2.6 Klimatisch bedingt treten neue Pflanzenarten auf *

2. Auswirkung des Klimawandels auf aquatische und terrestrische Ökosysteme
2.6 Klimatisch bedingt treten neue Pflanzenarten auf *
Jana Lübbert, Silje Berger & Gian-Reto Walther
Climate change favours introduction of new plant species: One of the observed ecological responses to recent climate change are geographical range shifts of plants and animals. Indigenous species may expand their
ranges into neighbouring areas. However, also introduced species may naturalise and expand their ranges. In
the last 30 years an increasing number of exotic species originating from warmer regions have been recorded
to spread in Central Europe, apparently profiting from increasing temperatures. Human transports allow the
spread of species over long distances, both, on purpose (e.g. ornamentals) and accidentally. The invasion of
cold-sensitive non-indigenous species may particularly be facilitated by climate change. A benign climate
no longer limits survival and reproduction by harsh winter conditions to the same extent as decades ago.
D
ie ökologischen Auswirkungen der Klimaerwärmung treten immer deutlicher zu Tage und werden
durch eine steigende Zahl so genannter ökologischer
»Fingerabdrücke« der Klimaänderung belegt (Walther
et al. 2001, Parmesan & Yohe 2003, Root et al. 2003).
Über den ganzen Globus verteilt reagieren bereits zahlreiche Arten und Ökosysteme auf die derzeitige Klimaänderung (Walther et al. 2002). Vor allem in der
wärmeren Periode seit den 1970er Jahren nimmt die
Zahl diesbezüglicher Beobachtungen stetig zu (Parmesan 2006).
Insbesondere für thermophile bzw. kälteempfindliche Pflanzenarten werden durch die Klimaerwärmung
neue klimatisch günstige Bedingungen geschaffen
und diese Arten somit in ihrer Ausbreitung begünstigt
(Walther 2000). Dazu zählen auch wärmeliebende
Neophyten. Die jüngsten Meldungen über die Ausbreitung gebietsfremder wärmeliebender Arten werden
vermehrt in Zusammenhang mit der Klimaentwicklung
gebracht. Einige Fallbeispiele werden hier erläutert,
die einen klimatisch begünstigten Ausbreitungsprozess
verdeutlichen.
Meerfenchel – ein Zuwanderer
aus benachbarten Gebieten
Einige Arten wandern von alleine in neue Gebiete ein,
überschreiten politische Grenzen und können sich, begünstigt durch die klimatischen Bedingungen, einen
neuen, erweiterten Lebensraum erschließen. Areal­
modellierungen liefern erste Hinweise einer klimatisch
bedingten Arealerweiterung aus dem deutschen Küstenraum. Diese prognostizieren für einige Küstenarten
mit einem südlicheren Verbreitungsgebiet eine Ausdehnung ihrer Areale (Metzing 2005).
Besonders erwähnenswert ist Crithmum maritimum,
der Meerfenchel, eine mediterran-westatlantisch verbreitete Art (Abb. 2.6-1). Nach Crawford & Palin (1981)
korreliert die Verbreitungsgrenze der Art in Großbritannien mit der Januarmitteltemperatur, wo diese Art
nur südwestlich der 4,4°C–Januarisotherme vorkommt.
Abb. 2.6-1: Das aktuelle Verbreitungsgebiet sowie Einzelvorkommen von Crithmum maritimum mit der 3 °C- und der 4,4
°C-Januarisotherme (basierend auf Klimadaten aus dem Zeitraum 1970–2000) und dem modellierten Areal nach Metzing
(2005) für ein »best-guess« Szenario: +1,5 K und +8% Niederschlag im Winter.
* Stand 2008
2.6
Lübbert et al.
Die Art vermag jedoch auch etwas kältere Winterbedingungen zu ertragen (Metzing 2005). Die bisherige
Arealgestaltung lässt vermuten, dass die Art einen euatlantischen Temperaturengang mit relativ wintermilden
Temperaturen bevorzugt (Kremer & Wagner 2000).
