Kritische Übergänge in der Biodiversität: Von Grundlagen zu Detektion und Warnsignalen

• Antragsteller: Professor Dr. Helmut Hillebrand
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Operations Management und BWL-spezifische Wirtschaftsinformatik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538676255

Die globale und lokale biologische Vielfalt wird durch direkte und indirekte anthropogene Einflüsse wie Fragmentierung, Ausbeutung, Verschmutzung und Klimawandel massiv verändert. Um weitere Veränderungen abzumildern, muss man die Diskontinuitäten in der Reaktion der biologischen Vielfalt auf diese Einflüsse kennen. Es fehlt jedoch an grundlegenden Erkenntnissen darüber, ob es solche kritische Übergänge gibt, die zu einem beispiellosen Verlust der biologischen Vielfalt oder zu Verschiebungen hin zu neuartigen Zusammensetzungen von Gemeinschaften und regionalen Artenpools führen, und welche Warnsignale es gibt, um eine Reaktion im Management auszulösen. In diesem Projekt gehen wir dieser Frage in drei Arbeitspaketen (WP) sequentiell nach. WP1 wird untersuchen, wie Übergänge in verschiedenen Disziplinen (Physik, Mathematik, Technik, Ökologie) konzeptualisiert werden. Eine systematische Literaturrecherche über die Anwendung dieser verschiedenen Konzepte im Zusammenhang mit dem Wandel der biologischen Vielfalt wird durchgeführt, um ihre Eignung und Wirksamkeit im Kontext der Fragestellung zu bewerten. WP2 verwendet simulierte und reale Daten (letztere aus einem paneuropäischen Netzwerk zu Fisch- und Makroinvertebratendaten), um zu bewerten, wie gut kritische Übergänge erkannt werden können, wie sie durch mehrfache Rückkopplungen und gestaffelte (zeitlich verzögerte) Reaktionen bei Arten verdeckt werden könnten und welche der Methoden aus WP1 die zuverlässigsten Schätzungen für das Auftreten und die Positionierung kritischer Biodiversitätsübergänge liefert. Schließlich wird WP 3 die jüngsten Verbesserungen in der Theorie zu Value of Information (VOI) nutzen, um diese Schätzungen von Schwellenwertüberschreitungen mit der Entscheidungsfindung zu verknüpfen, mit dem Ziel, Gebiete für den Schutz der marinen Biodiversität zu priorisieren. VOI bewertet und quantifiziert den Nutzen zusätzlicher Daten oder Erkenntnisse für die Entscheidungsfindung, auch auf die Gefahr hin, dass Verzögerungen zu einer weiteren Verschlechterung des Umweltzustands führen. Das aktuelle Projekt ist insofern einzigartig, als es Fachwissen aus einem breiten Spektrum von Disziplinen mit der äußerst wichtigen Frage verbindet, wie unverhältnismäßige Veränderungen der biologischen Vielfalt vorhergesagt und verhindert werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thilo Gross