Verbreitungsdynamik

Die Verbreitungsdynamik von Arten ist ein unter globalem Wandel wichtiges aber auch komplexes Thema in der Ökologie, das sich mit der Ausbreitung und Veränderung der geografischen Verbreitungsgebiete von Organismen im Laufe der Zeit beschäftigt. Diese Dynamiken werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst, wie etwa Habitatveränderungen, der Interaktion von Arten mit einander und mit ihrer Umgebung und durch Menschen verursachten Umwelt und biotische Veränderungen. In meiner eigenen Forschung habe ich diese Prozesse aus verschiedenen zeitlichen und raeumlichen Skalen, Regionen und taxonomischen bzw. funktionelle Gruppen untersucht. In unserem Lab entwickeln wir innovative Modelle, die solche Prozesse und Eingeschaften integrieren, um diese Dynamiken vorherzusagen – von der Ausbreitung invasiver Arten bis zur Rettung bedrohter Artenvielfalt unter dem Druck des Klimawandels.
In einer Studie wurde der Einfluss des Klimawandels auf die gesamte Verbreitung von endemischen Pflanzenarten der Familie Proteaceae in Südafrika untersucht. Dabei wurde gezeigt, dass vergangene Habitatverluste und zukünftige Klimaveränderungen die Verbreitungsgebiete erheblich beeinflussen können (Cabral et al. 2013). Besonders der Klimawandel führte zu einer signifikanten Verringerung der Verbreitungsgebiete dieser Arten, was die Bedeutung von Schutzstrategien unter veränderten klimatischen Bedingungen unterstreicht. Wir haben daselbe Modell auch benutzt, um die Persistenz und Häufigkeit von Wildsträuchern zu untersuchen, deren Blüten geerntet werden (serotinöse Proteaceae in der südafrikanischen Kap-Flora-Region – Cabral et al. 2011). Unsere Analyse zeigte, dass Persistenz und Häufigkeit drastisch abnahmen, sobald die Erntemenge einen bestimmten Schwellenwert überschritt. Der Einfluss variierte je nach Art, Demografie und räumlicher Ausdehnung.
Zusätzlich stellen wir das R-Paket „metaRange“ (Fallert et al. 2025) vor, ein modulares Framework zur Erstellung von populationsbasierten und metabolisch eingeschränkten Verbreitungsmodellen. Es bietet eine Sammlung biologischer Funktionen zur Berechnung von Nischenanpassung, metabolischer Skalierung, Populationsdynamik, biotischen Interaktionen und dispersalen Bewegungen. Das Paket ermöglicht benutzerdefinierte Modelle für ökologische Fragestellungen. Eine Modelversion in der Julia Programiersprache wird auch entwickelt und ist auch frei verfuegbar (Fig. 1 - Blechschmidt & Cabral 2025).