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17.05.2018

Verlust von Biodiversität bei 1,5 statt 2°C Temperaturanstieg viel geringer

Anlass

Die Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5 °C hätte massiv weniger negative Auswirkungen auf die Biodiversität der Insekten, Pflanzen und Wirbeltiere als eine Begrenzung auf 2 °C. Bei einem Temperaturanstieg von ‚nur’ 1,5 °C statt 2,0 °C würden 66 Prozent weniger Insektenarten und je 50 Prozent weniger Pflanzen- bzw. Wirbeltierarten mindestens die Hälfte ihres Verbreitungsgebietes verlieren.

Zu diesem Ergebnis kommen Warren et al., deren Studie am 17. Mai 2018 im Fachjournal Science publiziert wurde. Die Wissenschaftler betrachten auch, welche Folgen ein Temperaturanstieg um 3,2 °C hätte: Dieser wird momentan prognostiziert, wenn die Staaten ihre nationalen Selbstverpflichtungen bezüglich der Minderung der Emission von Treibhausgasen erfüllen würden. Die Forscher haben dazu 115.000 Landlebewesen und Pflanzen betrachtet, darunter allein 34.000 Insektenarten und andere Wirbellose, die in bisherigen Assessments unberücksichtigt blieben. Warren et al. kommen zu dem Ergebnis, dass bei einem Anstieg um 3,2 °C 49 Prozent der Insektenarten, 44 Prozent der Pflanzen und 26 Prozent der Wirbeltiere mindestens die Hälfte ihres Verbreitungsraumes verlieren würden. Bei einer Begrenzung des Anstieges auf 2°C reduzieren sich diese Zahlen auf 18 Prozent, 16 Prozent, 8 Prozent; bei einer Begrenzung auf 1,5°C sogar auf 6 Prozent, 8 Prozent, 4 Prozent.

 

Übersicht

  • Prof. Dr. Tiffany Knight, Humboldt-Professorin für Räumliche Interaktionsökologie an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), Leipzig
  • Dr. Kirsten Thonicke, stellvertretende Leiterin des Forschungsbereichs Erdsystemanalyse, Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), Potsdam
  • Dr. Christian Hof, Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Forschungsbereich Biodiversität und Klima, Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum (SBIK-F); Frankfurt/Main
  • Prof. Dr. Ingolf Steffan-Dewenter, Leiter des Lehrstuhls für Tierökologie und Tropenbiologie, Julius-Maximilians-Universität Würzburg
  • Prof. Dr. Josef Settele, Stellvertretender Departmentleiter Biozönosenforschung, Leiter der Arbeitsgruppe Tierökologie, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Halle

Statements

Prof. Dr. Tiffany Knight

Humboldt-Professorin für Räumliche Interaktionsökologie an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), Leipzig

„Die aktuelle Studie von Warren und Kollegen bestätigt frühere Erkenntnisse, dass der Klimawandel die Biodiversität bedroht. Diese Studie verwendet einen größeren Datensatz, der mehr Arten und mehr globale Standorte umfasst. Beispielsweise werden nun Insekten in die Bewertung einbezogen. Insekten sind eine wichtige Gruppe von Arten, die dem Menschen wichtige Dienste leisten, wie zum Beispiel die Bestäubung von Nahrungspflanzen.“

„Sowohl der Verlust der Artenvielfalt als auch der Klimawandel sind unumkehrbare Umweltprobleme. Wenn wir als globale Gemeinschaft die Ziele des Pariser Klima-Abkommens erreichen oder übertreffen können, dann können wir einige der in dieser Studie prognostizierten dramatischeren Verluste verhindern, die fatale Folgen für uns Menschen hätten.“

