Ausbreitungsverl\u00e4ufe invasiver Pflanzenarten in Deutschland<\/p>\n
Invasive Pflanzenarten stellen durch eine Gef\u00e4hrdung der Biodiversit\u00e4t eine aktuelle Naturschutzproblematik dar. Gleichzeitig ist damit zu rechnen, dass ihre Ausbreitung durch zu erwartende Klimaver\u00e4nderungen beg\u00fcnstigt wird.<\/p>\n
Ziel des Promotionsvorhabens ist es, die Habitateignungen \u00f6kologisch relevanter invasiver Pflanzenarten unter gegenw\u00e4rtigen und zuk\u00fcnftigen Klimabedingungen in Deutschland an Hand statistischer Habitatmodellierungen zu prognostizieren.Dabei soll interspezifische Konkurrenz mit bestehenden Vegetationsgemeinschaften besonders ber\u00fccksichtigt werden. Ferner sollen die Ausbreitungsverl\u00e4ufe der untersuchten Arten an Hand zellul\u00e4rer Automaten modelliert werden.<\/p>\n
Grundlagen der Modellierung sind aktuelle Verbreitungsdaten der Arten, sowie ausgew\u00e4hlte Umwelteigenschaften des Untersuchungsgebiets; beide Datentypen werden in Quadranten zusammengefasst, die sich \u00fcber das gesamte Untersuchungsgebiet erstrecken.<\/p>\n
Zur Modellierung der Habitateignung werden folgende Umweltvariablen verwendet: H\u00f6he, Landnutzung, Verkehrsinfrastruktur (Stra\u00dfen, Bahnlinien), Fl\u00fcsse & Kan\u00e4le sowie Bodenform.Als Klimavariablen werden die Jahresdurchschnittstemperatur, die Durchschnittstemperatur der Jahreszeiten, die durchschnittliche, j\u00e4hrliche Niederschlagsmenge sowie die durchschnittliche Niederschlagsmenge der Jahreszeiten f\u00fcr 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 \u00c4hnlichkeit zu bestehenden Lebensraumtypen innerhalb ausgewiesener Natura2000-Fl\u00e4chen klassifiziert werden.<\/p>\n Drei statistische Verfahren werden parallel angewandt, um die Abh\u00e4ngigkeit der Artvorkommen von den Umweltvariablen zu ermitteln: Boosted Regression Trees, Support Vector Machines<\/em> und Generalised Linear Models<\/em>. Die Ergebnisse werden anschlie\u00dfend gemittelt. Aus den resultierenden Modellparametern werden die relativen Vorkommenswahrscheinlichkeiten der Arten f\u00fcr gegenw\u00e4rtige und zuk\u00fcnftige Klimaverh\u00e4ltnisse prognostiziert, die anschlie\u00dfend in Habitateignungsklassen \u00fcbersetzt werden.Unter prognostizierten Klimabedingungen wird die Modellierung f\u00fcr drei Emissionsszenarien durchgef\u00fchrt (RCP 26, 60, 85) und basiert auf zwei AOGCMs (HadCM3 und CCSM3).<\/p>\n Den maximalen Prognosehorizont stellt das Jahr 2070 dar; zur Unterst\u00fctzung sp\u00e4terer Modellvalidierung, werden Habitateignungen ebenfalls f\u00fcr 2020, 2040 und 2060 ermittelt, au\u00dferdem anhand historischer Klimadaten f\u00fcr den Zeitraum 1951-1980.<\/p>\n Der Verlauf biologischer Invasionen wird anhand zellul\u00e4rer Automaten prognostiziert, in dem Quadranten in jedem Durchlauf als besiedelt oder nicht besiedelt definiert werden. Der Initialzustand entspricht den aktuellen Verbreitungsdaten, eine Iteration repr\u00e4sentiert eine Vegetationsperiode.Die \u00c4nderung der Zellzust\u00e4nde wird von Zellwerten beeinflusst, welche sich einerseits aus der graduell an prognostizierte Klimaverh\u00e4ltnisse angepassten Habitateignung ergeben, anderseits aus der Anwendung mathematischer Regeln, die sich an artspezifischen Verbreitungseigenschaften orientieren.Dazu z\u00e4hlen zum Beispiel Samenmasse, Verbreitungsform oder Dauer der Bl\u00fctezeit.Die daraus abgeleiteten Regeln beeinflussen ebenfalls die Gr\u00f6\u00dfe 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 \u00c4nderung 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\u00e4ltnissen. Die Modellregeln werden so feinjustiert, dass sich die Ausbreitungsverl\u00e4ufe an die Artverteilungen nach 1980 ann\u00e4hern.<\/p>\n Weiterhin soll ein Ma\u00dfstabsvergleich f\u00fcr die Validierung von Regeln durchgef\u00fchrt werden. Darin wird die Habitatmodellierung f\u00fcr ausreichend abundante Arten in einem ca. 3400 Km² gro\u00dfen Raum im Nordwesten Baden-W\u00fcrttembergs reproduziert – im Rahmen der fernerkundlichen Methodik sollen Sentinel2-Daten verwendet werden.<\/p>\n Die Ergebnisse werden abschlie\u00dfend in Form eines Softwaretools pr\u00e4sentiert, in dem sich Habitateignungskarten f\u00fcr ausw\u00e4hlbare Emissionsszenarien und Prognosehorizonte sowie Verbreitungswege und deren zeitliche Dimensionen anzeigen lassen.<\/p>\n Entscheidungstr\u00e4gern aus Naturschutz, Forstwirtschaft oder anderen betroffenen Arbeitsbereichen soll so die M\u00f6glichkeit gegeben werden, Monitoringma\u00dfnahmen effektiver durchzuf\u00fchren und der Ausbreitung invasiver Pflanzenarten pr\u00e4ventiv entgegen zu wirken.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Ausbreitungsverl\u00e4ufe invasiver Pflanzenarten in Deutschland Invasive Pflanzenarten stellen durch eine Gef\u00e4hrdung der Biodiversit\u00e4t eine aktuelle Naturschutzproblematik dar. 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