Forschung

Die Zerstörung der naturnahen terrestrischen Biosphäre schreitet infolge der menschlichen Landnutzung und Ausbeutung rapide voran. Gebirgslebensräume galten dabei aufgrund ihrer schwierigen Erschließbarkeit, ihrer Standortsvielfalt und wegen ihrer weltweiten Verbreitung als die wichtigsten Rückzugsräume gefährdeter Arten. Der Klimawandel in Form eines ungebremsten von Menschen verursachten Temperaturanstiegs beeinflusst jedoch auch die Wildnisgebiete entlegener Hochgebirge. Für die Arten, die oberhalb der Waldstufe in der alpinen und nivalen Höhenstufe leben, entsteht damit eine neue Bedrohungskomponente, die aus folgenden Gründen zu ihrem Aussterben führen kann: (1) Typische Arten der Hochgebirge sind an kalte Bedingungen angepasst und verlieren ihre Habitate durch direkte Erwärmungseffekte oder durch konkurrierende Arten aus tieferen Lagen. (2) Hochgebirgsarten haben generell weitaus kleinere Verbreitungsgebiete als Arten der Tieflagen und es ist davon auszugehen, dass ausreichend kalte Rückzugsräume oft nur in sehr limitierten Flächen vorhanden sind, wo auch die erforderlichen Bodenbedingungen für eine Neubesiedlung zur Verfügung stehen. (3) In Gebirgen mit isolierten und kleinen alpinen Gebieten ist der Anteil von Lokalendemiten (das sind Arten, die nur innerhalb eines kleinen Gebiets vorkommen) oft besonders hoch, wodurch von einem sehr hohen Aussterberisiko auszugehen ist. Vor diesem Hintergrund entstand vor 25 Jahren ein internationales Forschungsnetzwerk, die „Global Observation Research Initiative in Alpine Environments“ (GLORIA) für ein Langzeit-Monitoring der Pflanzenarten der Hochgebirge. Das in Österreich initiierte Netzwerk von Dauerbeobachtungs-stationen in Gipfelzonen ist mittlerweile auf allen besiedelten Kontinenten aktiv. Die unter Beteiligung von über hundert Forschungsinstitutionen erhobenen Daten stehen nun erstmals für eine weltweite Datenauswertung für die Beantwortung der folgenden Forschungsfragen zur Verfügung: (I) Stehen Veränderungen der Artenzahlen und ihrer Zusammensetzung in Zusammenhang mit der regionalen Geschwindigkeit des Klimawandels? (II) Führte das zeitgleiche Auftreten von Erwärmung und erhöhtem Trockenstress zu einem erhöhten Verlust der Pflanzenvielfalt? (III) Sind kleinräumig verbreitete Arten der Hochgebirge überrepräsentiert bei den verschwindenden und weiträumig verbreitete bei den zunehmenden Arten? Im Projekt GLORIAGLO werden die Vegetationsdaten und Bodentemperaturen aus über hundert Studiengebieten der Gebirge der Erde kombiniert mit Fernerkundungsdaten zur Topographie und der saisonalen Änderung der grünen Vegetation und der Schneebedeckung sowie mit gerasterten Klima-Datenreihen und der weltweiten Verbreitung und ökologischen Nische der Arten. Damit soll das Ausmaß und die Geschwindigkeit von Biodiversitätsveränderungen in der alpinen Vegetation erstmals in einer weltweiten Dimension verglichen und in Bezug auf die wichtigsten ökologischen Einflussfaktoren analysiert und beurteilt werden.

In den letzten Jahren hat die Verwendung von terrestrische Laserscannern (TLS) und Airborne Laserscanning (ALS) zur Charakterisierung von Wäldern beträchtliche Fortschritte gemacht und kann sowohl zur Erfassung von Einzelbäumen und damit der Biomasse und Kohlenstoffspeicher als auch zum Monitoring von Veränderungen (Wachstum, Turnover) herangezogen werden. In immergrünen tropischen Wälder stehen solche Auswertung vor der Herausforderung, dass nicht in einem laublosen Zustand gemessen werden kann, was die Sicht auf Stämme und Äste beschränkt und damit die Berechnung von Stammgrößen erschwert. 2024 wurden in La Gamba, Costa Rica, in Primär-, Sekundärwälder und Wiederbewaldungsflächen mit gepflanzten Bäumen mit modernen TLS und ALS Systemen Datenerhebungen durchgeführt. Diese Daten sollen im Rahmen des Projektes ausgewertet werden. Zunächst müssen einzelne TLS-Scans verbunden und die Bäume segmentiert werden, im Weiteren soll diese Ergebnisse mit direkten Messungen der Bäume vor Ort überprüft, und soweit möglich das verwendete allometrische Modell zur Biomasseberechnung verbessert werden.

Die Auswirkungen des Klimawandels auf die alpine Vegetation, insbesondere die beschleunigte Ansammlung von Arten aus tieferen Lagen auf Berggipfeln, sind gut dokumentiert. Die zugrundeliegende Aufwärtsbewegung der alpinen Flora scheint mit Modellstudien übereinzustimmen, die im Zuge der Klimaerwärmung einen großen Lebensraumverlust und ein weit verbreitetes lokales bis regionales Aussterben von Arten in hohen Lagen vorhersagen. In den wenigen Fällen, in denen genügend Daten vorlagen, um das Ausmaß der bisher beobachteten Verschiebungen nach oben zu quantifizieren, schienen diese Verschiebungen jedoch viel schwächer zu sein als die angenommene Erwärmung, die sie verursacht. Eine mögliche Erklärung ist eine ausgeprägte Trägheit der Verbreitungsmuster, die zur Anhäufung einer so genannten Aussterbeschuld führt. Eine andere Erklärung ist die ausgeprägte mikrotopographische und die damit verbundene mikroklimatische Variabilität der Hochgebirgslandschaft, die die Arten wirksam gegen die Klimaerwärmung abpuffern könnte. Abgesehen von der räumlichen Verteilung werden die Vitalitätsraten von Pflanzen wahrscheinlich rasch auf ein sich änderndes Klima reagieren. Die Modellierung der räumlichen Verteilung und der zeitlichen Veränderung von Populationswachstumsraten (demographic dispersal modeling, DDM) ist daher eine Alternative zur herkömmlichen Verteilungsmodellierung (species distribution modeling, SDM), die weniger von potenziellen Ungleichgewichten zwischen Arten und Umweltbedingungen betroffen ist. Im Projekt REFINE-ALPS wollen wir den im Rahmen des vorherigen Projekts MICROCLIM gesammelten Datensatz erweitern, um sowohl SDMs als auch DDMs in der alpinen und nivalen Landschaft des zentralen Teils der Tiroler Alpen anzupassen und zu projizieren. Die Projektionen werden mit GLORIA Langzeit-Monitoringdaten abgeglichen.