Beobachtungen der vergangenen 100 Jahre zeigen deutlich, dass sich das Klima weltweit erwärmt hat. Doch welche Auswirkungen hat dieser Klimawandel auf die lebendige Umwelt und die unterschiedlichen Ökosysteme? Und wie sehen diese Folgen speziell für Deutschland aus? Auf dem aktuellen Stand der Forschung gibt der vorliegende Band einen umfassenden Überblick über die Folgen des Klimawandels auf die Biodiversität in Deutschland, die heute als wichtige Ressource der Menschheit gesehen wird. Dabei verfolgen die Herausgeber einen interdisziplinären Ansatz, der mehr als 80 Autoren versammelt und alle relevanten Fachgebiete von der Klimatologie über die Biologie, die Bodenkunde und Forstwirtschaft bis hin zur Medizin und Soziologie einbezieht.
Die Autoren zeigen dabei nicht nur Probleme auf, sondern weisen auf Forschungs-, Informations- und Handlungsbedarf hin und geben Empfehlungen, wie das zukünftige Handeln aussehen kann.
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Gruß- und Geleitwort
1. Einführung
1.1 Biodiversität
1.2 Wetter, Klima und Klimawandel
1.3 Treibhauseffekt
1.4 Naturräumliche Gliederung Deutschlands
2. Klimawandel in Deutschland
2.1 Bereits erkennbarer Klimawandel
2.2 Zu erwartender Klimawandel
2.3 Klimawandel in Städten
3. Biodiversitätswandel min Deutschland
3.1 Einleitung
3.2 Biodiversitätswandel in der Erdgeschichte
3.2.1 Stand der Wissenschaft
3.2.2 Wie kann man Diversität und ihren Wandel erforschen?
3.2.3 Fallbeispiele
3.3. Rezenter Biodiversitätswandel
3.3.1 Stand der Wissenschaft
3.3.2 Fallbeispiele
3.4 Synthese
4. Auswirkungen auf das Grundwasser
4.1 Einführung
4.2 Direkte Auswirkungen
4.2.1 Quantitative Veränderungen
4.2.2 Qualitative Veränderungen
4.2.3 Meeresspiegelanstieg
4.3 Indirekte Auswirkung
4.3.1 Erhöhte Nutzung des Grundwassers
4.3.2 Veränderungen der Landnutzung
4.3.3 C02-Speicherung
4.3.4 Grundwasseranreicherung
4.4 Schlussfolgerungen
4.5 Handlungsempfehlungen für Entscheidungsträger 78
5. Auswirkungen auf limnische Lebensräume 91
5.1 Einführung 91
5.1.1 Auswirkungen auf Seen 92
5.1.2 Auswirkungen auf Bäche und Flüsse 93
5.2 Effekte von Klimawandel auf die Biodiversität: Bedeutende Aspekte 94
5.2.I Dispersion und Etablierung 94
5.2.2 Genetische Vielfalt 95
5.2.3 Multiple Stressoren: Die Interaktion von Klima- und Landnutzungswandel und ihre Auswirkung auf limnische Biozönosen 96
5.2.4 Etablierung gebietsfremder Arten 98
5.2.5 Makroinvertebraten montaner Bergbäche 99
5.3 Handlungsempfehlungen und Forschungsbedarf 101
5.3.1 Handlungsempfehlungen für die Praxis 101
5.3.2 Forschungsbedarf 102
6. Auswirkungen auf so marine Lebensräume 106
6.1 Die Nordsee 106
6.1.1 Nordseeplankton 108
6.1.2 Nordseebenthos 109
6.1.3 Nordsee-Fischfauna 111
6.2 Das Weltnaturerbe Wattenmeer 113
6.2.1 Vogelarten im Wattenmeer 115
6.2.2 Meeressäuger im Wattenmeer 116
6.2.3 Einwandernde Arten und Neobiota in der Nordsee 117
6.3 Die Ostsee 119
6.4 Handlungsempfehlungen und Forschungsbedarf 121
6.4.1 Nordsee 121
6.4.2 Wattenmeer 122
7. Auswirkungen auf Bodenökosysteme 128
7.1 Einleitung 128
7.2 Vielfalt und Funktion der Bodenfauna 129
7.3 Kohlenstoffspeicherung und Humusversorgung der Böden in Deutschland 132
7.3.1 Kohlenstoffdynamik in Böden 132
7.3.2 Einfluss des Menschen auf die Kohlenstoffspeicherung im Boden 134
7.3.3 Auswirkungen des Klimawandels auf die Entwicklung der Humusgehalte in Böden 135
7-4 Die Bedeutung der räumlichen und zeitlichen Entwicklung des Wurzelwachstums - Fallbeispiel Forstökosysteme des Nordostdeutschen Tieflands 138
7.4.1 Einleitung 138
7.4.2 Struktur und Funktion von Wurzelsystem und Mykorrhiza im Stoffkreislauf von Waldumbaustandorten 139
7.5 Zur Rolle der Interaktion von Rhizobakterien und Mykorrhiza 146
7.6 Die Bedeutung von Landnutzungssystemen für die biologische Diversität 149
7.6.1 Einleitung 149
7.6.2 Agroforstwirtschaft als alternativer Nutzungsansatz in der temperierten Zone 150
7.7 Zusammenfassung und Handlungsempfehlungen 152
7.7.1 Mesofauna 152
7.7.2 Kohlenstoffhaushalt von Böden 153
7.7.3 Wurzelsysteme und Mykorrhiza 154
7.7.4 Rhizobakterien und Mykorrhiza 155
7.7.5 Landnutzungssysteme 156
8. Folgen des Klimawandels für die Biodiversität in Wald und Forst 164
8.1 Einführung 164
8.2 Aufbau des Kapitels 167
8.3 Arealmodellierung 167
8.3.1 Modellierung des heutigen und potenziell zukünftigen Areals der Weiß-Tanne 167
8.3.2 Kritik an Arealmodellen 171
8.4 Folgen des Klimawandels für die Verbreitungsgebiete und Wuchsbedingungen der wichtigsten Baumarten 171
8.4.1 Interaktionen mit Luftschadstoffen 177
8.4.2 Abiotische und biotische Störungen 179
8.4.3 Neue Baumarten 182
8.4.4 Der Wald der Zukunft-Optionen und Grenzen 184
8.5 Auswirkungen des Klimawandels auf die Vielfalt wichtiger Artengruppen in Waldökosystemen 190
8.5.1 Farn- und Blutenpflanzen 191
8.5.2 Vögel 194
8.5.3 Weberknechte (Opiliones), Ameisen (Formicidae), Laufkäfer (Carabidae) 197
8.5.4 Pilze 204
8.6 Schlussfolgerungen und Handlungsempfehlungen 205
9. Auswirkungen auf landwirtschaftlich genutzte Lebensräume 222
9.1. Einleitung: 222
9.1.1. Bedeutung der Agrarlandschaft als Lebensraum und der Biodiversität für die Landwirtschaft 222
9.1.2. Weitere Einflussfaktoren auf die deutsche Landwirtschaft und (Agro-)Biodiversität 223
9.2. Auswirkungen des Klimawandels auf landwirtschaftliche Lebensräume und Biodiversität 224
9.2.1. Auswirkungen des Klimawandels auf landwirtschaftliche Produktionsbedingungen/Prozesse und Folgen für die (Agro-)Biodiversität 224
9.2.2. Auswirkungen von Anpassungsmaßnahmen auf landwirtschaftliche Lebensräume und Folgen für die (Agro-)Biodiversität 231
9.2.3. Auswirkungen von Klimaschutzmaßnahmen, wie insbesondere der Biomasseproduktion auf landwirtschaftliche Lebensräume und Folgen für die (Agro-)Biodiversität 232
