Topografische Vernetzung spielt Schlüsselrolle beim Artenreichtum

2. Februar 2016, 17:01
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Bisher kaum berücksichtigter Faktor beeinflusst künftige Anpassung an Klimawandel

Lausanne/Zürich – Damit Tiere und Pflanzen des Gebirges den Auswirkungen der Klimaerwärmung entkommen, wandern sie immer weiter die Hänge hinauf. Es ist allerdings nicht allein die Temperatur, die die Biodiversität beeinflusst: Auch der topografiebedingte räumliche Zusammenhang von Lebensräumen wirkt sich maßgeblich auf den Artenreichtum aus, wie nun Wissenschafter der ETH Lausanne und der Universität Zürich herausgefunden haben.

Den größten Artenreichtum im Gebirge verzeichnen typischerweise mittlere Höhenlagen. Lange Zeit hatte die Wissenschaft keine schlüssige Erklärung dafür. Als mögliche Gründe wurden niedrige Temperaturen in hohen oder störende Einflüsse durch den Menschen in tiefen Lagen angeführt. Nun liefern neue, in der Fachzeitschrift "Pnas" veröffentlichte Forschungsresultate eine andere Begründung: Die meisten Arten leben in mittleren Höhenlagen, weil dort ähnliche Lebensräume am größten und am stärksten miteinander verbunden sind. Verschieben sich Arten in Folge der Anpassung an wärmere klimatische Bedingungen in höhere Lagen, treffen sie auf Lebensräume mit völlig anderen topografischen Gegebenheiten – und sich an diese Anzupassen, kann mitunter schwierig sein.

Vernetzte Gebiete

"In Gebirgsregionen bilden Gipfel und Täler isolierte Lebensräume – ähnlich wie Inseln im Meer. Die Gebiete in mittleren Höhenlagen sind dagegen stark miteinander verbunden", erklärt Enrico Bertuzzo, Forscher am Labor für Ökohydrologie der ETH Lausanne und Erstautor der Studie. "Je größer und je vernetzter ein Lebensraum ist, desto höher ist die Biodiversität, während in isolierten Gebieten nur wenige Arten anzutreffen sind. Wir nahmen daher an, dass die Topografie selbst eine Schlüsselrolle in der Regulierung einnimmt, wie sich der Artenreichtum mit der Höhenlage verändert."

Die Biodiversität wird häufig auf der Basis von idealisierten kegelförmigen Bergen untersucht, bei denen man davon ausgeht, dass in vergleichbaren Höhenlagen auch ähnliche Lebensräume zu finden sind. In diesen Modellen werden die Lebensräume mit zunehmender Höhe immer kleiner. Man geht davon aus, dass die Biodiversität am Fuß des Kegels am größten ist und nach oben hin laufend abnimmt. Das Forschungsteam hat einen aufwendigeren Forschungsansatz verfolgt. "Anstatt die Gebirgslandschaft auf eine perfekte Kegelform zu vereinfachten, wollten wir die Landschaft in ihrer vollen Komplexität berücksichtigen", betont Mitautor Florian Altermatt vom Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften der Universität Zürich.

Computersimulation bestätigt Annahmen

Um ihre Annahme zu überprüfen, haben die Wissenschafter in einer Computersimulation zahlreiche virtuelle Arten in einer Gebirgslandschaft ausgesetzt. Jeder virtuellen Art wurde eine für ihre Verbreitung optimale Höhenlage zugewiesen und diese wurden einheitlich auf alle berücksichtigten Lagen verteilt. Dann ließen die Forscher die virtuellen Arten um Lebensräume in den Gebieten konkurrieren, die basierend auf realen Landschaften modelliert wurden. Die Simulationen haben die Annahme bestätigt: "Die in der Natur zu beobachtenden Biodiversitätsmuster lassen sich allein schon durch die jeweilige Topografie erklären. Andere Faktoren wie Temperatur, Produktivität etc. spielen ebenfalls eine wichtige Rolle, sie kommen einfach zusätzlich zum Effekt der Landschaftsstruktur zum Tragen", erläutert Altermatt.

Angesichts einer immer wärmer werdenden Welt sind diese Ergebnisse von spezieller Relevanz. Bertuzzo zieht folgenden Schluss: "Nur wenn wir den Zusammenhang zwischen Höhenlage und Biodiversität kennen, können wir die räumliche Neuverteilung der Arten infolge des Klimawandels vorhersagen. Steigen die Temperaturen, verschieben sich die Lebensräume von Tier- und Pflanzenarten in höhere Lagen. Eine bestimmte ökologische Gemeinschaft findet dort hinsichtlich Verfügbarkeit und Vernetzung ihres Lebensraums ganz andere topografische Gegebenheiten vor. Unsere Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, diese Faktoren bei der Prognose künftiger Veränderungen zu berücksichtigen." (red, 2.2.2016)

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