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Die potentielle Verbreitung von gebietsfremden, potentiell invasiven Schadinsekten unter heutigen und zukünftigen Klimabedingungen wurde für 64 Arten landwirtschaftlicher Schadinsekten, die sich auf einer Liste von Quarantäneorganismen der Europäischen Pflanzenschutzbehörde (European Plant Protection Organisation, EPPO) befinden, untersucht (Grünig u.a. 2020a). Für die Berechnungen wurden Verbreitungsmodelle («Species Distribution Models», SDMs (Guisan & Zimmermann, 2000)) eingesetzt. Gemäss diesen Modellen dehnen sich die potentiellen Verbreitungsgebiete viele dieser Quarantäneorganismen in Europa stark aus. Die Studie von Grünig et al. (2020a) zeigt, dass insbesondere in südlichen und westlichen Regionen Europas bereits heute ein günstiges Klima für viele dieser invasiven Arten herrscht. Mit steigenden Temperaturen dehnen sich die potentiellen Verbreitungsgebiete der Schadinsekten innerhalb von Europa nach Nordosten aus. Gemäss den Modellen, würden in der Schweiz 30 der untersuchten Arten bereits heute ein geeignetes Klima vorfinden; bis Ende Jahrhundert kämen 12 weitere dazu. Mit der Zeit schliessen die Verbreitungsgebiete der untersuchten Arten auch höhere Lagen ein (Abb. 1).
Invasive Schadinsekten im Klimawandel: Zunehmende klimatische Eignung und Wirtspflanzenverfügbarkeit
Das Auftreten von neuen Schadinsekten hängt aber nicht alleine vom Klima ab, sondern auch von der Verfügbarkeit von Wirtpflanzen (Bacon et al., 2012). Deshalb wurde für eine Liste von 96 Nutzpflanzen, welche als Wirtspflanzen der untersuchten Schadinsekten dienen, ebenfalls SDMs erarbeitet. Diese zeigen, dass durch den Klimawandel auch die potentiellen Verbreitungsgebiete der Nutzpflanzen in nördliche Richtung ausgedehnt werden. Dadurch eröffnen sich in Zukunft einerseits neue Anbaumöglichkeiten, auch für wertvolle Nutzpflanzen, die heute kaum oder nur als Nischenprodukten angebaut werden. Von diesem Trend profitiert ebenfalls die Schweiz. Von den 96 untersuchten Nutzpflanzen finden heute 57 ein geeignetes Klima in der Schweiz, bis Ende Jahrhundert kämen 15 neue dazu. Die Gunsträume der Wirtspflanzen dehnen sich mit fortschreitenden Klimawandel ebenfalls in die Höhe aus (Abb. 2).
Gleichzeitig bringt der Anbau von neuen Nutzpflanzen aber auch das Risiko von neuen Schadinsekten mit sich. Wie mit einer Netzwerkanalyse von Grünig u.a. (2020a) gezeigt werden konnte (Abb. 3), erhöht sich die Anzahl Überlappungen der Schadinsekten mit ihren Wirtspflanzen mit dem Klimawandel. Gebiete in denen die Schadinsekten auf ihre Wirtpflanzen treffen können weisen ein hohes Invasionsrisiko auf. Unter Berücksichtigung der Klimaszenarien wurde gezeigt, dass auch die Fläche der Gebiete, in welchen diese Überlappungen möglich sind, zunimmt. Das bedeutet, dass die Gebiete mit erhöhtem Invasionsrisiko anwachsen. Für die verschiedenen Regionen der Schweiz zeigt die Netzwerkanalyse, dass die Anzahl realisierbarer Interaktionen von 121 (heute) auf 204 (2100) ansteigt könnte. Besonders betroffen wären die Alpen mit bis zu 102 neuen Interaktionen bis im Jahr 2100.
Rascher Anstieg des Schädlingsdrucks nach Überschreiten von 0C im kältesten Monats des Jahres
In einer zweiten Studie (Grünig u.a. 2020b) wurden die klimatischen Nischen von Quarantäneorganismen und lokalen, bereits etablierten Schadinsekten untersucht. Die Nischen wurden bezüglich der Minimumtemperatur des kältesten Monats definiert. Insekten sind ektotherme Organismen und somit von der Aussentemperatur abhängig. Daher ist die Minimumtemperatur besonders relevant für das Überstehen des Winters. Die Ergebnisse zeigen, dass die klimatischen Nischen entlang des Temperaturgradienten nicht gleichmässig verteilt sind, sondern zwei Gruppen bilden; jene der Arten, die eine Diapause durchlaufen um den Winter zu überstehen; und, jene der Arten, denen Strategien für die Überwinterung fehlen. Bezüglich der Minimumtemperatur des kältesten Monats, liegt die Obergrenze der erste Gruppe bei -6°C, während die Untergrenze der zweiten Gruppe bei 0°C liegt. Die meisten der Arten in dieser zweiten Gruppe sind deshalb bisher nur in Südeuropa und den maritim beeinflussten Ländern Westeuropas anzutreffen oder haben sich noch nicht in Europa etabliert. In der Schweiz kommen diese Arten noch kaum vor, da vielerorts im Winter längere Kaltperioden herrschen und im Monatsmittel die Minimumtemperatur unter 0°C sinkt. Zukünftig werden aber die Temperaturen, insbesondere in tiefer liegenden Regionen wie dem Mittelland und dem Tessin, über dem 0°C Schwellenwert liegen. Das bedeutet, dass sich in diesen Regionen neue Schadinsekten etablieren können und somit ein rasch ansteigender Schädlingsdruck erwarten werden muss (Abb. 4).
Weiterführende Informationen
Literatur
Bacon, S. J., Aebi, A., Calanca, P., & Bacher, S. (2014). Quarantine arthropod invasions in Europe: the role of climate, hosts and propagule pressure. Diversity and distributions, 20(1), 84-94. https://doi.org/10.1111/ddi.12149
Grünig, M., Mazzi, D., Calanca, P., Karger, D. N., & Pellissier, L. (2020). Crop and forest pest metawebs shift towards increased linkage and suitability overlap under climate change. Communications biology, 3(1), 1-10. https://doi.org/10.1038/s42003-020-0962-9
Grünig, M., Calanca, P., Mazzi, D., & Pellissier, L. (2020). Inflection point in climatic suitability of insect pest species in Europe suggests non‐linear responses to climate change. Global Change Biology. https://doi.org/10.1111/gcb.15313
Guisan, A., & Zimmermann, N. E. (2000). Predictive habitat distribution models in ecology. Ecological modelling, 135(2-3), 147-186. https://doi.org/10.1016/S0304-3800(00)00354-9
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Letzte Änderung 16.12.2020