Mit einer Gesamtfläche von etwas mehr als 4 Milliarden Hektar bedecken die Wälder der Welt derzeit ein Drittel der globalen Landoberfläche, so die neuesten Zahlen der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO). Als Rohstoffquellen, Kohlenstoffsenken, Klimaregulatoren und -schützer, Reservoir für Biodiversität und Raum für Wohlbefinden sind ihre Vorteile für unseren Planeten vielfältig. Dennoch sind nach der jüngsten Einschätzung rund 31% aller Baumarten weltweit vom Aussterben bedroht**. Es werden viele Anstrengungen unternommen, um die Widerstandsfähigkeit der Waldökosysteme zu verbessern. Doch welche Gebiete weisen die stärksten Veränderungen auf - Welche Regionen sollten vorrangig geschützt werden - Welche Baumarten sind gegen die lokalen Auswirkungen des Klimawandels resistent - Der innovative Ansatz, den Wissenschaftler der Eidg.EPFL zusammen mit ihren Kollegen von der ETHZ entwickelt haben und der heute in Nature Communications veröffentlicht wird, bietet eine Fülle von Informationen, um politische Entscheidungen zu erhellen und die nachhaltige Bewirtschaftung der Wälder auf globaler Ebene zu planen.
Dies war zuvor noch nie in einem so großen Maßstab und mit so vielen Arten gemacht worden. Diese Ergebnisse ermöglichen es uns, einen Einblick in die globale Biodiversität der Wälder zu erhalten, über die Regionen hinaus, die sehr gut dokumentiert sind
Devis Tuia, Professor am Labor für Computational Science for Environment and Earth Observation
Detaillierte Karten der Verbreitung von über 10’000 Baumarten.
Für diese Studie, die vom Labor für Computational Science for Environment and Earth Observation (ECEO) sowie zwei Forschungsgruppen der ETH Zürich gemeinsam geleitet wurde, wurden fast 26 Millionen Baumbeobachtungen berücksichtigt und mit georäumlichen Daten kombiniert, die Klima und Böden sowie geografische Ausbreitungsbeschränkungen beschreiben, die Baumarten in ihrem erklärten einheimischen Verbreitungsgebiet enthalten. "Wir wollten Vorhersagefehler vermeiden, wie etwa Arten, die an einem bestimmten Ort vorkommen sollten, nur weil das Klima dafür geeignet ist, obwohl sie invasiv sind", sagt Nina van Tiel, Doktorandin am ECEO. Von den 73.000 Baumarten, die es auf der Erde gibt, wurden die 10.590 am weitesten verbreiteten Arten berücksichtigt, wobei seltene Arten vorerst ausgeschlossen wurden. "Wir haben die Sorten gezählt, die über mindestens 90 registrierte Beobachtungen verfügten, was der Schwellenwert für Modelle mit einer guten Vorhersageleistung ist", fährt sie fort.Dies wurde noch nie zuvor in einem so großen Maßstab und mit so vielen Arten gemacht", erklärt Devis Tuia, Professor des Labors. Diese Ergebnisse ermöglichen es uns, einen Einblick in die globale Biodiversität der Wälder zu erhalten, über die Regionen hinaus, die sehr gut dokumentiert sind". Die von den Wissenschaftlern entwickelten Modelle führen auch zu Vorhersagen der Artenverteilung unter Berücksichtigung der von verschiedenen Klimaszenarien geschätzten Temperaturen bis zum Jahr 2100. "Trotz großer Unsicherheiten im Zusammenhang mit der Projektion dieser Modelle in die Zukunft ermöglicht uns die große Zahl der modellierten Arten, eine Vorstellung davon zu bekommen, wie sich die Biodiversität mit dem Klimawandel verändern wird."
Die Daten, die in Form von Karten zusammengestellt wurden, zeigen die Vielfalt der Waldsignatur von Wäldern auf der ganzen Welt. Die Trennlinien verlaufen entlang von Baumarten mit vergleichbaren Eigenschaften, aber auch entlang von Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den Arten. Jeder Standort ist mit einer einzigartigen Gruppe von Baumarten und Linien verbunden, die sich aus historischen und Ökologischen Faktoren ergeben. Die Gesamtergebnisse bestätigen, was wir erwartet hatten", betont Loïc Pellissier, außerordentlicher Professor am Departement für Umweltsystemwissenschaften der ETHZ. Andererseits lassen sich mit diesen Karten die weltweiten Verbreitungsgebiete der Arten berechnen. "Unsere Modelle zeigen aber auch, dass einige tropische Bäume sehr große Verbreitungsgebiete haben, was auf die Entdeckungen von hyperdominanten Arten im Amazonasbecken verweist".
Woran leiden die Wälder?
Die Herausforderungen der Waldbewirtschaftung werden durch die raschen Klimaveränderungen erheblich verschärft. In dem Maße, wie sich die klimatischen Bedingungen ändern, verändert sich auch die potenzielle Verteilung der Pflanzenarten. Wie Nina van Tiel feststellte, "wirkt sich der Klimawandel auf die Artenzusammensetzung aus - in einigen Regionen könnte das Klima für mehr als die Hälfte der derzeit dort vorkommenden Arten ungeeignet werden, während in anderen Regionen viele neue Arten künftig geeignete Lebensräume finden könnten". Die Reaktion der Baumarten auf diese Veränderungen ist jedoch von Region zu Region sehr unterschiedlich. Die Forscherinnen und Forscher erstellten mithilfe statistischer Modelle eine Kartierung der geeigneten Verbreitungsgebiete in der Zukunft. "Auch wenn es sich um einen evolutionären Ansatz handelt, der aktualisiert werden muss, bietet diese Art von Analyse entscheidende Hinweise für die Erhaltung und Wiederherstellung von Wäldern und unterstreicht die Dringlichkeit konzertierter Aktionen zum Schutz der globalen Waldbiodiversität", schließt Devis Tuia.Die Studie hebt die Einzigartigkeit der Wälder auf der ganzen Welt hervor, sowohl was die dort vorkommenden Arten, die Geschichte, die Landnutzung und die Folgen des Klimawandels betrifft. ETH-Professor Thomas Crowther meint: "Diese Ergebnisse können denjenigen helfen, die Ökosysteme erhalten und wiederherstellen wollen, indem sie eine globale Perspektive bieten, die mit lokalen Beobachtungen und dem Wissen von Expertinnen und Experten kombiniert werden muss". Lokale Baumlisten aus der Studie wurden bereits in Restor integriert, einer Plattform des Crowther Labs an der ETHZ, mit dem ECEO für die Studie zusammengearbeitet hat.
*Zahlen der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen
** State of the World’s Trees, September 2021, Botanic Gardens Conservation International.