„Es gibt klare und eindeutige Belege dafür, dass der Klimawandel bereits die geographische Verbreitung, die Häufigkeit und die Migrationsmuster von Arten beeinflusst hat und damit die Biodiversität des Planeten bedroht. Unser wissenschaftliches Verständnis der Auswirkungen des Klimawandels auf die Biodiversität ist nach wie vor ein aktiver Bereich der wissenschaftlichen Forschung. Biologische Systeme sind komplex, und daher ist die Bandbreite der möglichen Ergebnisse ungewiss. Wir Wissenschaftler sind derzeit begrenzt in unserem Wissen über die Häufigkeit und Verbreitung vieler Arten. Beispielsweise sind die meisten an der Bestäubung beteiligten Tierarten wirbellose Tiere – und die Diversität und das Aussterberisiko dieser Gruppe sind im Vergleich zur Gruppe der Säugetiere weniger gut untersucht. Wissenschaftler sind derzeit nur eingeschränkt in der Lage, zu modellieren, wie biotische Wechselwirkungen – zum Beispiel Mutualismen zwischen Pflanzen und Bestäubern (Mutualismus ist die Wechselbeziehung zwischen Lebewesen verschiedener Arten zum Vorteil beider; Anm. d. Red.) –, Ausbreitung und evolutionäre Anpassung die Reaktionen der Arten auf den Klimawandel beeinflussen.“

Dr. Kirsten Thonicke

stellvertretende Leiterin des Forschungsbereichs Erdsystemanalyse, Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), Potsdam

„Die vorliegende Studie baut auf eine WWF-Studie und wissenschaftliche Publikationen auf. Neu ist die Erweiterung auf Insekten und die weitere Erhöhung der Artenzahl auf erstaunliche 115.000 Arten. Neu ist auch die Betrachtung, was den Unterschied zwischen dem 1,5°- und dem 2°-Ziel angeht, und damit die Frage beantwortet, welcher Artenverlust oder Verlust an Lebensraum vermieden werden kann, wenn die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius begrenzt werden könnte.“

„Die 115.000 betrachteten Arten sind durchaus eine repräsentative Anzahl, weil sie die Organismengruppen umfassend erfasst. Dass der ‚Grenzwert’ für den Verlust des Ausbreitungsgebietes in der Studie bei 50 Prozent festgesetzt wurde, wird nicht weiter begründet und ist daher als eine Annahme zu werten, der die Interpretation der Ergebnisse erleichtert und so zum Verständnis beiträgt.“

„Das Ausbreitungsgebiet für einzelne Arten zu berechnen, ist eine fundamentale und auf dem Gebiet der Biodiversität anerkannte Größe, um das Gebiet zu quantifizieren, in dem die Arten potenziell vorkommen könnten. Die Frage lautet bei dieser Betrachtung: Wo erlauben die klimatischen Bedingungen das Vorkommen welcher Arten?“

„Es wäre wichtig zu überlegen, ob nicht auch die Beziehungen zwischen den Arten – in Nahrungsnetzen dargestellt –, der Einfluss natürlicher Störungen wie Feuer, Windwurf (durch starke Winde entwurzelte und geknickte Bäume; Anm. d. Red.) und Frost sowie die Bodenbedingungen in die Betrachtung mit einzubeziehen wären. All das sind Einflüsse, die viele der betrachteten Arten in Beziehung zueinander setzen würden und zu gegenläufigen Änderungen führen könnte. Die Autoren listen diese Einschränkungen umfassend am Ende ihrer Studie auf, aber ich denke nicht, dass ihre Schätzungen zu den vermiedenen Artenverlusten eine konservative ist, da die Einbeziehung der abiotischen und biotischen Interaktionen sich verstärken oder aufheben können.“

„Die Betrachtung der Wanderungsbewegungen ist auf die Betrachtung der Veränderung der Verbreitungsgebiete in der Studie erfasst worden und auch ein wichtiges Detail, weil sich dadurch die Verbreitungsgebiete entsprechend verändern können. Die Wanderungsbewegungen bewirken richtigerweise eine Neuordnung der Nahrungsnetze und Beziehungen zwischen den Arten, die Ökosysteme unter Stress setzen. Deshalb wäre es wichtig, in einem nächsten Schritt genau diese Aspekte zu berücksichtigen. Das kann negative Auswirkungen auf endemische Arten (Arten, die nur in einem räumlich begrenzten Gebiet vorkommen; Anm. d. Red.) haben, kann aber aus den vorliegenden Ergebnissen nicht interpretiert werden. Es wäre aber wichtig, genau dies gesondert zu betrachten.“

