Klimawandel und Vegetation - Eine globale Übersicht (eBook)

Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 8
1 Globaler Klimawandel: die Grundlagen 12
1.1 ?Physik des Treibhauseffekts 13
1.2 ?Anthropogener Treibhauseffekt 14
1.3 ?Räumliche Verteilung von Treibhausgasen und globaler Charakter des Treibhauseffektes 18
1.4 ?Kohlenstoffsenken 20
1.5 ?Globale und regionale Trends des Klimawandels 23
1.5.1 ?Temperatur 23
1.5.2 ?Wasserkreislauf 27
1.5.3 ?Permafrost 28
1.6 ?Atmosphärische Zirkulation und ihre Beeinflussung durch die Klimaerwärmung 30
1.6.1 ?Grundlagen und Einfluss der Klimaerwärmung auf Extremwetterlagen 30
1.6.2 ?Telekonnektionen 32
1.7 ?Klimaprojektionen 33
1.8 ?Die Klimaerwärmung als Teil des globalen Wandels 34
1.9 ?Natürliche Klimaschwankungen 35
1.9.1 ?Natürliche Einflussfaktoren auf das Klima 35
1.9.2 ?Klimavariabilität im Holozän 37
Literatur 38
2 Physiologische Anpassung und Migration als Antworten auf den Klimawandel 48
2.1 ?Physiologische Anpassung 49
2.2 ?Migration 49
Literatur 51
3 Tundren und polare Wüsten 53
3.1 ?Abgrenzung und Charakterisierung der Tundren gegenüber den polaren Wüsten 54
3.2 ?Limitierung durch Klimafaktoren und Nährstoffmangel 58
3.2.1 ?Kältelimitierung 58
3.2.2 ?Nährstoffversorgung 59
3.3 ?Erwärmung der Polarregionen 60
3.3.1 ?Arktis 61
3.3.1.1 ?Nordpolarmeer 64
3.3.1.2 ?Grönland 69
3.3.1.3 ?Übrige Landgebiete 73
3.3.2 ?Antarktis 74
3.3.2.1 ?Westliche Antarktis mit Antarktischer Halbinsel 75
3.3.2.2 ?Östliche Antarktis 79
3.3.2.3 ?Eismassenbilanz für die gesamte Antarktis 80
3.4 ?Degradation des Permafrosts 81
3.4.1 ?Arktis 81
3.4.2 ?Antarktis 82
3.5 ?Auswirkungen des Klimawandels auf den Nährstoffhaushalt 83
3.6 ?Veränderungen in der Vegetation 85
3.6.1 ?Arktis 85
3.6.1.1 ?Effekte der verbesserten Nährstoffverfügbarkeit 85
3.6.1.2 ?Verbuschung der Tundren 86
3.6.1.3 ?Konkurrenzverhältnisse zwischen Höheren Pflanzen und Kryptogamen 90
3.6.1.4 ?Veränderungen in der Phänologie von Tundrapflanzen 93
3.6.2 ?Antarktis 94
3.7 ?Produktivität und Kohlenstoffvorräte 99
3.7.1 ?Kohlenstoffvorräte und Netto-CO2-Austausch 99
3.7.2 ?Produktivität: Greening- und Browning-Trends 103
3.7.3 ?Ökosystematmung und Methanfreisetzung 105
3.7.4 ?Senkenfunktion des Nordpolarmeeres 107
Literatur 108
4 Boreale Wälder und Moorgebiete 127
4.1 ?Abgrenzung und Charakterisierung der Vegetation 129
4.2 ?Baumartenzusammensetzung borealer Wälder 129
4.2.1 ?Boreale Waldvegetation in Eurasien 129
4.2.2 ?Boreale Waldvegetation in Nordamerika 130
4.3 ?Limitierende Standortfaktoren für boreale Wälder 131
4.3.1 ?Temperatur und Nährstoffverfügbarkeit 131
4.3.2 ?Wasserhaushalt und Permafrost 133
4.4 ?Moore in der borealen Zone 133
4.5 ?Klimatrends in der borealen Zone 135