Das lange Zeit östlichste Vorkommen dieser Art
war in den Niederlanden auf den Westfriesischen Inseln
verzeichnet. Seit 2000 konnte sich der Meerfenchel
auch in geschützten Bereichen der Küstenbauwerke
von Helgoland etablieren, was einen Erstnachweis für
Deutschland darstellt (Kremer & Wagner 2000). Die
Küstenschutzbauwerke von Helgoland erweisen sich
als geeignete Habitate, in denen der Meerfenchel gedeihen kann, so dass sich das rezente Vorkommen in
den letzten Jahren noch um einige Jungpflanzen erweitern konnte (Lübbert, unpubl. Daten). Nach Metzing
(2005) wird die Art durch die prognostizierte Erwärmung begünstigt und die Ansiedlung auf Helgoland
kann möglicherweise als Indiz für die Arealausdehnung
betrachtet werden (Abb. 2.6-1). Die Art konnte wahrscheinlich ihr westeuropäisches Areal auf natürliche
Weise nach Osten erweitern (Kremer & Wagner 2000)
und erreicht auf Helgoland ihre derzeitige nordöstlichste Verbreitungsgrenze. Die Insel auf offener See
weist durch den warmen Golfstrom im Winter ein viel
milderes Klima als die Festlandsküste auf und ist von
vielen frostempfindlichen mediterranen Pflanzenarten
geprägt. Da auch an der deutschen Nordseeküste potenzielle Lebensräume, wie Küstenschutzbauwerke
vorhanden sind, könnte bei weiter steigenden Temperaturen eine weitere Ausdehnung des Areals möglich
werden (Metzing 2005).
Lorbeer-Kirsche – ein Neuzugang
aus dem erweiterten Europa
In den letzten Jahrzehnten kommt es vermehrt zu Meldungen über die Ausbreitung kälteempfindlicher Exoten, die aus verschiedenen Kontinenten stammen. Allen
gemein ist die Herkunft aus südlicheren bzw. wärmeren
Gebieten. Ergebnisse über die Ausbreitung von kälteempfindlichen exotischen Arten liegen am Beispiel von
Prunus laurocerasus, der Lorbeer-Kirsche vor. Prunus
laurocerasus ist eine immergrüne Art, die ursprünglich
aus dem Balkan und der Küstenregion am Schwarzen
und Kaspischen Meer stammt. In Mitteleuropa wird der
Strauch bereits seit Ende des 16. Jahrhunderts kultiviert
und häufig als Zierpflanze gepflanzt (Abb. 2.6-2). Untersuchungen ergaben, dass erst in den letzten 15 Jahren vermehrt verwilderte Vorkommen in Deutschland
und den angrenzenden Gebieten gemeldet wurden.
Diese Beobachtung von Vorkommen außerhalb der
geschützten Gärten, deckt sich mit dem potentiellen
Verbreitungsgebiet (Abb.2.6-3, links), das anhand von
bioklimatisch limitierenden Parametern aus dem Heimatgebiet abgeleitet wurde (Söhlke 2006). Neben den
Wintertemperaturen ist bei der Lorbeer-Kirsche auch
die Länge der Vegetationsperiode ein entscheidender
Parameter für die Reproduktionsfähigkeit und limitierend für die nördliche Verbreitung (Söhlke 2006,
Berger et al. 2007). Die Überlappung des potenziellen
Verbreitungsgebiets mit den beobachteten verwilderten
Vorkommen in Mitteleuropa deutet daraufhin, dass die
Verwilderung ein Resultat der wärmeren Klimabedingungen v.a. in den 1990er Jahren ist.
Abb. 2.6-2: Blütenstand der Lorbeer-Kirsche (Prunus laurocerasus) (Foto: S. Berger).
2. Auswirkung des Klimawandels auf aquatische und terrestrische Ökosysteme
Hanfpalme – neue Arten
kennen (fast) keine Grenzen
erweiterung, s. Abb.2.6-3, rechts (Berger et al. 2007).