„Der Wert der Studie liegt in der Betrachtung über viele Organismengruppen hinweg. Sie liefert wichtige Größenordnungen der möglichen Veränderungen, die aber nicht als strikte Maßzahlen verwendet werden sollten. Der Wert besteht im Vergleich zwischen den einzelnen Stufen der globalen Erwärmung. Man muss aber beachten, dass die globale Zahl ein Mittel über die Landfläche weltweit darstellt. Die regionalen Auswirkungen des Klimawandels sind in den Abbildungen der Studie, insbesondere in den Karten, gut abgebildet. “

„Die Angaben der Unsicherheitsbereiche sind wichtig für die wissenschaftliche Diskussion, gerade weil die oben benannten Prozesse und Interaktionen nicht betrachtet wurden und die Unsicherheiten auch aus der Streuung der Klimaprojektionen herrühren kann. Vorherige Studien der Autoren hatten keine Unsicherheitsbereiche angegeben, dies ist jetzt nachgeholt worden, was ein wichtiges Detail ist. Die Aussagekraft wird dadurch nicht beeinträchtigt.“

Dr. Christian Hof

Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Forschungsbereich Biodiversität und Klima, Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum (SBIK-F), Frankfurt/Main

„Sicherlich ist die Studie hinsichtlich der Anzahl untersuchter bzw. modellierter Arten bis dato die größte ihrer Art. Die Ergebnisse der stärkeren Auswirkungen des Klimawandels auf die Verbreitung der Arten unter Szenarien mit stärkerer Erwärmung sind grundsätzlich zu erwarten, doch ist der große Unterschied zwischen dem Szenario ‚1,5 bzw. 2,0 Grad Celsius’ und dem Szenario ‚mehr als 3 Grad Celsius’ überraschend. Dies kann unter anderem an der Methode liegen, wie der Verbreitungsverlust berechnet wurde: Die Autoren rechnen anhand einer durchaus gängigen Methode die Roh-Ergebnisse (Vorkommenswahrscheinlichkeiten) ihrer Modelle in Gebiete potenziellen Vorkommens – ‚Art kommt in Zukunft vor’ bzw. ‚kommt nicht vor’ – um. Die Vor- und Nachteile dieses Umrechnungsansatzes werden in den letzten Jahren durchaus diskutiert, unter anderem, weil durch den Umrechnungsschritt Informationen verloren gehen und es viele verschiedene Umrechnungsmethoden gibt, die zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen können. Ich vermisse daher eine Analyse, die die Robustheit der Ergebnisse bei Verwendung verschiedener Umrechnungsmethoden testet. Ich persönlich neige dazu, eher mit den Roh-Ergebnissen zu rechnen. In einer ähnlichen Studie, die noch nicht publiziert ist, kommen wir damit zwar ebenfalls zum Ergebnis, dass unter Szenarien höherer Erwärmungsgrade mehr Artenreichtum verloren geht, doch sind die Unterschiede zwischen den Szenarien niedriger und hoher Erwärmung nicht so erheblich.“

„Die Methodik ist solide und nutzt die Standard-Methode der korrelativen Artverbreitungs- oder Nischenmodelle. In der Tat ist dies meines Wissens das bisher größte globale Assessment, vor allem durch die Berücksichtigung der Wirbellosen und Pflanzen – durchaus beeindruckend! Dies gelingt den AutorInnen deshalb, weil sie GBIF-Daten (Global Biodiversity Information Facility [a]; internationale Initiative mit dem Ziel, wissenschaftliche Daten zur Biodiversität über das Internet zur Verfügung zu stellen; Anm. d. Red.) verwenden; das sind frei verfügbare Vorkommensdaten, basierend auf Einzelbeobachtungen, Museumsangaben, nationalen Kartier-Initiativen etc. Da diese einen erheblichen ‚observer bias’ haben und in der Qualität je nach Tier- oder Pflanzengruppe teils extrem variieren, wurden sie für globale Studien dieser Art bisher nur selten genutzt und das Für und Wider der Nutzung von GBIF-Daten wird in der entsprechenden Scientific Community viel diskutiert.“

