Regime Shifts in Seeökosystemen: Testen von ökologischer Theorie mit Langzeitdaten und in situ Experimenten (LakeShift)

• Antragsteller: Professor Dr. Georgiy Kirillin
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 241278852

In Verbindung mit Umweltveränderungen wie z. B. der globalen Klimaerwärmung kann es zu abrupten Veränderungen ganzer Ökosysteme bzw. einzelner Ökosystemebenen kommen. Theoretische Modelle gehen davon aus, dass stochastische Ereignisse, Invasion neuer Arten, die Überschreitung kritischer Grenzwerte oder systeminterne Prozesse zu Regime Shifts führen können. Derartige theoretische Modelle sind jedoch kaum mit empirischen Langzeituntersuchungen verifiziert worden. Es besteht somit eine Lücke im Testen derartiger Modelle mit realen Zeitreihen. Dies lag in der Vergangenheit auch daran, dass die zur Verfügung stehenden Zeitreihen nicht über die notwendige Länge verfügten, da die Verifizierung derartiger Modelle große Datenmengen voraussetzt. In LakeShift gehen wir der Frage nach, inwiefern die Variabilität im Klima zu Regime Shifts auf abiotischen und biotischen Systemebenen in Seen führen können. Wir tun dies mittels einer Kombination aus statistischer Model-lierung basierend auf Langzeituntersuchungen mehrerer Seen (+3 Dekaden), physikalischer Modellie-rung der thermischen Struktur von Seen, und in situ Gross Enclosure Experimenten. Weiterhin testen wir die Vorhersagbarkeit abrupter Veränderungen via statischer Anomalien in Zeitreihen. Diese Studien führen zu einem verbesserten Verständnis darüber, inwiefern die Beziehung zwischen einer treibenden Kraft und dem Antwortverhalten einer graduellen Veränderung im Treiber folgt oder durch die Überschreitung kritischer Grenzwerte erfolgt. Von den Ergebnissen erwarten wir uns eine verbesserte Vorhersagbarkeit potentieller Veränderungen von Seeökosystemen unter den derzeit gegebenen zu-künftigen klimatischen Szenarien. Das Hauptinteresse in LakeShift liegt in der Beantwortung der Fra-ge, inwiefern bereits aufgetretene Regime Shifts in den vergangenen drei bis vier Dekaden oder ex-perimentell induzierte Regime Shifts generellen Mustern folgen, wie in Ansätzen der Regime Shift Theorie beschrieben, und inwiefern sie durch Frühwarnsignale vorhersagbar sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen