Vielfältige Ökosystemleistungen sichern.
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Ökosysteme der Zukunft

Vision

Ökosysteme der Zukunft müssen den unterschiedlichen Nutzungsansprüchen des Menschen und der Gesellschaft genügen.

Dafür müssen wir verstehen, wie Prozesse in Ökosystemen funktionieren und zusammenhängen. Wir müssen Strategien und Instrumente entwickeln, die die vielfältigen Leistungen und die Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen in Zeiten des globalen Wandels und zunehmenden Nutzungsdrucks sichern, denn sie sind Lebensgrundlage und Garant für den Erhalt und die Fortentwicklung menschlicher Gesellschaften.


Herausforderung

Der Mensch beeinflusst in bisher nie gekannter Weise seine natürlichen Lebensgrundlagen – Ökosysteme und deren Leistungen, die den Erhalt und die Fortentwicklung menschlicher Gesellschaften garantieren. Ökosysteme stoßen an ihre Leistungsgrenzen. Aktuell verbraucht die Menschheit mehr natürliche Ressourcen, als regeneriert werden. Deutschland und die EU tragen eine Verantwortung für die globale Nutzung und Verteilung von Ressourcen. Die Wachstumsraten der Nutzung vieler Ressourcen haben mit Beginn des 21. Jahrhunderts ihren Höhepunkt überschritten. Dreh- und Angelpunkt ist dabei die limitierte Ressource Land. In Deutschland wie auch in anderen Ländern der Welt.

Deutschland und die EU tragen als globale Im- und Exporteure von Nahrungsmitteln und Rohstoffen eine Verantwortung für die globale Nutzung und Verteilung von Ressourcen.

Die Antwort auf diese Herausforderungen ist eine nachhaltige Entwicklung ländlicher und urbaner Räume und eine nachhaltige Bereitstellung von Ökosystemleistungen – Ziele, die im Umweltprogramm der Bundesregierung und in den Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen verankert sind.


Fragestellungen

Doch wie funktionieren Ökosysteme? Wie werden sie von den komplexen biotischen und abiotischen Wechselwirkungen und Prozessen beeinflusst? Wie viel Stress können sie aushalten und abpuffern? Wann verlieren sie die Fähigkeit, sich selbst zu regenerieren? Welche Arten, Lebensgemeinschaften und Ökosysteme haben welche Funktionen? Was leisten Ökosysteme für die menschliche Gesellschaft? Welche ökonomischen und rechtlichen Instrumente können dazu beitragen, Landnutzungskonflikte zu entschärfen sowie Ökosystemfunktionen und -leistungen zu erhalten?
 

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Themenbereichs „Ökosysteme der Zukunft“ erforschen Stoff- und Energieflüsse in Ökosystemen, strukturelle und funktionelle Aspekte der Biodiversität sowie Ursachen und Folgen anthropogen bedingter Veränderungen. So untersuchen sie beispielsweise auf unterschiedlichen Skalen, welche Arten in welcher Häufigkeit in bestimmten Ökosystemen auftreten, welche Leistungen und Ressourcen sie generieren, wie stabil Populationen und Ökosysteme sind, welche Umweltstressoren sie wie beeinflussen und welches Regenerationspotenzial sie besitzen. Die Forscherinnen und Forscher entwickeln Handlungsoptionen, mit denen natürliche Ressourcen nachhaltig – jenseits der vereinfachten Alternativen von „Schutz“ versus „Nutzung“ – bewirtschaftet werden können. Das bedeutet, sie müssen ökonomische, rechtliche und soziale Rahmenbedingungen ebenso beachten wie ökologisches und technisches Wissen und die Tatsache, dass Ökosysteme unter Nutzung viele Funktionen bereitstellen und deshalb zu schützen sind.

In ausgewählten Modelllandschaften Deutschlands, Europas und in Hot-Spot-Regionen der Welt wie etwa in Südostasien wird mit Fallstudien geklärt, wie Ökosystemleistungen dauerhaft gesichert und optimiert werden können – produzierende Ökosystemleistungen wie etwa die Bereitstellung von Nahrung, unterstützende Leistungen wie die Speicherung von Kohlenstoff oder der Nährstoffkreislauf, regulierende wie die natürliche Schaderregerkontrolle oder die Hochwasserregulierung und kulturelle Ökosystemleistungen wie die Erholung. Es wird untersucht, wer die Treiber von Nutzungsänderungen in land- und forstwirtschaftlichen und urbanen Systemen sind und wie durch ein besseres Landnutzungsmanagement die Multifunktionalität einer Landschaft sowie die biologische Vielfalt und die Resilienz, also die Fähigkeit eines Ökosystems, nach einer Störung oder Übernutzung seine grundlegenden Funktionen zu erhalten, gleichzeitig gesichert werden können.


