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Dauer der Vegetationsperiode

Diagramm

Grafik: BfN 2014, Daten: DWD 2013
Das Liniendiagramm zeigt die Entwicklung des Indikators „Dauer der Vegetationsperiode“.

Kurzfassung

Indikator "Dauer der Vegetationsperiode"
Themenfelder der NBS B 3.2 Klimawandel, C 11 Biodiversität und Klimawandel
Definition Der Indikator stellt die Dauer der Vegetationsperiode als Summe der Tage des phänologischen Frühlings, Sommers und Herbstes dar.
Gemessene oder beobachtete Größe Veränderungen der Dauer der Vegetationsperiode und zeitliche Verschiebung des Beginns des phänologischen Frühlings und Winters unter dem Einfluss der Klimaerwärmung.
Letzter berichteter Wert 234 Tage (Stand: 2012)
Ziel/Zielwert Es ist grundsätzlich anzustreben, einer weiteren Verlängerung der Vegetationsperiode und weiteren Verschiebungen der Jahreszeiten durch Maßnahmen zum Klimaschutz entgegenzuwirken.
Status n.v.
Trend Pfeil nach untenStatistisch signifikanter Trend weg vom Ziel bzw. Zielwert
Kernaussage Im Zeitraum von 1951 bis 2012 zeigt sich eine deutliche Verlängerung der Dauer der Vegetationsperiode um etwa 15 Tage auf zuletzt 234 Tage (linearer Trend). Dies ist Folge eines verfrühten Beginns des Frühlings im Zusammenspiel mit einem verspäteten Winterbeginn.
Indikatorensystem LIKI, DAS

Einführung

Apfelblüte © Ulrich Sukopp
Foto einer Apfelblüte

Aufgrund des Klimawandels sind Veränderungen der biologischen Vielfalt nicht nur weltweit, sondern auch in Deutschland zu erwarten. Hiervon können die Verbreitung und Häufigkeit von Pflanzen und Tieren, die Zusammensetzung von Lebensgemeinschaften sowie Strukturen und Funktionen von Lebensräumen betroffen sein. Auswirkungen des Klimawandels beispielsweise auf die Verbreitung von Arten sind in vielen Fällen bereits heute bekannt und wissenschaftlich belegt. Die Entwicklung vieler Organismen wird weniger durch kurzfristige Temperaturveränderungen beeinflusst, als vielmehr durch den Temperaturverlauf über lange Zeitspannen hinweg – etwa Monate oder Jahre. Deshalb ist die Erfassung des jahreszeitlichen Entwicklungsganges von Pflanzen und Tieren durch sogenannte phänologische Beobachtungen dazu geeignet, langfristige Auswirkungen des Klimawandels auf die biologische Vielfalt aufzuzeigen.

Veränderungen der Dauer der Vegetationsperiode (In Gebieten mit ausgeprägten Jahreszeiten umfasst die Vegetationsperiode den Zeitraum im Jahresverlauf, innerhalb dessen Pflanzen wachsen, blühen und fruchten. Die phänologisch definierte Vegetationsperiode umfasst den phänologischen Frühling, Sommer und Herbst) hängen vom Eintrittsdatum des phänologischen Frühlings (Beginn der Vegetationsperiode) und dem Eintrittsdatum des phänologischen Winters (Ende der Vegetationsperiode mit Abschluss des Herbstes) ab. Der Beginn von Frühling und Winter wird stark von den Temperaturen in den jeweils vorhergehenden Monaten bestimmt. Höhere Temperaturen am Ende des phänologischen Winters führen zu einer messbar beschleunigten Pflanzenentwicklung, wodurch der phänologische Frühling früher im Jahr beginnt. Umgekehrt verspätet sich der Winterbeginn infolge höherer Temperaturen am Ende des phänologischen Herbstes. Eine Verlängerung der Zeitspanne, innerhalb derer beispielsweise Pflanzen Biomasse aufbauen und sich vermehren, hat weitreichende Konsequenzen für die biologische Vielfalt. Auch viele Tierarten sind im positiven wie negativen Sinn von diesen phänologischen Veränderungen betroffen – z. B. Vögel durch eine veränderte Nahrungsverfügbarkeit während der Brutsaison. Die Gesamtheit der Auswirkungen der Klimaerwärmung auf Tiere und Pflanzen sowie deren Lebensgemeinschaften ist allerdings sehr komplex und bisher erst in Ansätzen geklärt.