Bei einer fortschreitenden Erwärmung können auch
Die ursprünglich aus Südostasien stammende Hanfpal- nördlich der Alpen die Bedingungen für die Palme günsme, Trachycarpus fortunei, ist eine der am meisten kul- tiger werden. Erste subspontane Vorkommen in Gärten
tivierten Palmenarten und wurde bereits im frühen 19. sind auch für Deutschland bekannt (Abb.2.6-3, rechts).
Jahrhundert aus China nach Mitteleuropa eingeführt
(Walther et al. 2007). Zunächst auf Gartenstandorte Beifußblättrige Ambrosie –
beschränkt, konnten verwilderte Vorkommen der Art in eine Pflanzenart mit Nebenwirkungen
den 1950er Jahren außerhalb der Gärten nur in beson- Eine weitere Art, die derzeit immer wieder im Gespräch
ders wintermilden, geschützten Lagen am Alpensüdfuß ist und sich stark ausbreitet, ist Ambrosia artemisiifoüberleben. Erst seit den 1970er Jahren wurden Vorkom- lia, die einjährige Beifußblättrige Ambrosie oder auch
men verwilderter Palmensämlinge auch in den Wäldern Traubenkraut genannt. Von August bis September proam Alpensüdrand dokumentiert, die inzwischen aus- duziert die Pflanze eine große Menge hoch allergener
dauernde fertile Bestände bilden konnten (Walther et Pollen, die mit dem Wind über weite Strecken verbreial. 2007) (Abb. 2.6-4). Seit den 1970er Jahren blieben tet werden und bei Menschen schwere Allergien und
ungünstige Klimabedingungen weitgehend aus, und es Asthma auslösen können (Bohren et al. 2006).
Die aus Nordamerika stammende Art, wurde einst
stellte sich eine wärmere Periode ein, mit ähnlichen
Bedingungen wie im Heimatgebiet, was ein dauerhaftes unbeabsichtigt nach Europa eingeschleppt. Erste NachAufkommen und eine Etablierung der Hanfpalme in der weise in Europa sind bereits aus den 1860er Jahren
Südschweiz ermöglicht hat. Diese aktuelle Expansion bekannt (Bohren et al. 2006). Lange Zeit unbeachtet
der Palme in der Schweiz und weltweit deckt sich mit konnte sich der Neophyt in den vergangenen Jahren,
dem derzeitigen Klimawandel. Es besteht ein Zusam- vermehrt nach 1990, in süd- und südosteuropäischen
menhang zwischen den Temperaturbedingungen des käl- Ländern massiv ausbreiten (Alberternst et al. 2006).
testen Monats, der Länge der Vegetationsperiode und der Seit einigen Jahren nehmen die Vorkommen auch in
Verbreitung der Hanfpalme (Walther et al. 2007). Die Ländern mit kühlerem Klima zu, wie in Deutschland.
nördlichsten subspontanen Vorkommen der Hanfpalme Im süddeutschen Raum konnten vermehrt Massenbekorrelieren mit der Verbreitungsgrenze des potentiellen stände beobachtet werden. Als Ruderalpflanze besiedelt
Areals basierend auf Klimadaten aus dem Heimatgebiet die Art überwiegend offene Stellen und Straßenränder
in China und sprechen für eine klimatisch bedingte Areal­ (Alberternst et al. 2006).
Abb.2.6-3: Links: Aktuelles und potenzielles Verbreitungsgebiet von Prunus laurocerasus in Europa. Rechts: Die Vorkommen von Trachycarpus fortunei in Europa sowie dem potenziellen Areal (aus Berger et al. 2007, verändert).
2.6
Lübbert et al.
Ambrosia artemisiifolia hat nach Bohren et al.
