Ausbreitungsverl\u00e4ufe invasiver Pflanzenarten in Deutschland<\/p>\n
Invasive Pflanzenarten stellen durch eine Gef\u00c3\u00a4hrdung der Biodiversit\u00c3\u00a4t eine aktuelle Naturschutzproblematik dar. Gleichzeitig ist damit zu rechnen, dass ihre Ausbreitung durch zu erwartende Klimaver\u00c3\u00a4nderungen beg\u00c3\u00bcnstigt wird.<\/p>\n
Ziel des Promotionsvorhabens ist es, die Habitateignungen \u00c3\u00b6kologisch relevanter invasiver Pflanzenarten unter gegenw\u00c3\u00a4rtigen und zuk\u00c3\u00bcnftigen Klimabedingungen in Deutschland an Hand statistischer Habitatmodellierungen zu prognostizieren.Dabei soll interspezifische Konkurrenz mit bestehenden Vegetationsgemeinschaften besonders ber\u00c3\u00bccksichtigt werden. Ferner sollen die Ausbreitungsverl\u00c3\u00a4ufe der untersuchten Arten an Hand zellul\u00c3\u00a4rer Automaten modelliert werden.<\/p>\n
Grundlagen der Modellierung sind aktuelle Verbreitungsdaten der Arten, sowie ausgew\u00c3\u00a4hlte Umwelteigenschaften des Untersuchungsgebiets; beide Datentypen werden in Quadranten zusammengefasst, die sich \u00c3\u00bcber das gesamte Untersuchungsgebiet erstrecken.<\/p>\n
Zur Modellierung der Habitateignung werden folgende Umweltvariablen verwendet: H\u00c3\u00b6he, Landnutzung, Verkehrsinfrastruktur (Stra\u00c3\u0178en, Bahnlinien), Fl\u00c3\u00bcsse & Kan\u00c3\u00a4le sowie Bodenform.Als Klimavariablen werden die Jahresdurchschnittstemperatur, die Durchschnittstemperatur der Jahreszeiten, die durchschnittliche, j\u00c3\u00a4hrliche Niederschlagsmenge sowie die durchschnittliche Niederschlagsmenge der Jahreszeiten f\u00c3\u00bcr den Referenzzeitraum 1981-2010 verwendet.<\/p>\n
Umweltvariablen, welche biotische Faktoren und interspezifische Konkurrenz abbilden, werden aus multispektralen, multitemporalen MODIS- bzw. VIIRS-Satellitendaten gewonnen, die an 10 Zeitpunkten in der Vegetationsperiode aufgenommen werden und anhand von Support Vector Machines<\/em> nach \u00c3\u201ehnlichkeit zu bestehenden Lebensraumtypen innerhalb ausgewiesener Natura2000-Fl\u00c3\u00a4chen klassifiziert werden.<\/p>\n Drei statistische Verfahren werden parallel angewandt, um die Abh\u00c3\u00a4ngigkeit der Artvorkommen von den Umweltvariablen zu ermitteln: Boosted Regression Trees, Support Vector Machines<\/em> und Generalised Linear Models<\/em>. Die Ergebnisse werden anschlie\u00c3\u0178end gemittelt. Aus den resultierenden Modellparametern werden die relativen Vorkommenswahrscheinlichkeiten der Arten f\u00c3\u00bcr gegenw\u00c3\u00a4rtige und zuk\u00c3\u00bcnftige Klimaverh\u00c3\u00a4ltnisse prognostiziert, die anschlie\u00c3\u0178end in Habitateignungsklassen \u00c3\u00bcbersetzt werden.Unter prognostizierten Klimabedingungen wird die Modellierung f\u00c3\u00bcr drei Emissionsszenarien durchgef\u00c3\u00bchrt (RCP 26, 60, 85) und basiert auf zwei AOGCMs (HadCM3 und CCSM3).<\/p>\n Den maximalen Prognosehorizont stellt das Jahr 2070 dar; zur Unterst\u00c3\u00bctzung sp\u00c3\u00a4terer Modellvalidierung, werden Habitateignungen ebenfalls f\u00c3\u00bcr 2020, 2040 und 2060 ermittelt, au\u00c3\u0178erdem anhand historischer Klimadaten f\u00c3\u00bcr den Zeitraum 1951-1980.<\/p>\n Der Verlauf biologischer Invasionen wird anhand zellul\u00c3\u00a4rer Automaten prognostiziert, in dem Quadranten in jedem Durchlauf als besiedelt oder nicht besiedelt definiert werden. Der Initialzustand entspricht den aktuellen Verbreitungsdaten, eine Iteration repr\u00c3\u00a4sentiert eine Vegetationsperiode.Die \u00c3\u201enderung der Zellzust\u00c3\u00a4nde wird von Zellwerten beeinflusst, welche sich einerseits aus der graduell an prognostizierte Klimaverh\u00c3\u00a4ltnisse angepassten Habitateignung ergeben, anderseits aus der Anwendung mathematischer Regeln, die sich an artspezifischen Verbreitungseigenschaften orientieren.Dazu z\u00c3\u00a4hlen zum Beispiel Samenmasse, Verbreitungsform oder Dauer der Bl\u00c3\u00bctezeit.Die daraus abgeleiteten Regeln beeinflussen ebenfalls die Gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e der Zellnachbarschaft.<\/p>\n Die erste Validierung der Modelle besteht in einem Vergleich zwischen prognostizierten Habitateignungen und modellierten Verbreitungswegen. Modelle, deren Ausbreitungswege sich mit der \u00c3\u201enderung der Habitateignung decken, werden in einem zweiten Validierungsverfahren verwendet. Darin entspricht der Initialzustand den Artverteilungen zwischen 1951 und 1980 und die Habitateignungen den damaligen Klimaverh\u00c3\u00a4ltnissen. Die Modellregeln werden so feinjustiert, dass sich die Ausbreitungsverl\u00c3\u00a4ufe an die Artverteilungen nach 1980 ann\u00c3\u00a4hern.<\/p>\n Weiterhin soll ein Ma\u00c3\u0178stabsvergleich f\u00c3\u00bcr die Validierung von Regeln durchgef\u00c3\u00bchrt werden. Darin wird die Habitatmodellierung f\u00c3\u00bcr ausreichend abundante Arten in einem ca. 3400 Km² gro\u00c3\u0178en Raum im Nordwesten Baden-W\u00c3\u00bcrttembergs reproduziert – im Rahmen der fernerkundlichen Methodik sollen Sentinel2-Daten verwendet werden.<\/p>\n Die Ergebnisse werden abschlie\u00c3\u0178end in Form eines Softwaretools pr\u00c3\u00a4sentiert, in dem sich Habitateignungskarten f\u00c3\u00bcr ausw\u00c3\u00a4hlbare Emissionsszenarien und Prognosehorizonte sowie Verbreitungswege und deren zeitliche Dimensionen anzeigen lassen.<\/p>\n Entscheidungstr\u00c3\u00a4gern aus Naturschutz, Forstwirtschaft oder anderen betroffenen Arbeitsbereichen soll so die M\u00c3\u00b6glichkeit gegeben werden, Monitoringma\u00c3\u0178nahmen effektiver durchzuf\u00c3\u00bchren und der Ausbreitung invasiver Pflanzenarten pr\u00c3\u00a4ventiv entgegen zu wirken.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Ausbreitungsverl\u00e4ufe invasiver Pflanzenarten in Deutschland Invasive Pflanzenarten stellen durch eine Gef\u00c3\u00a4hrdung der Biodiversit\u00c3\u00a4t eine aktuelle Naturschutzproblematik dar. 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