Der bisherige Indikator „Klimawandel und Frühlingsbeginn“ stellte die zeitliche Verschiebung des Beginns der Apfelblüte (Beginn des phänologischen Vollfrühlings) dar. Die für diesen Bericht neu ausgewählten Datenreihen erweitern die Aussage des Indikators um die Betrachtung phänologischer Verschiebungen auch zum Beginn des Herbstes. Weiterhin rückt bei dem neuen Indikator die Dauer der Vegetationsperiode als ein wichtiger ökologischer Parameter, der vom Klimawandel beeinflusst wird, in den Fokus. Als Zeigerpflanzen wurden Huflattich und Stieleiche ausgewählt, da die phänologischen Daten dieser Wildpflanzenarten einen stärkeren Bezug zu anderen wildlebenden Arten haben als Kulturarten.

Der Klimawandel und die damit verbundene Erderwärmung wirken sich nicht nur auf den jahreszeitlichen Ablauf der Lebensvorgänge von Tieren und Pflanzen, auf deren Verbreitung und Wachstumsgeschwindigkeit sowie auf das Verhalten von Tieren aus. Sie sind auch eine Ursache für den Verlust an biologischer Vielfalt (BMU 2007: 81).


Definition

Der Indikator stellt die Veränderungen der Dauer der Vegetationsperiode dar. Weiterhin werden die Verschiebungen im jährlichen Eintrittsdatum des phänologischen Frühlings und Winters an Hand ausgewählter Entwicklungsstadien zweier einheimischer Wildpflanzenarten gezeigt. Diese Darstellung wird ergänzt durch Zeitreihen der mittleren Temperatur der drei Monate, die jeweils dem Beginn des phänologischen Frühlings und Winters vorausgehen.

Als ein ambitioniertes Ziel zum Schutz des Klimas gilt eine Begrenzung der weltweiten Erwärmung der Erdatmosphäre auf höchstens 2 Grad gegenüber dem vorindustriellen Wert. Daraus kann kein konkreter Zielwert für den vorliegenden Indikator abgeleitet werden. Allerdings ist grundsätzlich anzustreben, einer weiteren Verlängerung der Vegetationsperiode und weiteren Verschiebungen der phänologischen Jahreszeiten durch eine konsequente Klimaschutzpolitik entgegenzuwirken.


Aufbau

Das phänologische Beobachtungsprogramm des Deutschen Wetterdienstes (DWD) umfasst zahlreiche Zeigerpflanzen, für die Datenreihen zum Teil seit 1951 vorliegen. Damit werden phänologische Verschiebungen bundesweit präzise dokumentiert. Für Aussagen zu Auswirkungen der Klimaerwärmung auf die biologische Vielfalt eignen sich bestimmte Ereignisse in der Entwicklung ausgewählter Pflanzenarten. Als Leitphase für den phänologischen Frühlingsanfang wurde der Beginn der Blüte des Huflattichs (Tussilago farfara) gewählt. Der Beginn des Blattfalls bei der Stieleiche (Quercus robur) markiert die Grenze zwischen Herbst und Winter. Der Eintritt dieser beiden Ereignisse wird in Tagen seit Jahresbeginn angegeben. Aus den an den DWD gelieferten Meldungen ergibt sich durch eine Mittelwertbildung ein deutschlandweiter Jahreswert.

Die Dauer der Vegetationsperiode entspricht der Summe der Tage des phänologischen Frühlings, Sommers und Herbstes und ergibt sich aus der Zeitspanne zwischen den Eintrittsdaten des phänologischen Frühlings und Winters. Sie wird fortlaufend gegen die Beobachtungsjahre aufgetragen und im Zusammenhang mit den mittleren Temperaturen aus den drei Monaten dargestellt, die der phänologischen Jahreszeit jeweils vorhergehen. Zu allen Datenreihen wird über den gesamten berichteten Zeitraum von 1951 bis 2012 eine lineare Trendlinie dargestellt.


