, Volume 22, Issue 1, pp 7-19
Date: 30 Jan 2010

Klima-Biomonitoring: Nachweis des Klimawandels und dessen Folgen für die belebte Umwelt

Zusammenfassung

Hintergrund und Ziel Es wird vorgeschlagen, Biomonitoring-Verfahren zu verwenden, um Auswirkungen des Klimawandels auf die belebte Umwelt zu erkennen, zu bewerten und zu dokumentieren, weil

• es mit dieser Methode gelingt, klimainduzierte Veränderungen in besonders empfindlichen Gebieten in Deutschland mit ihren Lebensräumen, Lebensgemeinschaften und Arten darzustellen,

• es bezüglich Zuwanderung und Ausbreitung neuer Schädlinge und Krankheitserreger für Mensch, Tier und Pflanze nach bzw. in Deutschland relevante Informationen liefern kann,

• damit der Politik zur Bewertung der Auswirkungen des Klimawandels wichtige Informationen, Handreichungen und Entscheidungsgrundlagen zur Verfügung gestellt werden können und

• auf dieser Grundlage geeignete Anpassungsmaßnahmen eingeleitet und auf ihre Wirksamkeit geprüft werden können, wie beispielsweise in der Deutschen Anpassungsstrategie (BMU 2009) beschrieben. Für Biomonitoring-Verfahren, die geeignet sind, Auswirkungen des Klimawandels anzuzeigen, wird der Begriff Klima-Biomonitoring vorgeschlagen Diese Verfahren sollten aus verschiedenen Gründen (u. a. abgestimmte Methodik und gleiche Datenbasis, Kostenersparnis) unter Beteiligung aller Bundesländer umgesetzt werden. Bioindikation ist bereits heute ein unverzichtbares Verfahren, frühzeitig Veränderungen in der belebten Umwelt zu erkennen und somit Hinweise auf besondere Gefahren zu liefern (Frühwarnsystem). Für das Klima-Biomonitoring werden vorzugsweise bestehende Monitoringsysteme mit ihren bereits erhobenen Daten ausgewertet und mitgenutzt.

Material und Methoden Das Klima-Biomonitoring greift auf bereits eingeführte und bewährte Methoden der Bioindikation von Umweltveränderungen zurück. Bestehende Methoden werden im Hinblick auf die besonderen, durch den Klimawandel bedingten Anforderungen ergänzt, angepasst und weiterentwickelt. Auf der Grundlage einer Auswertung relevanter laufender Bundes- und Länderprogramme werden wesentliche Wirkungen des Klimawandels identifiziert, die datenliefernden Programme zugeordnet und Auswertungen vorgeschlagen. Zusätzlich werden Datenquellen beschrieben, deren Nutzung weitergehende Betrachtungen ermöglichen.

Ergebnisse In einer Übersichtstabelle werden Monitoring-Programme auf Bundes- und Länderebene systematisiert und hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Bewertung von Klimafolgen auf die belebte Umwelt dargestellt. Eine Übersicht über Datenquellen sowie eine Darstellung erster Erkenntnisse aus der Auswertung vorliegender Daten belegen die Relevanz des vorgeschlagenen Verfahrens. Der erkennbare Forschungs- und Entwicklungsbedarf wird umrissen und Vorschläge für eine Optimierung des Daten- und Methodenaustausches benannt. Beispiele zur Anwendung und Vertiefung der Thematik sowie Anregungen zur Weiterentwicklung der Methodik und zum Schließen von Kenntnislücken werden in Folgepublikationen aufgezeigt.

Diskussion Auf der Basis des Klima-Biomonitorings kann das Ausmaß der durch den Klimawandel bereits eingetretenen Veränderungen beschrieben sowie Szenarien und Prognosen zu den Auswirkungen von Klimaveränderungen erstellt werden. Weiterhin ist es möglich, die sekundären Wirkungen des Klimawandels, insbesondere die Auswirkungen der Maßnahmen zur Anpassung an den Wandel, mithilfe der Bioindikation auf ihre Wirksamkeit zu prüfen. Für einige Klima-Bioindikatoren ist der kausale Zusammenhang zwischen Klimawandel und Reaktion bereits belegt (zum Beispiel die Frühjahrsphasen in der Pflanzenphänologie), in anderen Fällen müssen noch Methoden zur Unterscheidung zwischen Klimawirkungen und anderen Wirkfaktoren entwickelt werden.

Die Erkenntnisse aus dem Klima-Biomonitoring sollen Grundlage für entsprechende Handlungen sein, sodass geeignete Anpassungsstrategien und gleichzeitig Maßnahmen zur Vermeidung oder zur Verminderung der Effekte eingeleitet werden können. Zugleich sollen eine angemessene Politikberatung, eine Information der Öffentlichkeit und die Erfüllung entsprechender Berichtspflichten erfolgen.