(2006) ein hohes Ausbreitungspotential, das besonders
durch den Menschen gefördert wird. Die schnellere
Ausbreitungsrate in den letzten Jahren ist auf die landwirtschaftlichen Praktiken sowie die Verbreitung durch
den Menschen z.B. mittels Vogelfutter zurückzuführen.
Eine weitere Rolle spielt die globale Erwärmung, die
das Wachstum und die Ausbreitung der Art zusätzlich
begünstigt (Bohren et al. 2006).
Schlussbetrachtung
Die steigende Anzahl an Beobachtungen bzw. Fallstudien über die Ausbreitung und anschließende erfolgreiche Etablierung gebietsfremder Arten in der
wärmeren Periode der letzten Jahrzehnte ist auffällig
(vgl. Berger & Walther 2007). Von der Erwärmung
profitieren nicht nur indigene Pflanzenarten, sondern
auch zahlreiche gebietsfremde Arten bzw. Exoten, die
sich im Zuge des aktuellen Klimawandels zunehmend
außerhalb ihres ursprünglichen Verbreitungsareals
ausbreiten können (Dukes & Mooney 1999, Walther
2000). Die Arten stammen ursprünglich aus wärmeren
Regionen und sind auf unterschiedlichstem Wege nach
Deutschland gelangt. Dieser Prozess wird begünstigt
durch die Globalisierung und dem dadurch bedingten
verstärkten Transfer zwischen den Kontinenten sowie
dem Handel mit exotischen Zierpflanzen. Dadurch gelangen Organismen in Gebiete, die sie zuvor nicht auf
natürlichem Weg erreichen konnten, indem beabsich­tigt
oder unbeabsichtigt räumliche Ausbreitungsbarrieren
überwunden oder beseitigt wurden (Kowarik 2003).
Die Konsequenz der Ausbreitung eingeführter Arten
ist umstrittener als die »natürliche« Arealerweiterung
von Arten aus benachbarten Gebieten (vgl. Crithmum
maritimum). Die Einwanderung und verstärkte Ausbreitung von Neophyten kann eine starke Veränderung
der Ökosysteme bewirken (Dukes & Mooney 1999).
Aus globaler Sicht, wird die absichtliche Einfuhr und/
oder das unbeabsichtigte Einschleppen gebietsfremder
Arten heute als bedeutender Gefährdungsfaktor für die
biologische Vielfalt angesehen (Kowarik 2003, Klingenstein et al. 2005). Neben den erwähnten biogeographischen und ökologischen Folgen, kann dies auch
evolutionäre, ökonomische und soziale Konsequenzen,
sowie gesundheitliche Risiken mit sich bringen (Kowarik 2003). Letzteres lässt sich am Beispiel von
Ambrosia artemisiifolia zeigen. Neben der effektiven
massenhaften Ausbreitung dieser Art könnte auch eine
klimatisch bedingte Verlängerung der Wachstums- und
Reproduktions-Periode zu einer verstärkten gesundheitlichen Belastung führen.
Auch wenn die Zuwanderungen neuer Arten in einigen Fällen negative Konsequenzen für Mensch und/
oder Umwelt mit sich bringen, trifft dies bei weitem
nicht auf alle neuen Pflanzenarten zu. Eine differenzierte Betrachtung ist im Einzelfalle erforderlich, da
je nach Art und betroffenem Lebensraum die Auswirkungen stark variieren (Kowarik 2003).
Abb. 2.6-4: Verwilderte Palmenpopulation (Trachycarpus fortunei) in einem sommergrünen Laubwald
bei Locarno (Schweiz) (Foto: G.-R. Walther).