9.3 Fallstudien 233
9.3.1. Artenreiches Grünland - Ein Kapital zur Anpassung an den Klimawandel?
9.3.2. Veränderter Einsatz von Pflanzenschutzmitteln - Folgen und Anpassung für Wasserqualität und Biodiversität
9.3.3. Bestäubung als Ökosystemdienstleistung
9.3.4. Monetäre Bewertung von Agrarlandschaft, Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen
9.4. Schlussfolgerungen und Handlungsempfehlungen
9.4.1 Schlussfolgerungen
9.4.2 Handlungsempfehlungen
10. Auswirkungen auf geschützte und schutzwürdige Arten 260
10.1 Geschützte und schutzwürdige Arten 260
10.2 Fragestellungen und Aufbau des Kapitels 260
10.3 Vögel 261
10.3.1 Beschreibung der Artengruppe 261
10.3.2 Datenverfügbarkeit 261
10.3.3 Naturschutzfachliche Bedeutung der Artengruppe 262
10.3.4 Beobachtete Veränderungen anhand von wissenschaftlichen Untersuchungen oder Monitoring 262
10.3.5 Vorhergesagte Veränderungen anhand von Modellierungen 264
10.3.6 Diskussion: Wissenslücken und Forschungsbedarf sowie Ideen zur Verbesserung der Datenbasis als Entscheidungshilfe für Stakeholder 266
10.4 Libellen 268
10.4.1 Beschreibung der Artengruppe 268
10.4.2 Datenverfügbarkeit 268
10.4.3 Naturschutzfachliche Bedeutung der Artengruppe 269
10.4.4 Beobachtete Veränderungen anhand von wissenschaftlichen Untersuchungen oder Monitoring 269
10.4.5 Vorhergesagte Veränderungen auf Basis von Szenarien 270
10.4.6 Diskussion: Wissenslücken und Forschungsbedarf, sowie Ideen zur Verbesserung der Datenbasis als Entscheidungshilfe für Stakeholder 270
10.5 Amphibien und Reptilien 271
10.5.1 Beschreibung der Artengruppe 271
10.5.2 Datenverfügbarkeit 271
10.5.3 Naturschutzfachliche Bedeutung der Artengruppe 272
10.5.4 Beobachtete Veränderungen anhand von wissenschaftlichen Untersuchungen oder Monitoring 272
10.5.5 Vorhergesagte Veränderungen anhand von Modellierungen und Experimenten 275
10.5.6 Diskussion: Wissenslücken und Forschungsbedarf sowie Ideen zur Verbesserung der Datenbasis als Entscheidungshilfe für Stakeholder 276
10.6 Fang- und Heuschrecken 277
10.6.1 Beschreibung der Artengruppe 277
10.6.2 Datenverfügbarkeit 278
10.6.3 Naturschutzfachliche Bedeutung der Artengruppe 278
10.6.4 Beobachtete Veränderungen anhand von wissenschaftlichen Untersuchungen oder Monitoring 278
10.6.5 Vorhergesagte Veränderungen anhand von Modellierungen und Experimenten 281
10.6.6 Diskussion: Wissenslücken und Forschungsbedarf sowie Ideen zur Verbesserung der Datenbasis als Entscheidungshilfe für Stakeholder 282
10.7 Zusammenfassung und Diskussion
11. Urban-industrielle Lebensräume
11.1 Die Bedeutung der urbanindustriellen Biodiversität
11.2 Stadtklimatische Grundlagen
11.2.1 Klimarelevanz städtischer Oberflächen
11.2.2 Urbane Energiebilanz
11.2.3 Städtische Überwärmung und Luftverunreinigung
11.2.4 Einflüsse des globalen Klimawandels auf Stadtökosysteme
11.2.5 Ausblick
11.3 Zustandsbeschreibung und Entwicklungsprognosen
11.3.1 Flora
11.3.2 Vegetation
11.4 Städte als Modellfall der Reaktion auf Klimawandel
11.5 Maßnahmen
11.5.1 Allgemeine stadtbezogene Maßnahmen gegen den Klimawandel
11.5.2 Maßnahmen zur Förderung der städtischen Vegetation
11.5.3 Kriterien für die Auswahl von Pflanzenarten
11.5.4 Ausblick
12. Auswirkungen auf die Gesundheit
12.1 Einführung in das Thema
12.2 Zusammenfassung - Stand von Wissenschaft und Forschung - "State of the art"
12.2.1 Biodiversität
12.2.2 Biodiversität und Gesundheit