Schlussfolgerungen: Klima-Biomonitoring ist eine geeignete Methode, um klimainduzierte Veränderungen in besonders empfindlichen Gebieten in Deutschland mit ihren Lebensräumen, Lebensgemeinschaften und Arten darzustellen. Erste Auswertungen zeigen, dass bereits Wirkungen des Klimawandels auf die belebte Umwelt nachweisbar sind. Hierbei liefert die Pflanzenphänologie seit vielen Jahren wertvolle Hintergrunddaten. Eine Verschneidung dieser Hintergrunddaten mit Daten aus anderen geeigneten Monitoring-Programmen und weiteren Informationen (zum Beispiel Geobasisdaten) ermöglicht es, diese Erkenntnisse zu ergänzen. Damit ist die Ermittlung und Bewertung von klimainduzierten Wirkungen auch im Bereich der Ausbreitung von Krankheitsüberträgern und -erregern und anderer Phänomene sowie der Bewertung von Maßnahmen möglich.

Empfehlungen und Perspektiven Eine abgestimmte Anwendung der Methodik in allen Bundesländern und beim Bund, eine Verbesserung des Daten- und Methodenaustausches, die Identifikation, Erschließung und Nutzung weiterer Datenquellen, die Weiterentwicklung der Methodik und eine Publikation weiterer Erkenntnisse werden empfohlen. Es ist davon auszugehen, dass sich das Klima-Biomonitoring wegen seiner Vorteile als Methode zur Erhebung von Klimafolgen für die belebte Umwelt auch international etablieren wird.

Abstract

Background, aim and scope The use of biomonitoring is proposed for the identification, assessment and documentation of climate change impacts on the biosphere as requested in the German “National Adaptation Strategy” (BMU 2009), because

• this method succeeds to present climatic changes in especially sensitive areas of Germany including their habitats, ecosystems, and species,

• it can reveal relevant information about the migration and dispersal of new pests and diseases threatening humans, animals and plants,

• it can provide politicians with information, documents and a basis for decision support to assess climate change impacts and

• it is possible to develop new and to evaluate the effectiveness of existing adaptive measures.

It is proposed to use the term „climate biomonitoring“ for biomonitoring methods that are able to indicate climate change effects. For several reasons (e. g. unified methods, common data basis, cost reduction) all federal states should participate in it. Today, bioindication is an indispensable method for the early detection of changes in the biosphere, giving information about special hazards (early warning system). Climate biomonitoring preferably makes use of already existing monitoring systems and data collections.

Materials and methods Climate biomonitoring refers back to accepted and tested methods of bioindication to assess environmental changes. Existing methods are enhanced and supplemented in order to meet the particular needs for the indication of climate change conditions. On the basis of an evaluation of relevant and actual monitoring programs on state and national level we identify relevant impacts of climate change and programs providing relevant data, and we propose evaluation methods. Additionally, other data sources are described, that may enable further in depth assessments.

Results An overview table systematically lists the monitoring programs on national and state level and shows their relevance for an assessment of climate change impacts on the biosphere. The relevance of the proposed approach is shown by an overview about the data sources as well as a presentation of first evaluation results. The need for further research and development and proposals for an enhancement of data provision and data exchange are given. Examples for the use and optimization of the method as well as further possibilities of development and ways to close knowledge gaps will be elaborated in further publications.

Discussion This method provides the basis for a description of the changes caused by climate change as well as the development of scenarios and prognoses for a future assessment of climate change impacts. Furthermore, the secondary effects of climate change can be assessed using bioindication, especially the effectiveness of adaptation measures. For some climate bioindicators, the causal link between climate change effects and indicator response are sufficiently proven (eg. the reaction of spring time plant phenology), other cases still require cause effect studies to separate climate effects from those of other agents. The findings from climate biomonitoring are meant to be the basis for activities in order to develop both adequate strategies for adaptation and measures to avoid or to mitigate the effects of climate change. Also an appropriate advice for politicians, information of the public and the fulfillment of reporting obligations are intended.

Conclusions Climate biomonitoring is shown to be an efficient method to demonstrate climate change impacts in especially sensitive areas of Germany concerning habitats, biocenoses and species distribution. First evaluations have already proven effects of climate change on the biotic environment. Since several years already, plant phenology provides valuable background data. It is possible to supplement these background data by joining them spatially with data from other relevant monitoring programs and other information (like topographic data). This enables us to identify and assess climate change based effects in disease dispersal and other phenomena as well as the evaluation of measures.

Recommendations and perspectives It is recommended to secure a harmonized application of this method by the federal agencies and the state level actors, to improve the exchange of data and methods, to identify, access and use additional data sources, to develop the method further, and to publish respective results and knowledge. Since climate biomonitoring offers many advantages it may be assumed that it will be established internationally as a solid method of assessing the impacts of climate change on our living environment.