„Bei der Methodik ist es auch wichtig, die feine räumliche Auflösung der Studie zu erwähnen. Wir können zwar inzwischen mit Methoden räumlicher Statistik diese fein aufgelösten Klimadaten für aktuelle und zukünftige Bedingungen produzieren, doch ist hier durchaus Vorsicht geboten, denn die Klimaforscher selbst warnen teilweise vor der Nutzung solch fein aufgelöster Daten, vor allem für Zukunftsprojektionen – wegen der nach wie vor großen Unsicherheiten, die größer werden, je feiner die Auflösung ist. Außerdem könnte es sein, dass ebendiese feine Auflösung auch der Artverbreitungsdaten die Ergebnisse in eine bestimmte Richtung beeinflusst. Um dies abzuschätzen und die Ergebnisse in ihrer Robustheit zu überprüfen, wäre unbedingt wiederum eine Sensitivitätsanalyse nötig gewesen, die testet, ob die Ergebnisse einer Variation der räumlichen Auflösung standhalten.“

„Bei der Gruppe der Wirbeltiere kann man davon ausgehen, dass die Daten durchaus repräsentativ sind, da hier die Datengrundlage grundsätzlich und auch bei den GBIF-Vorkommensdaten deutlich besser ist als bei den Wirbellosen. Vor allem bei den Wirbellosen sind die Daten in der Tat höchstwahrscheinlich nicht sehr repräsentativ. Gerade bei den Wirbellosen – und teils auch bei den Wirbeltieren – gibt es massive taxonomische und geographische Ungleichgewichte in der Vollständigkeit der Daten. Ich vermisse daher mindestens eine Diskussion dieser Problematik und eine geographische Darstellung, in welchen Regionen wie viele Arten mit welchen Verbreitungsdaten in die Analysen eingeflossen sind. Die besonders gut untersuchten – und auch in der GBIF-Datenbank deutlich besser repräsentierten – Regionen sind Europa, Nordamerika und Australien, während viele tropische Regionen vollkommen unterrepräsentiert sind, obwohl gerade hier natürlich die meisten Arten vorkommen.“

„Der ‚Grenzwert’ für den Verlust des Ausbreitungsgebietes von 50 Prozent in der Studie ist freilich ein wenig willkürlich gewählt, doch gehe ich nicht davon aus, dass die Ergebnisse bei der Wahl eines anderen Grenzwerts deutlich anders ausgefallen wären. Eine Sensitivitätsanalyse, die ebendies für verschiedene Grenzwerte testet, fehlt allerdings.“

„Ein anderer wichtiger Faktor für die Biodiversität – die genetische Vielfalt innerhalb einer Art – spielt natürlich eine Rolle, insbesondere für die Anpassungsfähigkeit der Arten. Jedoch ist es bei solchen globalen und taxonomisch umfassenden Studien nicht möglich, dies zu berücksichtigen. Das Verbreitungsgebiet ist also durchaus eine sinnvolle Größe, die auch in den Bewertungen von Gefährdungsgraden – zum Beispiel in der Roten Liste der IUCN – sehr wichtig ist.“

„Plakative Aussagen auf die globalen Auswirkungen sind regional in der Tat wenig aussagekräftig, doch um eine grobe globale Tendenz zu zeichnen, taugen sie durchaus.“

„Ergebnisse, die auf solchen Modellen und Projektionen basieren, sind immer mit Unsicherheiten behaftet, welche von den verschiedenen Datentypen, der Methodik, der räumlichen Auflösung, den verwendeten taxonomischen Gruppen etc. herrühren. Bei einer transparenten Darstellung der Unsicherheiten – die den Autoren teilweise gelingt, teilweise jedoch vollständiger sein könnte – sehe ich hier aber kein Problem in der Aussagekraft.“

