auf, die sie in einer Versuchsreihe testeten. „Unsere neue Theorie hilft bei der Vorhersage der Auswirkungen von Erwärmung und Fragmentierung auf artenübergreifende Gemeinschaften und das Funktionieren von Ökosystemen“, sagt Montoya, Projektkoordinator von FRAGCLIM.
Eine neue Theorie aufstellen
Ziel des neuen durch FRAGCLIM erstellten theoretischen Rahmen ist es, die kombinierten Auswirkungen von Klimaerwärmung und Lebensraumfragmentierung auf die biologische Vielfalt, die Dynamik innerhalb einer Gemeinschaft und das Funktionieren von Ökosystemen vorherzusagen. Damit sind einfache und genaue Vorhersagen über die Auswirkungen der Erwärmung auf die Struktur und Stabilität von Lebensgemeinschaften möglich. Und es kann ermittelt werden, welche biologischen Parameter am empfindlichsten auf die Erwärmung reagieren. Zudem können unklare Versuchsergebnisse geprüft werden. Das Team entwickelte außerdem ein neues Nahrungssystemmodell, mit dem die Stabilität von Ökosystemen angesichts des Verlusts von Lebensräumen untersucht wird.
Prüfung in Versuchen
Einige der Vorhersagen gemäß dieser neuen Theorie wurden in einem Mesokosmos-Versuch – einem kontrollierten Versuch im Freien, der die Bedingungen in der natürlichen Welt nachahmen soll – und in einigen Laborversuchen überprüft. Im Labor untersuchte das Team in Brutkästen mit Temperaturen von 14 bis fast 40 Grad die Auswirkungen der Erwärmung auf die Interaktion und Dynamik zwischen verschiedenen Algenarten und dem Zooplankton, das sich von ihnen ernährt. Die Mesokosmen enthielten über 2 000 Liter Wasser, gefüllt mit einer komplexen Gemeinschaft von Phytoplankton und Zooplankton aus den umliegenden Seen. „Wir haben die Erwärmung und die Fragmentierung gesteuert, wodurch wir insgesamt 48 Mesokosmen hatten, die in drei Gruppen von vier Tanks unterteilt waren, die vier experimentellen Behandlungen entsprachen“, kommentiert Montoya. Die Versuche liefen drei Jahre lang, und die Forschenden maßen die Vielfalt und Abundanz von Arten und trophischen Ebenen – die Position von Organismen in einem Nahrungssystem – und führten tägliche Messungen einer Reihe von Ökosystemfunktionen, insbesondere der Kohlendioxidbindung und -freisetzung.
Ergebnisse und Zukunftsaussichten
Das Projektteam brachte eine Reihe neuer, manchmal kontraintuitiver potenzieller Ergebnisse zutage. „Ganz allgemein haben wir einen neuen konzeptionellen Rahmen erarbeitet, um die öko-evolutionären Folgen der Erwärmung und Fragmentierung von Lebensräumen und ihrer Interaktion auf artenübergreifende Systeme zu verstehen und vorherzusagen“, fügt Montoya hinzu. „Wir haben nachgewiesen, wie Erwärmung und Fragmentierung den Selektionsdruck sowie die Größe, Struktur und Vernetzung von Populationen, interagierenden Arten und komplexeren Gemeinschaften individuell verändern können. Aus dem Projekt gingen mehrere große Studien hervor. Eine in „PNAS“ im Jahr 2021 veröffentlichte Studie stellte einen Durchbruch auf dem Forschungsgebiet zu den Auswirkungen des Klimawandels auf die Bedeutung der biologischen Vielfalt für das Funktionieren von Ökosystemen dar, denn sie ergab, dass die biologische Vielfalt in stärker schwankenden Umgebungen für das Funktionieren von Ökosystemen wichtiger als in konstanten Umgebungen ist. In einer weiteren Veröffentlichung, die demnächst vorgelegt wird, werden die kombinierten Auswirkungen von Erwärmung und Fragmentierung auf Ökosysteme dargelegt. „Wir belegen, dass die Fragmentierung größere Auswirkungen auf die biologische Vielfalt des Phytoplanktons hat als die Erwärmung, womit die vorherrschende Meinung infrage gestellt wird“, sagt Montoya.
Schlüsselbegriffe
FRAGCLIM, Klimawandel, Fragmentierung von Lebensräumen, biologische Vielfalt, Kombination, Wirkung, Erwärmung, Ökosysteme