2. Auswirkung des Klimawandels auf aquatische und terrestrische Ökosysteme
In Mitteleuropa sind gebietsfremde Arten weit
weniger an der Gefährdung der einheimischen Artenvielfalt beteiligt als in anderen Regionen (Kowarik
2003, Klingenstein et al. 2005). Das gemäßigte Klima
Mitteleuropas schließt bislang viele subtropische und
tropische Arten aus, was sich jedoch mit der prognostizierten Klimaerwärmung ändern kann. Bei anhaltender Klimaerwärmung ist davon auszugehen, dass
vermehrt neue Pflanzenarten auftreten bzw. sich weiter
ausbreiten. Aufgrund einer möglichen tiefgreifenden
Umschichtung bestehender Lebensgemeinschaften als
Folge des anhaltenden Klimawandels ist es aber auch
möglich, dass sich Neophyten in neue Artgefüge einpassen, die Artenvielfalt bereichern und in neuen Lebensgemeinschaften wichtige ökologische Funktionen
übernehmen können (vgl. Williams 1997).
Die hier aus einer Vielzahl von Studien ausgewählten Fallbeispiele machen deutlich, dass anthropogene
Einflüsse und nicht zuletzt der aktuelle Klimawandel
thermophile bzw. kälteempfindliche Arten in ihrer Ausbreitung begünstigen. Durch die veränderten klimatischen Bedingungen sind gebietsfremde Pflanzenarten
unterschiedlichster Herkunft in der Lage neue Areale
zu erschließen, da nicht nur geographische sondern
auch physiologische Barrieren beseitigt wurden. Die
Auswirkungen müssen im Einzelfall und habitatspezifisch analysiert werden. Das Spektrum der Maßnahmen
kann von rigorosen Bekämpfungsmaßnahmen bis hin
zur weitgehenden Akzeptanz im Sinne einer Bereicherung der einheimischen Flora bzw. Fauna reichen.
Literatur
ALBERTERNST, B., S. NAWRATH & F. KLINGENSTEIN
(2006): Biologie, Verbreitung und Einschleppungswege von
Ambrosia artemisiifolia in Deutschland und Bewertung aus
Naturschutzsicht. Nachrichtenblatt des Deutschen Pflanzenschutzdienstes 58(11), 279-285.
BERGER, S., G. SÖHLKE, G.-R. WALTHER & R. POTT
(2007): Bioclimatic limits and range shifts of cold-hardy evergreen broad-leaved species at their northern distributional limit
in Europe. Phytocoenologia.
BERGER, S. & G.-R. WALTHER (2007): Klimawandel und biologische Invasionen. Schriftreihe »Naturschutz und Bio­logische
Vielfalt« 46, Bundesamt für Naturschutz, Bonn.
BOHREN, C., G. MERMILLOD & N. DELABAYS (2006):
Common ragweed (Ambrosia artemisiifolia L.) in Switzerland:
development of a nationwide concerted action. Journal of Plant
Diseases and Protection, Special Issue XX, Ulmer, Stuttgart,
497-503.
CRAWFORD, R. M. M. & M. A. PALIN (1981): Root Respiration and Temperature Limits to the North-South Distribution of
Four Perennial Maritime Plants. Flora 171, 338-354.
DUKES J. & H. A. MOONEY (1999): Does global change increase the success of biological invaders? Elsevier Scien­ce 14,
135-139.
KLINGENSTEIN, F., P. M. KORNACKER, H. MARTENS & U.
SCHIPPMANN (2005): Gebietsfremde Arten – Posi­tionspapier
des Bundesamtes für Naturschtz. BfN-Skript 128, Bonn, 30 S.
KREMER, B. P. & A. WAGNER (2000): Crithmum maritimum L.
Neu für Deutschland. Floristische Rundbriefe 34(1), 1-8.
KOWARIK, I. (2003): Biologische Invasionen: Neophyten und
Neozoen in Mitteleuropa. Ulmer, Stuttgart, 380 S.
METZING, D. (2005): Küstenflora und Klimawandel – der Einfluss der globalen Erwärmung auf die Gefäß­pflanzenflora des
deutschen Küstengebietes von Nord- und Ostsee. Dissertation,
Oldenburg. 445 S.
PARMESAN, C. & G. YOHE (2003): A globally coherent fingerprint of climate change impacts across natural systems. Nature
421, 37-42.