12.3 Arzneimittel aus der Natur
12.4 Klimaänderung und Gesundheit
12.4.1 Direkte Wirkungen des Klimawandels
12.4.2 Indirekte Wirkungen des Klimawandels
12.5 Fazit, Handlungsempfehlungen oder Forschungsbedarf, Kosten/Nutzen
13. Anpassung und Mitigation - Zielkonflikte und Synergien mit Biodiversität und Naturschutzzielen 343
13.1 Einleitung 343
13.1.1 Biodiversität und Ökosystemleistungen 343
13.1.2 Klimaschutz und Klimaanpassung 344
13.2. Auswirkung von Mitigations- und Anpassungsmaßnahmen auf die Biodiversität 344
13.2.1 Der Umbau des Energiesektors 345
13.2.2. Landwirtschaft 348
13-2.3. Forstwirtschaft am Scheideweg
13.2.3. Zielkonflikte beim Hochwasserschutz 350
13.2.4. Städtebau und Siedlungsstruktur 353
13.2.5 Tourismus 354
13.3. Anpassung des Naturschutzes: Herausforderungen in Zeiten des Klimawandels 358
13.3.1 Dynamische Ökosysteme - dynamischer Naturschutz 358
13.3.2 Anpassung des Naturschutzes an die Erfordernisse des Klimawandels
13.3.3 Unsicherheiten und Planungsinstrumente 363
13.4. Schlussfolgerungen
13.4.1 Verbesserung der Datengrundlagen durch Monitoring 365
13.4.2. Verständnis der Mechanismen 366
13.4.3 Mainstreaming der In-Wert-Setzung von Ökosystemdienstleistungen 366
14. Gesellschaftliche Wahrnehmung von Klima- und Biodiversitätswandel - Herausforderungen und Bedarfe 372
14.1 Einleitung 372
14.2 Gesellschaftliche Wahrnehmung klimabedingter Biodiversitätsveränderungen in der Forstwirtschaft 374
14.2.1 Entscheidungen munter Unsicherheit 374
14.2.2 Konsensinseln 376
14.2.3 Finanzierung 376
14.2.4 Ausblick 377
14.3 Gesellschaftliche Wahrnehmung klimabedingter Biodiversitätsveränderungen in der Landwirtschaft 377
14.3.1 Weltweites Bienensterben - Bestäubung 379
14.3.2 Erneuerbare Energien- Agroenergiepflanzen 379
14.3.3 Nahrungsmittelproduktion in der Landwirtschaft - Folgen für das Klima und Rolle der Verbraucher 380
14.3.4 Ausblick 381
14.4 Gesellschaftliche Wahrnehmung klimabedingter Biodiversitätsveränderungen in der Gewässerwirtschaft 382
14.4.1 Wasser in der Politik 384
14.4.2 Klimawandel und Landnutzungswandel in der Wasserwirtschaft 384
14.4.3 Nichtheimische, invasive Arten 386
14.4.4 Krankheiten 387
14.4.5 Was wir brauchen 387
14.5 Gesellschaftliche Wahrnehmung klimabedingter Biodiversitätsveränderungen von Stadtflora und Stadtgrün 387
14.5.1 Das ambivalente Verständnis von städtischer Natur 388
14.5.2 Städtische Wärmeinsel und die Besonderheiten der Urbanen Biodiversität 389
14.5.3 Städte als Quellen invasiver Arten 390
14-5.4 Stadtgrün und städtische Wärmeinsel 391
14.5.5 Ausblick 392
14.6 Der gesellschaftliche Umgang mit Biodiversität und Klimawandel aus ethischer Perspektive 392
14.6.1 Interessenkonflikte benennen 393
14.6.2 Naturschutz, biologische Vielfalt und nachhaltige Entwicklung 395
14.6.3 Von Warenwerten und wahren Werten: Grenzen der monetären Bewertung von Ökosystemdienstleistungen396
14-7 Folgen aus internationalen Vereinbarungen 397
14-7.1 Der internationale Verhandlungsprozess 398
14.8 Zusammenfassende Bewertung, Forschungsund Handlungsbedarf 402
14.8.1 Handlungsbedarf 405
14.8.2 Forschungsbedarf 406
15. Zusammenfassung 413
15.1 Forschungsund Entwicklungsbedarf 417
15 2 Handlungsempfehlungen 417
15.2.1 Terrestrisch 418
15.2.2 Marin und linmisch 418
15.2.3 Politik und Raumplanung 418
15-2.4 Gesellschaft 418
15.3 Fazit 419
Glossar 420
Register 423
Abkürzungsverzeichnis 429
Verzeichnis der Autoren 430
Danksagung 432