Projekt PHYTOCLIM - Prädiktive Modellierung potenzieller Pflanzenareale und Biozönosen unter Berücksichtigung edaphischer und bioklimatischer Parameter für Mitteleuropa

1. Projektgegenstand und Zielsetzung

Das Projekt PHYTOCLIM befasst sich mit der computergestützten Modellierung und räumlichen Analyse potenzieller Verbreitungsgebiete von Gefäßpflanzen. Ziel ist die Quantifizierung der Standorteignung in Abhängigkeit von multivariaten Umweltfaktoren. Grundlage hierfür ist das Konzept der ökologischen Nische: Jedes Taxon weist gegenüber der Summe abiotischer Faktoren (Klima und Boden) eine spezifische, statistisch determinierte ökologische Toleranzbreite (ökologische Amplitude) auf.

2. Methodik und Datenprozession

Der methodische Ansatz folgt einem dreistufigen Modellierungsverfahren ➜

1. Regionalisierung und Geostatistik: Diskrete Messdaten (zum Beispiel meteorologische Zeitreihen von Wetterstationen oder pedologische Profilbeschreibungen) werden mittels Interpolationsverfahren (wie Kriging oder IDW) in die Fläche transferiert. Dies ermöglicht die Generierung hochauflösender Rasterdatensätze für Parameter wie die Jahresmitteltemperatur, Niederschlagsverteilung und bodenphysikalische Kennwerte.

2. Artspezifische Regressionsanalyse: Auf Basis der für die jeweilige Art limitierenden Umweltfaktoren werden statistische Regressionsmodelle generiert. Diese berechnen die Wahrscheinlichkeit der autökologischen Präsenz eines Taxons an einem definierten Standort.

3. Biozönotische Synthese: Durch die selektive Aggregation individueller Wahrscheinlichkeitskarten lassen sich projektive Karten für komplexe Pflanzengesellschaften (Phytocoenosen) erstellen. Dieser holistische Ansatz erlaubt die Identifikation von Standorten, die für ganze Ökosystemkomplexe geeignet sind.

3. Anwendungspotenzial in Forst- und Landwirtschaft

PHYTOCLIM dient als Entscheidungsgrundlage für die adaptive Landnutzungsplanung ➜

Resiliente Forstökosysteme: Das Modell identifiziert Regionen, in denen bereits unter gegenwärtigen Bedingungen das Potenzial für klimaresistente Waldgesellschaften (zum Beispiel Quercion ilicis / Stein-Eichen-Wälder) besteht. Dies ermöglicht eine zielgerichtete Etablierung von Leit- und Begleitarten zur Schaffung funktionsfähiger Ökosysteme im Sinne einer gesteuerten Pflanzenmigration (Assisted Migration).

Agrare Diversifizierung: Im Agrarsektor wird das ökonomische Risiko für den Anbau von Sonderkulturen (zum Beispiel Olea europaea) durch die präzise Bestimmung der klimatischen Gunsträume minimiert.

4. Szenarienanalyse und Klimaprojektion

Durch die Integration von Klimaprojektionsdaten (zum Beispiel basierend auf RCP-Szenarien: RCP steht für Representative Concentration Pathways - Repräsentative Konzentrationspfade. Sie sind das Standard-Werkzeug der Klimaforschung, um mögliche zukünftige Entwicklungen des Treibhauseffekts zu beschreiben) ermöglicht PHYTOCLIM die Simulation von Arealverschiebungen über mehrere Dekaden. Die Modellierung liefert somit essenzielle Prognosen über die zukünftige Stabilität und Dynamik von Vegetationsräumen und bildet die Basis für proaktive Anpassungsstrategien an den anthropogenen Klimawandel.