PARMESAN, C. (2006): Ecological and Evolutionary Responses
to Recent Climate Change. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 37, 637-669.
SÖHLKE, G. (2006): Aktuelle und potentielle Verbreitung der
Lorbeer-Kirsche Prunus laurocerasus L. in Deutschland und
angrenzenden Gebieten. Diplomarbeit, Institut für Geobotanik,
Universität Hannover, 98 S.
ROOT, T., J. T. PRICE, K. R. HALL, S. H. SCHNEIDER, C.
ROSENZWEIG & J. A. POUNDS (2003): Fingerprints of
global warming on wild animals and plants. Nature 421, 5760.
WALTHER G.-R. (2000): Climatic forcing on the dispersal of exotic species. Phytocoenologia 30, 409–430.
WALTHER, G.-R., C. A. BURGA & P. J. EDWARDS (eds.)
(2001): ‘Fingerprints’ of Climate Change – Adapted Behaviour
and Shifting Species Range. Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 329 pp.
WALTHER, G.-R., E. POST, P. CONVEY, A. MENZEL, C. PARMESAN, T.C. BEEBEE, J.-M. FROMENTIN, O. HOEGHGULDBERG & F. BAIRLEIN (2002): Ecological responses
to recent climate change. Nature 416, 389-395.
WALTHER G.-R., E. S. GRITTI, S. BERGER, T. HICKLER, Z.
TANG & M. SYKES (2007): Palms tracking climate change.
Global Ecology and Biogeography, 1-9.
WILLIAMS, C. E. (1997): Potential Valuable Ecological Functions of Nonindigenous Plants. In: LUKEN, J. O. & J. W.
THIERET (eds.): Assessment and Management of Plant Invasions. Springer, New York, 26-36.
Weiterführende Literatur:
DAISIE (2009): Handbook of alien species in Europe. Springer:
Berlin.
Kowarik, I. (2010): Biologische Invasionen -- Neophyten und
Neozoen in Mitteleuropa. 2. Aufl. Stuttgart: Ulmer.
Lambdon, P. W, Pyšek, P, Basnou, C. et al.(2008): Alien
flora of Europe: species diversity, temporal trends, geographical patterns and research needs. Preslia 80: 101–149.
Nehring, S., Kowarik, I., Rabistsch, W. & W. Essl
(2013): Naturschutzfachliche Invasitivitätsbewertungen für in
Deutschland wild lebende gebietsfremde Pflanzenarten. BfNSkripten 352. http://www.bfn.de/fileadmin/MDB/documents/
service/skript 352.pdf.
Pyšek, P. & D. M. Richardson (2010): Invasive Species,
Environmental Change and Management, and Health. Annual
Review of Environment and Resources 35: 25-55.
Pyšek, P., Jarošík, V., Hulme, P. E., Pergl, J., Hejda,
M., Schaffner, U & M. Vilà (2012): A global assessment
of invasive plant impacts on resident species, communities
and ecosystems: the interaction of impact measures, invading
species‘ traits and environment. Global Change Biology 18:
1725–1737.
Kontakt:
Dipl. Biol. Jana Lübbert ([email protected])
BUND Region Hannover
Dipl. Biol. Silje Berger & PD Dr. Gian-Reto Walther
Ex-Institut für Geobotanik - Universität Hannover
Lübbert, J., S. Berger & G.-R. Walther (2008): Klimatisch bedingt treten neue Pflanzenarten auf. In: Lozán,
J.L., Grassl, H., Karbe, L. & G. Jendritzky (Hrsg.). Warnsignal Klima: Gefahren für Pflanzen, Tiere und Menschen.
Elektronische Veröffentlichung (Kap. 2.6) - www.warnsignale.uni-hamburg.de.
Danksagung: Diese Forschungsarbeiten wurden durch das Bundesamt für Naturschutz (BfN, FKZ 80581001) sowie die
EU (FP 6 Integrated Project »ALARM« GOCE-CT-2003-506675) finanziell gefördert.