BIOPIC

Zusammenwirken von Demographie, Dispersion und biotischen Interaktionen auf Dynamiken von Arten und Artengemeinschaften unter globalem Wandel

Dieses Projekt wird durch ein Emmy Noether-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt (2018-2023; Förderkennzeichen ZU 361.1-1 an Damaris Zurell)

Zusammenfassung

Eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts ist die Minderung des derzeitig rasanten Biodiversitätsverlustes. Um adäquate politische und planerische Maßnahmen zum Schutz der Biodiversität zu entwickeln und zu testen, werden quantitative Biodiversitätsmodelle benötigt, welche Aussagen erlauben über potentielle Reaktionen einzelner Arten und ganzer Artengemeinschaften auf den globalen Umweltwandel. Die Verbreitung einer Art wird primär durch ihre physiologische (abiotische) Toleranz begrenzt, durch ihre fundamentale Nische. Gleichzeitig wirken demographische Prozesse, Dispersionsbewegungen und biotische Interaktionen auf die Art ein, welche die realisierte relativ zur fundamentalen Nische bestimmen. Diese komplexen Zusammenhänge zu verstehen ist zentral für Vorhersagen möglicher Biodiversitätsveränderungen, besonders unter neuartigen Umweltbedingungen. Korrelative Artverbreitungsmodelle wurden vielseitig als Vorhersagewerkzeug genutzt, stehen aber auch in der Kritik weil sie nicht in der Lage sind, die abiotischen und biotischen Nischenkomponenten zu entflechten. Neueste Entwicklungen zielen daher auf (i) die Integration von Demographie und Dispersion in Artverbreitungsmodelle, und (ii) die Integration von biotischen Interaktionen ab. Allerdings bleiben bisher etliche wichtige Aspekte unbeantwortet, zum Beispiel die nötige Detailschärfe der abgebildeten Prozesse sowie deren Skalenabhängigkeit und deren räumliche und zeitliche Variabilität. Auch existiert derzeit kein Modellsystem, das all diese Prozesse integriert und dabei generisch auf viele verschiedene Arten und Artgemeinschaften angepasst werden kann. Das hier vorgeschlagene Projekt widmet sich diesen ausstehenden Fragen und entwickelt ein Modellsystem, um das komplexe Zusammenwirken von Demographie, Dispersion und biotischen Interaktionen auf die Nische quantitativ zu entflechten und deren Effekte für die Zukunft vorhersagen zu können. Das Modellsystem und dessen einzelne Komponenten werden sowohl an simulierten als auch empirischen Daten validiert, und für Vogelgemeinschaften operationalisiert, indem verschiedenste Datenquellen mithilfe Bayescher Statistik synthetisiert werden. Die fünf Hauptziele des Projektes sind (1) die Effekte von Lebenszyklus und Umwelt auf Dispersion, (2) die Effekte von Lebenszyklus und Demographie auf die Nische, (3) und die Effekte biotischer Interaktionen auf die Nische besser zu verstehen sowie (4) dynamische Verbreitungsmodelle für multiple Arten zu entwickeln und zu operationalisieren, und (5) verbesserte Biodiversitätsszenarien für die Europäische Avifauna zu entwickeln. Das Projekt wird mithilfe theoretischer und konzeptioneller Fortschritte die wissenschaftlichen Grundlagen für modellgestützte Biodiversitätsanalysen verbessern und die Zuverlässigkeit der Vorhersagen erhöhen sowie praktische Anforderungen und Richtlinien für die Anwendung von Biodiversitätsmodellen definieren.

Mitwirkende

  • Catherine H Graham and Niklaus E Zimmermann, WSL, Schweiz
  • Thomas Sattler and Marc Kéry, Swiss Ornithological Institute, Sempach, Schweiz
  • Wilfried Thuiller and Tamara Münkemüller, LECA, Frankreich
  • Florian Hartig, Univ. Regensburg, Deutschland
  • Wolfgang Fiedler, MPIO Radolfzell, Deutschland
  • Tobias Kümmerle, HU Berlin, Deutschland