Bachelorarbeit

Modellierung der ökologischen Nische quellspezifischer Arten und Prognosen zu ihrer zukünftigen Verbreitung

Johannes Ingrisch (01/2008-12/2008)

Betreuer: Carl Beierkuhnlein, Volker Audorff

Die Waldquellen der silikatischen Mittelgebirge in Mitteleuropa sind aufgrund des Grundwassereinflusses Standorte mit besonders konstanten Umweltbedingungen. Nach Ellenberg (1996) entspricht ihre Wassertemperatur der Jahresmitteltemperatur der Luft. Auf Quellen spezialisierte Arten sind nur geringen Temperaturschwankungen ausgesetzt, weshalb sie als stenotherm gelten. Es wird erwartet, dass die Stenothermie bei den Arten unterschiedlich stark ausgeprägt ist und sich dies sowohl in der Bindung ihres Vorkommens an Quellen als auch in den Temperaturschwankungen, denen sie in ihrem Areal ausgesetzt sind, zeigt. Die engen Temperaturansprüche der Arten lassen einen Einfluss der Temperatur auf das Auftreten der Arten vermuten. Es wird geprüft, ob dieser für das Auftreten wichtiger ist, als der Säuregradient des Quellwassers. Außerdem ist anzunehmen, dass stenotherme Arten auf die erwarteten, durch den Klimawandel bedingten Temperaturerhöhungen besonders sensibel reagieren. Die Fragestellungen sollen anhand von acht ausgewählten, quelltypischen Arten beantwortet werden. Wasserbeprobungen und Vegetationsaufnahmen aus 81 Waldquellen im Fichtelgebirge und im Frankenwald bilden die Grundlage für die Modellierung der von den Arten regional, bezüglich pH-Wert und Temperatur des Quellwassers realisierten Nische. Aus Klimadaten und Karten über die Gesamtverbreitung der Arten werden die klimatischen Nischen (Climate Envelopes) der Arten hinsichtlich des Jahresmittels und der Saisonalität der Lufttemperatur modelliert. Die Modellierung der Nischen erfolgt über Generalized Linear Models (GLM) und Generalized Additive Model (GAM). Mithilfe der Ansprüche der untersuchten Arten an die Jahresmitteltemperatur der Luft und einem regionalen Klimamodell wird für diese Arten die zukünftige klimatische Eignung in Deutschland prognostiziert. Die Jahresmitteltemperatur der Luft und die mittlere Quellwassertemperatur stimmen, trotz eines Einfluss der Lufttemperatur auf die Quellwassertemperatur, nicht überein. Die GLMs für den pH-Wert können das Auftreten der Pflanzen in den Quellen in allen Fällen besser erklären als die entsprechenden Modelle für die mittlere Quellwassertemperatur. Dies deutet darauf hin, dass die Temperatur des Quellwassers auf das Artauftreten einen geringeren Einfluss hat, als der pH-Wert des Quellwassers. Ein unterschiedliches Ausmaß der Stenothermie der untersuchten Arten zeigt sich sowohl in ihren Arealen als auch in ihrer verschieden engen Bindung an Quellstandorte in Deutschland. Der prognostizierte Klimawandel führt bei einigen Arten (z.B. Cardamine amara) in Deutschland zu einer Verschlechterung der Lebensbedingungen und kann regional das Vorkommen der Arten bedrohen.