Aussage

Der lineare Trend der Messwerte zeigt eine deutliche Verlängerung der Dauer der Vegetationsperiode um etwa 15 Tage auf zuletzt etwa 234 Tage im Zeitraum von 1951 bis 2012. Während der letzten 60 Jahre entspricht dies einer mittleren Verlängerung um ca. einen Tag in einem Zeitraum von vier Jahren. Dieser Trend wird auch deutlich, wenn man die beiden 30-Jahresperioden zu Beginn und am Ende der Datenreihe miteinander vergleicht: Während die Vegetationsperiode in den Jahren 1951 bis 1980 im Mittel lediglich 222 Tage dauerte, verlängerte sie sich im Durchschnitt der Jahre 1983 bis 2012 um 8 Tage auf 230 Tage. Dabei ist zu beachten, dass die Kurve über die Jahre hinweg eine starke Variabilität zeigt: 1961 war das Jahr mit der bisher längsten Vegetationsperiode (247 Tage). Weitere Höchstwerte (1990: 244 Tage, 1995: 242 Tage, 2007: 241 Tage) traten jedoch gehäuft während der letzten 30 Jahre auf. In den vergangenen 15 Jahren dauerte die Vegetationsperiode stets mindestens 220 Tage.

Beginn des phänologischen Frühlings

Grafik: BfN 2014, Daten: DWD 2013
Die Entwicklung des Teilindikators „Frühling: Huflattich – Beginn der Blüte“ wird in einem kombinierten Linien- und Säulendiagramm dargestellt

Der phänologische Frühling beginnt immer früher im Jahresverlauf. Der lineare Trend zeigt, dass der Frühling am Ende der Zeitreihe im Jahr 2012 fast zehn Tage früher einsetzte als am Anfang der Zeitreihe im Jahr 1951. Seit Ende der 1980er Jahre häufen sich besonders frühe Eintrittstermine. So begann der Frühling zwischen 1951 und 1980 im Mittel am 24. März, während sich dies im Durchschnitt der Jahre 1983 bis 2012 fünf Tage früher am 19. März ereignete.

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Beginn des phänologischen Winters

Grafik: BfN 2014, Daten: DWD 2013
Die Entwicklung des Teilindikators „Winter: Stieleiche – Beginn des Blattfalls“ wird in einem kombinierten Linien- und Säulendiagramm dargestellt.

Der Beginn des phänologischen Winters verspätet sich hingegen im Jahresverlauf zunehmend. Der lineare Trend zeigt, dass der Winter am Ende der Zeitreihe im Jahr 2012 fast sechs Tage später einsetzte als zu Beginn der Zeitreihe im Jahr 1951. Auch beim Beginn des Winters variiert der Termin von Jahr zu Jahr sehr stark. Betrachtet man die Jahre 1983 bis 2012, begann der Winter im Mittel am 4. November und damit drei Tage später als im Zeitraum zwischen 1951 und 1980.

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Die phänologischen Beobachtungen seit 1951 belegen einen verfrühten Eintritt des Frühlings, der im Zusammenspiel mit einem verspäteten Winterbeginn eine deutliche Verlängerung der Vegetationsperiode bedingt. Diese Entwicklung korreliert statistisch signifikant mit einem Anstieg der Lufttemperaturen in den jeweils vorhergehenden Monaten. Eine verlängerte Vegetationsperiode hat verschiedene Auswirkungen auf die biologische Vielfalt in Deutschland. Sie kann z. B. zu einer höheren Produktivität von Ökosystemen führen. Hinzu kommt, dass phänologische Verschiebungen das zeitliche Zusammenspiel zwischen Organismen entkoppeln können. Dadurch werden etablierte Wechselwirkungen beispielsweise zwischen Pflanzen und deren Bestäubern oder in Räuber-Beute-Beziehungen beeinflusst. Dies wirkt sich auf die Struktur und Funktionen von Ökosystemen aus und kann zur Gefährdung heimischer Tier- und Pflanzenarten, aber auch zu einer Zuwanderung von neuen Arten führen.

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Weitere Informationen

Der Indikator stellt die Dauer der Vegetationsperiode als Summe der Tage des phänologischen Frühlings, Sommers und Herbstes dar.

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