Die Forscherinnen und Forscher entwickeln Handlungsoptionen jenseits der vereinfachten Alternativen von „Schutz“ versus „Nutzung“.


Um Status, Entwicklungstrends und Potenziale mess- und vergleichbar zu machen, werden Indikatoren für den Ökosystemzustand und Ökosystemleistungen entwickelt – vergleichbar mit denen für den guten chemischen und biologischen Zustand von Gewässern. Statt energie- und rohstoffintensiver technischer Lösungen und Chemikalien können „nature-based solutions“ wie das natürliche Bestäubungspotenzial, biologisch getriebene Stoffkreisläufe und andere natürliche und angepasste Prozesse helfen, Schaderreger zu kontrollieren oder sich an Klimaveränderungen anzupassen.
 

Als Werkzeuge stehen den Forscherinnen und Forschern unterschiedlicher Disziplinen genetische Analyselabore, große Datenbanken mit biologischen und abiotischen Informationen, neuartige Modellieransätze, Ecotrone (das sind vollklimatisierte Untersuchungseinheiten zur Manipulation und Messung von komplexen ökologischen Prozessen), kontrollierte Feldversuche wie die Global Change Experimental Facility (GCEF) oder Observatorien und Monitoring-Gebiete zur Verfügung, die sie selbst initiiert, entwickelt und aufgebaut haben.

Modelle erlauben, prozessbasiertes Wissen aus Experimenten, Monitoring und Datenbanken zusammenzuführen, Ergebnisse struktureller und funktioneller Biodiversitätsforschung zu integrieren, Wirkungszusammenhänge über Organismenebenen hinweg zu verfolgen und potenzielle Veränderungen unter verschiedenen Nutzungsszenarien für Landschaften zu simulieren. Diese Bandbreite ermöglicht es, ganzheitliche Systemlösungen zu entwickeln.

Das UFZ hat auf dem Gebiet der Ökosystemforschung zahlreiche nationale und internationale Projekte und Netzwerke initiiert oder mit seiner Expertise wesentlich unterstützt. Dazu gehören beispielsweise BonaRes (www.bonares.de), eine vom Bundesforschungsministerium geförderte Maßnahme, bei der das Ökosystem Boden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie im Mittelpunkt steht, und GLUES, ein Verbundprojekt aus dem Programm „Nachhaltiges Landmanagement“ des Bundesforschungsministeriums (nachhaltiges-landmanagement.de).

Mit dem HORIZON 2020 Projekt eLTER soll die europäische Forschungsinfrastruktur zur ökosystemaren Langzeitforschung vernetzt werden. Das globale Netzwerk Drought-Net (www.drought-net.org) untersucht die Sensitivität terrestrischer Ökosysteme gegenüber Dürren. Mit dem Nutrient Network, einer internationalen Forschungskooperation, sollen Nährstoffeffekte weltweit erfasst werden. Einer der wichtigsten Partner dabei ist das Deutsche Zentrum für Integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig, bei dem das UFZ neben den drei Partneruniversitäten gleichberechtigtes Gründungsmitglied ist.

Um Wissen und neue Erkenntnisse den gesellschaftlichen Akteuren und Entscheidungsträgern verfügbar zu machen, werden sie umfassend und kontinuierlich in Projekte, Netzwerke und Prozesse integriert. Eine wichtige Schnittstelle ist das Netzwerk-Forum zur Biodiversitätsforschung Deutschland (NeFo; www.biodiversity.de), das am UFZ koordiniert wird.

Citizen Science-Projekte wie das Tagfaltermonitoring Deutschland (www.tagfalter-monitoring.de) begeistern zunehmend Bürgerinnen und Bürger, sich mit Forschung zu befassen oder gar eigene Forschungsfragen zu formulieren. Sozialwissenschaftliche Studien in Agrarlandschaften oder Kooperationen mit Wissenschafts-Politik-Plattformen fördern den Dialog mit zentralen Entscheidern.

Von großer Bedeutung ist die Mitarbeit von UFZ-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftlern in nationalen und internationalen Plattformen und Gremien wie dem Weltklimarat IPCC, dem Weltbiodiversitätsrat IPBES oder dem Bioökonomierat. Damit liefern sie wichtige Beiträge zur Umsetzung der Nationalen Biodiversitätsstrategie Deutschlands und zum internationalen Übereinkommen zur biologischen Vielfalt (CBD Convention on Biological Diversity).