4.6 ?Einfluss des Klimawandels auf die Produktivität borealer Wälder 137
4.6.1 ?Gegenläufige Produktivitätstrends als Reaktion auf den Klimawandel 137
4.6.2 ?Regionale Trends im borealen Waldgebiet 141
4.6.2.1 ?Nordeuropa 141
4.6.2.2 ?Sibirien 144
4.6.2.3 ?Innerasiatische Waldsteppe 149
4.6.2.4 ?Nadelholzdominierte boreale Wälder Nordamerikas 152
4.6.2.5 ?Populus tremuloides-Bestände in Nordamerika 156
4.7 ?Veränderungen in der Baumartenzusammensetzung 157
4.7.1 ?Veränderung der Dominanzverhältnisse und Areale borealer Baumarten 157
4.7.2 ?Einwanderung temperater Baumarten 160
4.8 ?Veränderungen in der Vegetation der Moore 161
4.9 ?Rückgang des Permafrosts 162
4.10 ?Veränderungen in der Waldbrandhäufigkeit und -intensität 163
4.11 ?Klimaabhängigkeit von Herbivoren 166
4.12 ?Effekte auf Produktivität und Kohlenstoffvorräte 168
4.12.1 ?Boreale Wälder 168
4.12.2 ?Moorgebiete 172
Literatur 175
5 Temperate Waldzone 192
5.1 ?Abgrenzung und Charakterisierung der Vegetation 194
5.2 ?Limitierung durch Klimafaktoren und Nährstoffmangel 195
5.3 ?Klimatrends in der temperaten Waldzone 197
5.3.1 ?Änderungen des Temperaturregimes 197
5.3.2 ?Änderungen des Niederschlagsregimes 199
5.4 ?Rezente Veränderungen in der Phänologie 201
5.4.1 ?Früherer Aktivitätsbeginn 201
5.4.2 ?Spätere Herbstruhe und Verlängerung der Vegetationsperiode 205
5.4.3 ?Wärmere Winter und Rückgang der Schneebedeckung 207
5.4.4 ?Ökosystemare Konsequenzen von phänologischen Veränderungen 209
5.5 ?Klimabedingte Populationsveränderungen und Arealverschiebungen 210
5.5.1 ?Migration und Temperaturantwort 210
5.5.2 ?Arealerweiterung 211
5.5.3 ?Arealverlust 214
5.5.4 ?Höherwandern im Gebirge 215
5.5.5 ?Vegetationsveränderungen in der montanen und alpinen Stufe 217
5.5.6 ?Anstieg der Waldgrenze 219
5.5.7 ?Thermophilisierung der Waldvegetation außerhalb der Gebirge 220
5.5.8 ?Thermophilisierung gehölzfreier Lebensräume 221
5.6 ?Temperate Wälder im Klimawandel: Auswirkungen auf Produktivität und Vitalität 224
5.6.1 ?Multifaktorielle Kontrolle des Baumwachstums 224
5.6.2 ?Vitalitätsänderungen und Düngungseffekte 225
5.6.3 ?Baummortalität 228
5.6.4 ?Wandel in der Baumartenzusammensetzung und Effekte auf Ökosystemfunktionen 233
5.6.5 ?Anpassung temperater Bäume an den Klimawandel 233
Literatur 235
6 Temperate Steppengrasländer 248
6.1 ?Abgrenzung und Verbreitung 249
6.2 ?Vegetation und Landnutzung 249
6.3 ?Klimatrends 250
6.4 ?Vegetationsveränderungen durch den Klimawandel 252
6.5 ?Kohlenstoffhaushalt 258
Literatur 261
7 Mediterrane Gebiete 266
7.1 ?Räumliche und klimatische Abgrenzung 267
7.2 ?Flora und Vegetation 268
7.2.1 ?Pflanzliche Diversität und Entstehung der mediterranen Floren 268
7.2.2 ?Vegetationsformationen in den Teilgebieten des mediterranen Bioms 269
7.3 ?Limitierende Standortfaktoren 271