„Was aber für eine wirklich umfassende Gefährdungsanalyse für Artverbreitungen, Artenreichtum etc. – außer einer kurzen Erwähnung in der Diskussion – leider vollkommen fehlt, ist die Berücksichtigung des Landnutzungswandels. Gerade die Begrenzung der globalen Erwärmung auf unter 2 Grad Celsius oder auf unter 1,5 Grad Celsius erfordern erhebliche Anstrengungen auch im Landnutzungsbereich, vor allem durch den Anbau von Bioenergie-Nutzpflanzen, was flächenmäßig aller Voraussicht nach erhebliche Auswirkungen auf die Biodiversität nach sich ziehen wird, sodass die positiven direkten Klima-Effekte eventuell konterkariert werden könnte. Die Begrenzung des Klimawandels ist zweifelsohne essenziell, doch besonders aus Sicht der Biodiversität kommt es sehr auf das WIE an!“

„Wir arbeiten derzeit an sehr ähnlichen Studien, insofern besteht hier schon ein sportlicher Wettbewerb. Allerdings gönne ich den KollegInnen den Erfolg! Unsere Studien haben auch einen etwas anderen Fokus, da sie den Landnutzungswandel explizit mit einbeziehen.“

Prof. Dr. Ingolf Steffan-Dewenter

Leiter des Lehrstuhls für Tierökologie und Tropenbiologie, Julius-Maximilians-Universität Würzburg

„Der Studie ist von besonderer Relevanz, weil erstmals im großen Umfang die Verschiebung von Verbreitungsgrenzen von Insekten im Zuge des Klimawandels modelliert wird. Die Ergebnisse zeigen, dass Insekten besonders stark vom Lebensraumverlust durch Klimaerwärmung betroffen sind. Dies ist besonders alarmierend in Anbetracht des bereits festgestellten gravierenden Rückgangs von Insekten durch intensive Landnutzung und Habitat-Zerstörung – Faktoren, die in der vorliegenden Studie nicht berücksichtigt wurden.“

„Auch den Verlust von für das Überleben wichtigen Wechselbeziehungen oder das Auftreten von neuen Krankheiten und Konkurrenten durch die Verschiebung von Verbreitungsgrenzen, die zu Aussterbekaskaden führen könnten, kann eine solche Modellierungsstudie nicht vorhersagen. Sie ersetzt also nicht die dringend notwendige langfristige, empirische Erforschung des Klimawandels und anderer Ursachen für den Verlust von Artenvielfalt. Zusammenfassend untermauern die Ergebnisse, dass die Beschränkung der Klimaerwärmung auf 2 Grad Celsius für den Schutz der Biodiversität unverzichtbar ist und eine Begrenzung auf unter 1,5 Grad Celsius signifikante Verbesserungen erzielen würde.“

„Neu ist die starke Berücksichtigung von Insekten, die oft in derartigen Modellierungsstudien unterrepräsentiert sind.“

„Die Festsetzung des ‚Grenzwertes’ für den Verlust des Ausbreitungsgebietes in der Studie auf 50 Prozent ist sinnvoll, da Studien zum Lebensraumverlust und daraus abgeleiteten Art-Areal-Beziehungen zeigen, das bei einem Verlust von 50 Prozent des Lebensraumes 10 Prozent der Arten aussterben.“

Prof. Dr. Josef Settele

Stellvertretender Departmentleiter Biozönosenforschung, Leiter der Arbeitsgruppe Tierökologie, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Halle

„Die Studie von Warren et al. zeigt meines Erachtens sehr schön, wie groß die Unterschiede bei verschiedenen zukünftigen Klimaentwicklungen sein können. Während man die zu Grunde liegende Datenbasis von GBIF (Global Biodiversity Information Facility [a]; internationale Initiative mit dem Ziel, wissenschaftliche Daten zur Biodiversität über das Internet zur Verfügung zu stellen; Anm. d. Red.) grundsätzlich sehr in Frage stellen kann, zumal die Abdeckung für viele Arten – und vor allem für Wirbellose – sehr lücken- und fehlerhaft ist, so mag sie doch für ein grobes globales Bild der gegenwärtigen wie zukünftigen Verbreitung – genauer der Verbreitung geeigneter klimatischer Räume – durchaus geeignet sein.“

