GobalTip-Verbund: Developing Science-based Management Options to tackle challenges of Global Change and avoid the crossing of Tipping Points in the Amazon (PRODIGY 2.0)

Abstract

Die zweite Phase des Projekts PRODIGY knüpfte an die in Phase I identifizierten Wissenslücken und Prozesszusammenhänge in den sozial-ökologischen Systemen der MAP-Region (Madre de Dios/Peru, Acre/Brasilien, Pando/Bolivien) an. Ziel war es, die politischen, sozioökonomischen und biophysikalischen Bedingungen zu identifizieren, unter denen degradierte Systeme ihre Resilienz zurückgewinnen können, sowie Wege aufzuzeigen, um das Überschreiten kritischer Kipppunkte zu vermeiden. Im Zentrum standen die Analyse von Gelegenheitsfenstern für resiliente Transformationspfade, die Untersuchung konkurrierender Interessen sowie die Entwicklung wissenschaftlich fundierter Handlungsoptionen für nachhaltige Landnutzung und Klimaanpassung. Methodisch kombinierte das Projekt modellgestützte Wissensintegration mit transdisziplinärer Ko-Produktion unter Einbindung regionaler Akteure. Landnutzungsoptionen wurden hinsichtlich Wirksamkeit, Umsetzbarkeit, sozialer Gerechtigkeit und ökologischer Tragfähigkeit bewertet. Gleichzeitig wurde die Rolle jüngerer Generationen als zukünftige Entscheidungsträgerinnen und Entscheidungsträger stärker berücksichtigt. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Projektphase wurden zentrale Mechanismen sozial-ökologischer Dynamiken vertieft untersucht. Ein Schwerpunkt lag auf der Analyse von Rückkopplungen zwischen funktionaler Diversität und Redundanz in ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Systemen. Darüber hinaus wurden soziale Mechanismen und Akteurskonstellationen identifiziert, die diese Dynamiken beeinflussen und damit Stabilität oder Instabilität regionaler Systeme mitbestimmen. Ergänzend wurden Indikatoren zur Erkennung kritischer Systemzustände entwickelt, um frühzeitig Entwicklungspfade entlang potenzieller Tipping-Kaskaden sichtbar zu machen. Die Arbeiten der RPTU gliederten sich in vier Arbeitspakete: WP1 – Biodiversität und Ökosystemfunktionen WP1 untersuchte tropische Bodenprozesse mit Schwerpunkt auf tief verwitterten Böden. Durch Literaturanalysen, Probenahmen und Laboruntersuchungen wurden sogenannte Pseudosande identifiziert – wasserstabile Feinstbodenaggregate mit sandähnlichen hydraulischen Eigenschaften. Diese beeinflussen Wasserhaushalt, Nährstoffverfügbarkeit und Kohlenstoffspeicherung stärker als bisher angenommen. Zusätzlich zeigte sich die hohe Bedeutung tiefer Bodenhorizonte für die langfristige Kohlenstoffspeicherung. Die Ergebnisse verdeutlichen außerdem Grenzen etablierter Silizium- und Phosphoranalysen und zeigen die zentrale Rolle ihrer Wechselwirkungen für die Trockenresilienz tropischer Vegetation. WP2 - Sozial-ökologische Dynamiken und Landnutzungsentscheidungen WP2 entwickelte gemeinsam mit regionalen Partnern partizipative Systemmodelle für die drei Länderstandorte. Grundlage waren Workshops, Haushaltsbefragungen und vertiefende Studien zu Themen wie Palmfrüchte, Infrastruktur und Landnutzung. Die Ergebnisse zeigen, dass Resilienz nicht allein durch ökonomische oder politische Faktoren bestimmt wird, sondern wesentlich von kulturellen Werten, sozialen Normen und Verhaltensmustern abhängt. Besonders die hohe Attraktivität der Rinderhaltung wirkt nachhaltigen Landnutzungsalternativen entgegen. Transformationsprozesse müssen daher soziale und kulturelle Dimensionen systematisch berücksichtigen. WP3 – Regionale Diversität und Governance WP3 konzentrierte sich auf institutionelle Voraussetzungen nachhaltiger Landnutzung. In Peru, Brasilien und Bolivien wurden Future Workshops, qualitative Feldforschung und Akteursanalysen durchgeführt. Daraus entstand eine Toolbox für partizipative kommunale Planungsprozesse, die lokale Wissensformen, Mehrebenen-Governance und soziales Lernen integriert. Die Ergebnisse identifizierten insbesondere die Rinderhaltung in Brasilien sowie den kleinräumigen Goldabbau in Peru und Bolivien als zentrale Herausforderungen für biodiversitätsfreundliche Entwicklung. Erfolgreiche Transformation erfordert demnach reflexive Institutionen und stärkere kollektive Entscheidungsfähigkeit. WP4 – Integrierte Modellierung WP4 nutzte das prozessbasierte Modell CANDY zur Simulation landwirtschaftlicher Erträge und N₂O-Emissionen unter unterschiedlichen Klimaszenarien. Nach Aufbereitung von Boden- und Klimadaten wurden Erträge für sechs zentrale Kulturpflanzen sowie räumliche Emissionsmuster modelliert. Die Ergebnisse zeigen deutliche regionale Unterschiede: Acre und Pando weisen höhere Ertragspotenziale auf als Madre de Dios, gleichzeitig wurden Hotspots hoher N₂O-Emissionen – insbesondere bei Maniok und Zuckerrohr – identifiziert. Diese Befunde verdeutlichen Zielkonflikte zwischen Produktivität und Emissionsminderung. Insgesamt folgte das Projekt einem integrierten Zyklus aus Datenerhebung, Modellierung, Validierung und transdisziplinärer Rückkopplung mit regionalen Akteuren. Die Ergebnisse wurden in wissenschaftlichen Publikationen, Policy-Empfehlungen, Lehrmaterialien sowie Formaten der Wissenschaftskommunikation aufbereitet. Zusammengenommen liefert PRODIGY Phase II ein vertieftes Verständnis darüber, wie ökologische, ökonomische und gesellschaftliche Faktoren in der MAP-Region zusammenwirken. Das Projekt zeigt, unter welchen Bedingungen degradierte Systeme ihre Resilienz zurückgewinnen können, wie kritische Kipppunkte vermieden werden und welche nachhaltigen sowie sozial gerechten Landnutzungsstrategien langfristig tragfähig sind. Die Ergebnisse schaffen damit eine wissenschaftliche Grundlage für regionale Entwicklung und globale Debatten zu Klimaresilienz und nachhaltiger Landnutzung.