7.4 ?Klimatrends 272
7.5 ?Veränderungen in der Brandhäufigkeit und -intensität 274
7.6 ?Veränderungen in der Phänologie mediterraner Pflanzenarten 274
7.7 ?Effekte des Klimawandels auf die Verbreitung und Produktivität von Pflanzenarten 275
7.7.1 ?Wälder 275
7.7.1.1 ?Mittelmeergebiet 276
7.7.1.2 ?Übrige Gebiete 281
7.7.2 ?Gebüsche 282
7.7.3 ?Hochgebirgsvegetation 283
Literatur 286
8 Savannen und Trockenwälder 295
8.1 ?Begriffliche und räumliche Abgrenzung 296
8.2 ?Vegetationsformationen und naturräumliche Untergliederung 296
8.3 ?Klimatrends 297
8.4 ?Kenntnisstand zu Auswirkungen des Klimawandels auf die Vegetation 299
8.5 ?Verschiebungen in den Dominanzverhältnissen von Gehölzen und Gräsern durch die steigende atmosphärische CO2-Konzentration 300
8.6 ?Baummortalität 301
8.6.1 ?Afrikanische Savannen und Trockenwälder 301
8.6.1.1 ?Wildreiche Savannen Süd- und Ostafrikas 301
8.6.1.2 ?Einfluss von Weidevieh 303
8.6.1.3 ?Sahelzone und west- und zentralafrikanische Savannen nördlich des Äquators 304
8.6.1.4 ?Äthiopisches Hochland 307
8.6.1.5 ?Köcherbaumwälder des südwestlichen Afrikas 307
8.6.2 ?Arabische Halbinsel 308
8.6.3 ?Indien 308
8.6.4 ?Australien 309
8.6.5 ?Trockenwälder des südlichen Nordamerikas 310
8.6.6 ?Südamerikanische Savannen 311
Literatur 311
9 Wüsten und Halbwüsten 317
9.1 ?Abgrenzung und Verbreitung 318
9.2 ?Vegetation 318
9.3 ?Klimatrends 319
9.4 ?Auswirkungen des Klimawandels auf die Vegetation 320
9.4.1 ?Phänologie 320
9.4.2 ?Physiologische Grenzen 321
9.4.3 ?Desertifikation 324
9.4.4 ?Ergrünungstrends 326
Literatur 327
10 Tropische Wälder und Gebirge 330
10.1 ?Räumliche und klimatische Abgrenzung 331
10.2 ?Vegetation und naturräumliche Untergliederung 332
10.2.1 ?Floristische Diversität 332
10.2.2 ?Tropisches Tiefland 333
10.2.2.1 ?Immergrüner tropischer Regenwald 333
10.2.2.2 ?Saisonale halbimmergrüne tropische Wälder 334
10.2.2.3 ?Überschwemmungswälder 334
10.2.3 ?Tropische Gebirge 335
10.2.3.1 ?Bergwälder 335
10.2.3.2 ?Alpine Vegetation 335
10.3 ?Klimatrends in den Tropen 336
10.3.1 ?El Niño und die Südliche Oszillation (ENSO) 336
10.3.2 ?Temperaturtrends 338
10.3.3 ?Veränderungen in der Niederschlagsmenge und -verteilung 340
10.4 ?Einfluss des Klimawandels auf die Vegetation 341
10.4.1 ?Tieflandwälder 342
10.4.1.1 ?Artenzusammensetzung und funktionelle Veränderungen 342
10.4.1.2 ?Baumwachstum 344
10.4.1.3 ?Walddynamik und oberirdische Biomasse 345
10.4.1.4 ?Lianen 348
10.4.1.5 ?Phänologie 350
10.4.1.6 ?Mangroven 350
10.4.1.7 ?Herbivorie 351
10.4.2 ?Tropische Gebirge 351
10.4.2.1 ?Arealverschiebungen 351
10.4.2.2 ?Alpine Waldgrenzen 354
10.4.2.3 ?Epiphyten 355
10.4.3 ?Interaktionen des Klimawandels mit anderen anthropogenen Einflüssen 356
Literatur 357
Stichwortverzeichnis 367