„Schwieriger sind schon die vermeintlich realistischen Annahmen zur Ausbreitungsfähigkeit der Tiere. Während die Angaben zu einzelnen Tiergruppen durchaus auf realen Felddaten beruhen, so ist es hingegen kaum zu erwarten, dass man beim Aneinanderreihen der jährlichen Werte auch nur auf halbwegs realistische Gesamtstrecken kommt, die die Arten über längere Zeit zurücklegen könnten. Ganz einfach deshalb, weil nicht davon auszugehen ist, dass auch die entsprechend nötigen Lebensräume vorhanden sind. Eine Studie von Kerr et al. [1] hat das sehr schön am Beispiel von Hummeln gezeigt.“

„Ein weiteres Dilemma stellt die Tatsache dar, dass die Folgen, der bei geringeren Temperaturerhöhungen entsprechend nötigen Anpassungsstrategien, nicht hinreichend mitberücksichtigt werden. Eine starke Konzentration der Energieerzeugung aus alternativen Energiequellen kann dazu führen, dass die derzeit für bestimmte Arten geeigneten Lebensräume nicht mehr längerfristig gesichert sind, geschweige denn zukünftig geeignete entstehen werden. Ein gutes Beispiel ist die starke Betonung des Biomasse-Anbaus, der viele Flächen für den Großteil der Arten ungeeignet macht.“

„Nach den uns im Rahmen des IPBES (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services [b], dem IPCC vergleichbare Organisation zur Politikberatung, Fokus beim IPBES liegt auf Betrachtung der biologischen Vielfalt und der Ökosystemleistungen; Anm. d. Red.) vorliegenden Analysen ist davon auszugehen, dass der Klimawandel in Zukunft eine große Rolle für die Biodiversität spielen könnte – allerdings sind solche Aussagen noch mit starken Unsicherheiten verbunden. Das Ausmaß der Veränderungen der Landnutzung stellt sich hingegen zwar nicht als sehr extrem dar, ist aber gut mit Daten hinterlegt und vor allem auf der regionalen Skala in vielen Fällen der derzeitig wichtigste Einflussfaktor.“

„Zusammenfassend würde ich sagen, dass unsere Aussagen im letzten Weltklimabericht nach wie vor Gültigkeit haben. Dort stellen wir fest [2], dass Landnutzung als Triebkraft für die Veränderung der Biodiversität in den nächsten drei Jahrzehnten dominant bleiben wird, aber die Effekte durch den Klimawandel verstärkt werden. Die direkten Auswirkungen des Klimawandels könnten erst in einigen Jahrzehnten offenbar werden – auch aufgrund der langsamen Reaktionszeit ökologischer Systeme.“

„Für den Schutz der Biodiversität heißt das, an allen Fronten zu arbeiten und beispielsweise nicht Klimawandel gegen Landnutzungswandel auszuspielen."

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Alle: Keine angegeben.

Primärquelle

Warren R et al. (2018): The projected effect on insects, vertebrates, and plants of limiting gloabl warming to 1.5°C rather than 2°C. Science; Vol 360, Issue 6390, S. 791. DOI : 10.1126/science.aar3646.

Literaturstellen, die von den Experten zitiert wurden

[1] Kerr JT et al. (2015): Climate change impacts on bumblebees converge across continents. Sciene; Vol 349, Issue 6244, S. 177. DOI : 10.1126/science.aaa7031.

[2] Settele J et al. (2014): Terrestrial and Inland Water Systems. Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 271-359. DOI: 10.1017/CBO9781107415379.009.

Weitere Recherchequellen

a] Webseite der Global Biodiversity Information Facility, URL: www.gbif.org

[b] Webseite des IPBES, URL: www.ipbes.net