Bis 2100 wird der globale Klimawandel Pflanzengemeinschaften verändern, die fast die Hälfte der Landoberfläche der Erde bedecken, und wird die Umwandlung von fast 40 Prozent der landbasierten Ökosysteme von einem großen ökologischen Gemeinschaftstyp vorantreiben - wie Wald, Grasland oder Tundra - zu einem anderen, laut einer neuen Computermodellierungsstudie der NASA und der Universität.
Die Modellprojektionen zeichnen ein Porträt zunehmender ökologischer Veränderungen und Belastungen in der Biosphäre der Erde, wobei viele Pflanzen- und Tierarten einem zunehmenden Wettbewerb ums Überleben ausgesetzt sind, sowie einem erheblichen Artenwechsel, da einige Arten in Gebiete eindringen, die von anderen Arten besetzt sind. Der größte Teil des Landes der Erde, der nicht von Eis oder Wüste bedeckt ist, wird voraussichtlich eine mindestens 30-prozentige Veränderung der Pflanzenbedeckung erfahren – Veränderungen, die Menschen und Tiere erfordern, sich anzupassen und häufig umzuziehen.
Zusätzlich zur Veränderung von Pflanzengemeinschaften prognostiziert die Studie, dass der Klimawandel das ökologische Gleichgewicht zwischen voneinander abhängigen und oft gefährdeten Pflanzen- und Tierarten stören, die Biodiversität verringern und die Wasser-, Energie-, Kohlenstoff- und anderen Elementkreisläufe der Erde beeinträchtigen wird.
"Seit mehr als 25 Jahren warnen Wissenschaftler vor den Gefahren des vom Menschen verursachten Klimawandels", sagte Jon Bergengren, ein Wissenschaftler, der die Studie als Postdoktorand am C altech leitete. „Unsere Studie führt eine neue Sicht auf den Klimawandel ein und untersucht die ökologischen Auswirkungen einer Erderwärmung um ein paar Grad. Während Warnungen vor schmelzenden Gletschern, steigenden Meeresspiegeln und anderen Umweltveränderungen anschaulich und wichtig sind, sind es letztendlich die ökologischen Folgen, die am wichtigsten sind."
Pflanzenarten müssen angesichts des Klimawandels oft über mehrere Generationen "wandern", da sie nur innerhalb des Klimabereichs überleben, konkurrieren und sich vermehren können, an den sie evolutionär und physiologisch angepasst sind. Während sich die Pflanzen und Tiere der Erde so entwickelt haben, dass sie als Reaktion auf saisonale Umweltveränderungen und auf noch größere Übergänge wie das Ende der letzten Eiszeit migrieren, sind sie oft nicht dafür gerüstet, mit der Geschwindigkeit der modernen Klimaänderungen Schritt zu h alten, die derzeit stattfinden Platz. Menschliche Aktivitäten wie Landwirtschaft und Verstädterung zerstören zunehmend die natürlichen Lebensräume der Erde und hindern häufig Pflanzen und Tiere daran, erfolgreich zu wandern.
Um die Empfindlichkeit der Ökosysteme der Erde gegenüber dem Klimawandel zu untersuchen, verwendeten die Wissenschaftler ein Computermodell, das die Art der Pflanzengemeinschaft vorhersagt, die auf einzigartige Weise an jedes Klima auf der Erde angepasst ist. Dieses Modell wurde verwendet, um den zukünftigen Zustand der natürlichen Vegetation der Erde im Einklang mit Klimaprojektionen aus 10 verschiedenen globalen Klimasimulationen zu simulieren. Diese Simulationen basieren auf dem Treibhausgas-Zwischenszenario im Vierten Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses der Vereinten Nationen für Klimaänderungen. Dieses Szenario geht davon aus, dass sich die Treibhausgaskonzentrationen bis 2100 verdoppeln und dann einpendeln. Die Klimasimulationen des UN-Berichts sagen eine wärmere und feuchtere Erde voraus, mit einem globalen Temperaturanstieg von 3,6 bis 7,2 Grad Fahrenheit (2 bis 4 Grad Celsius) bis 2100, etwa der gleichen Erwärmung wie nach dem letzten Gletschermaximum vor fast 20.000 Jahren. außer etwa 100 mal schneller. In diesem Szenario werden einige Regionen aufgrund verstärkter Verdunstung feuchter, während andere aufgrund von Änderungen in der atmosphärischen Zirkulation trockener werden.
Die Forscher fanden eine Verschiebung von Biomen oder wichtigen Arten von ökologischen Gemeinschaften zu den Polen der Erde – am dramatischsten in gemäßigten Graslandschaften und borealen Wäldern – und zu höheren Lagen. Zu den ökologisch sensiblen „Hotspots“– Gebieten, die voraussichtlich den größten Artenumsatz erfahren werden – die von der Studie identifiziert wurden, gehören Regionen im Himalaya und auf dem tibetischen Plateau, im östlichen Äquatorialafrika, auf Madagaskar, im Mittelmeerraum, im südlichen Südamerika und in Nordamerika Great Lakes und Great Plains-Gebiete. Die größten für dieses Jahrhundert vorhergesagten Gebiete mit ökologischer Empfindlichkeit und Biomveränderungen finden sich, nicht überraschend, in Gebieten mit dem dramatischsten Klimawandel: in den hohen Breiten der nördlichen Hemisphäre, insbesondere entlang der nördlichen und südlichen Grenzen der borealen Wälder.
"Unsere Studie hat einen einfachen, konsistenten und quantitativen Weg entwickelt, um die Auswirkungen des Klimawandels auf Ökosysteme zu charakterisieren und gleichzeitig die Auswirkungen von Klimamodellprojektionen zu bewerten und zu vergleichen", sagte JPL-Co-Autor Duane Waliser. „Dieses neue Werkzeug ermöglicht es Wissenschaftlern, die Wechselbeziehungen zwischen den Ökosystemen der Erde und dem Klima zu erforschen und zu verstehen und Regionen zu identifizieren, von denen prognostiziert wird, dass sie das höchste Maß an ökologischer Sensibilität aufweisen.“
"In dieser Studie haben wir zwei neue ökologische Sensitivitätsmetriken entwickelt und angewendet - Analoga zur Klimasensitivität - um den potenziellen Grad der Veränderungen der Pflanzengemeinschaft in den nächsten drei Jahrhunderten zu untersuchen", sagte Bergengren."Der überraschende Grad an ökologischer Sensibilität der Ökosysteme der Erde, der von unserer Forschung vorhergesagt wird, unterstreicht die globale Notwendigkeit, den Fortschritt zur Erh altung der biologischen Vielf alt durch Stabilisierung des Erdklimas zu beschleunigen."
JPL wird für die NASA vom California Institute of Technology in Pasadena verw altet.
