Predicted effects of climate change on indicator species of structural and biological diversity in mountain forests: towards adaptive forest management in the face of environmental uncertainty: Schlussbericht im Forschungsprogramm Wald und Klimawandel

Abstract

Das Ziel der Studie war, den Einfluss des prognostizierten Klimawandels auf die Verbreitung und die realisierte Nische von vier ausgewählten Vogelarten des Gebirgswaldes zu untersuchen. Zudem quantifizierten wir, wieweit sich mit forstlichen Lebensraummass-nahmen negative Auswirkungen des Klimawandels kompensieren lassen. Als Modellarten wählten wir vier kälteadaptierte Vogelarten mit unterschiedlichen Habitatansprüchen, nämlich Haselhuhn (Bonasa bonasia), Auerhuhn (Tetrao urogallus), Sperlingskauz (Glaucidium passerinum) und Dreizehenspecht (Picoides tridactylus) und stellten folgende Fragen: (1) Inwieweit erklären Klima, Landschaftsstruktur und Vegetation das Vorkommen der Modellarten? (2) Wie wird sich der Klimawandel auf Habitatqualität und Artvorkommen auswirken? (3) Können diese Auswirkungen durch Habitatmanagement kompensiert oder abgeschwächt werden? Wir analysierten die Lebensräume der Modellarten auf 300 1km2 grossen Testflächen entlang eines Höhengradienten in vier biogeographischen Regionen, namentlich Schwarzwald, Schweizer Jura, Nördliche Voralpen und Innere Alpen Graubündens. Die Feldarbeiten wurden von vier Feldteams durchgeführt, die aus einem wissenschaftlichen Assistenten (Koordinator), vier Masterstudierenden, einer Bachelor-studentin und zwei Feldassistentinnen bestanden. Basierend auf den terrestrisch erhobenen Vegetationsdaten und GIS-basierten Landschaftsdaten für die Testflächen wurde das Vorkommen der Arten unter aktuellen Klimabedingungen modelliert und ins Jahr 2050 extrapoliert, wobei das moderate IPCC-Szenario A1B angenommen wurde. Wir unterschieden zwei Modellansätze: der erste untersuchte das grossräumige Vorkommen auf Landschaftsebene (d.h. im gesamten Untersuchungsgebiet Baden-Württemberg und Schweiz), der zweite die lokale Habitatnutzung innerhalb der klimatischen Nische unter Berücksichtigung der vegetationsspezifischen Habitatstrukturen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Klima nicht nur auf der Landschaftsebene sondern auch innerhalb der ökoklimatischen Nische der Arten einen bedeutenden Teil des Vorkommens erklärt. Mit dem Klimawandel wird für alle vier Arten ein Verbreitungsrückgang vorhergesagt (Durchschnitt: Dreizehenspecht ‒22%, Sperlingskauz ‒26%, Haselhuhn ‒30%, Auerhuhn ‒41%). Dieser Rückgang ist nur zum Teil auf Veränderungen in der Vegetation zurückzuführen. Die negativen Auswirkungen können teilweise kompensiert werden durch eine waldbauliche Anreicherung von einzelnen, artspezifischen Strukturelementen. Eine vollständige Kompensation ist jedoch nur mit kombinierten Massnahmen, d.h. der Förderung verschiedener Strukturelemente möglich. Für den Dreizehenspecht bedeutet dies beispielsweise, dass in Gebieten mit natürlicher Zunahme der Buche das stehende Totholzangebot erhöht und ein minimaler Anteil an Fichte in Beständen mit über 15 m Höhe im Aktionsraum der Art vorhanden sein muss. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das häufig vereinfacht dargestellte Wirkungsgefüge zwischen Klimawandel und Artvorkommen differenzierter betrachtet werden muss. Die Vorhersagen grossräumiger Art-Verbreitungsmodelle sind keine geeigneten Grundlagen für strategische Entscheide bei Zielkonflikten zwischen Artenschutz und Klimawandel, da sie kleinräumige Interaktionen zwischen Klima, Artvorkommen und Vegetationsstrukturen sowie sich daraus ergebende Handlungsspielräume für adaptives Management nicht berücksichtigen. Grossräumige Klimahüllenmodelle können daher dazu verleiten, laufende Artenförderungsprogramme vorschnell aufzugeben. Eine angepasste Waldbewirtschaftung, die gezielt Schlüsselstrukturen für unsere Modellarten in dasWaldmanagement integriert, kann negative Auswirkungen des Klimawandels auf die Lebensraumqualität abpuffern. Allerdings zeigen unsere Resultate auch, dass dies bei manchen Strukturvariablen ein Arbeiten gegen die natürliche Dynamik im Wald erfordert, wie sie unter Klimawandel vorhergesagt wird. Die untersuchten Modellarten sind Indikatoren für unterschiedliche, komplementäre Strukturelemente in Bergmischwäldern sowie Schirmarten für die assoziierten Lebens-gemeinschaften. Adaptive Massnahmen für diese Arten könnten somit auch die Resilienz des Ökosystems Bergwald verbessern. Im beschriebenen Projekt wurden bisher vier isi-Publikationen veröffentlicht und ein Manuskript ist in Begutachtung. Das Projekt wurde im Hotspot (2/2013) vorgestellt und die Ergebnisse an zahlreichen Tagungen und Seminaren präsentiert. Fünf Studierende aus der Schweiz und Deutschland haben die Möglichkeit erhalten, im Rahmen des Projekts ihre Studienabschlussarbeiten durchzuführen.