Universität Stuttgart
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Item Open Access Zielkonzeptionen und Erfolgsbewertung von Renaturierungsversuchen in nordwestdeutschen Niedermooren anhand vegetationskundlicher und ökologischer Kriterien(2000) Rosenthal, Gert; Kull, Ulrich (Prof. Dr.)Naturnahe Niedermoorökosysteme sind in Nordwestdeutschland stark gefährdet. Ursächlich sind die landwirtschaftliche Intensivierung und die Melioration ihrer Standorte. Ein wichtiges, aus übergeordneten Leitbildern der Umweltschonung und Nachhaltigkeit abzuleitendes Ziel ist die Regeneration dieser Moore. Dabei geht es um die Wiederherstellung ihrer Lebensraumfunktion und der Senken- und Speicherfunktion für Nährstoffe und Wasser. Zielprozesse sind die Vernässung, Nährstoffaushagerung, Nutzungsextensivierung, Reinitiierung der Torfbildung und die Rekolonisierung durch Zielpflanzenarten. Dazu werden zwei Zielkonzepte formuliert. Bei Zielkonzept 1 steht der Erhalt und die Entwicklung der Lebensraumfunktion, bei Zielkonzept 2 die Senken- und Speicherfunktion im Vordergrund. Als Leitbild dienen historische und aktuelle, naturnahe (Röhrichte, Großseggenrieder = Zielkonzept 2) und halbnatürliche (Feuchtwiesen, Kleinseggenrieder = Zielkonzept 1) Vegetationstypen, die zu Sukzessionsserien zusammengestellt werden. Es werden überprüfbare Naturschutzqualitätsziele formuliert. Als Zielindikatoren dienen Zielarten, die im Sukzessions- und Standortsgradienten unterschiedlich eingenischt sind. Zur Überprüfung der Renaturierungserfolge bei der Umsetzung der Zielkonzepte werden mehrjährige Versuchserien aus Niedermooren Nordwestdeutschlands und Hollands untersucht und anhand der Zielarten bewertet. Ökologische Standortsanalysen ergänzen die vegetationskundlich-floristische Bewertung. Trotz der (Teil-) Wiederherstellung der Standortsbedingungen sind die vegetationskundlich-floristischen Erfolge nach Versuchslaufzeiten von 5 bis 20 Jahren gering. Am positivsten sind dabei noch die Erfolge, die durch Nährstoffaushagerung erreicht werden. Am effektivsten wirkt dabei die mehrfache Mahd ohne Düngung. Mulchen ist auf Feuchtstandorten und unter den relativ ungünstigen Klimabedingungen Nordwestdeutschlands (z.B. gegenüber Südwestdeutschland) wenig aushagerungseffizient. Die Artenzahlen entwickeln sich negativ. Starke Vernässung und Brache führen zu Artenverlusten. Kritisch sind lange Überstauungen im Frühjahr, in Verbindung mit starker sommerlicher Abtrocknung. Hauptursache für diese ausgeprägte Wechselfeuchtigkeit ist die irreversible Reduzierung der Speicherfähigkeit der Torfe für Wasser. Die Nutzungsintensität darf, abhängig von der Ertragsleistung des Standortes eine bestimmte, minimale Frequenz nicht unterschreiten, da sich sonst hochwüchsige Rhizompflanzenarten durchsetzen, die die Lichtbedingungen für niedrigwüchsige Arten stark limitieren. Im Extremfall führt das Brachfallen von Feuchtgrünland zur Entwicklung von Röhrichten, Großseggenriedern und Hochstaudengesellschaften. Durch die Vernässung der Brachestandorte, ungünstiges Mikroklima und die Dominanz nährstoffkonservativer Arten reduziert sich die Stickstoffmineralisation in Brachen. Dadurch verbessern sich gleichzeitig die Bedingungen für die Torfbildung. Im zweiten Abschnitt werden die biologischen Rahmenbedingungen untersucht, die die Wiederansiedlung von Pflanzenarten bestimmen. Ausdauernde Sprosspopulationen in der Umgebungsvegetation und ausdauernde Samen im Boden ermöglichen eine Überdauerung ungünstiger Wachstumsphasen und können als Regenerationspotential genutzt werden. Die Wiederherstellungserfolge artenreicher Feuchtwiesen werden durch lange Samenausdauern unterstützt. Dabei wirken die Lagerungsbedingungen modifizierend auf die morphologisch-physiologisch vorgegebene Langlebigkeit der Samen: während die Samenbank bei Intensivnutzung innerhalb weniger Jahre verarmt, wird sie bei Brache über Jahrzehnte im Boden konserviert. Entsprechend erfolgreich ist der Versuch, Brachen durch Wiederaufnahme der Mahd in artenreiches Feuchtgrünland zu überführen. Die Fernausbreitung von Pflanzendiasporen im Raum ermöglicht die Überwindung der räumlichen Isolation von potentiellen Spenderpopulationen von Pflanzenarten und den zu regenerierenden Flächen. Entscheidend für den Ausbreitungserfolg ist das Vorhandensein von standortsspezifischen Ausbreitungsagentien. In Feuchtgebieten werden Diasporen in großer Zahl von Überschwemmungen an die für die Keimung und Etablierung geeigneten Feuchtstandorte transportiert. Die Wiederbesiedlung von artenverarmten Flächen wird dadurch stark gefördert. Da in Norddeutschland aber nur noch wenige Überschwemmungsgebiete verblieben sind, ist die tatsächliche Wirksamkeit dieses Ausbreitungsagens stark beschränkt. Alternative Renaturierungsverfahren, die die mangelnde Diasporenausbreitung z.B. durch künstliche Einbringung von Mähgut zu überwinden suchen, werden kritisch diskutiert. Abschließend wird eine Gesamtbewertung der Regenerationschancen unter verschiedenen Optionen und eine Prioritätensetzung vorgenommen. Welcher einzelne Regenerationsprozess am Ende den weiteren Fortgang des Gesamtprozesses limitiert, hängt davon ab, welcher den höchsten Zeitbedarf hat. Die Erkenntnis, dass die Diasporenverfügbarkeit oft der zeitlimitierende Faktor ist, erfordert die unbedingte Erhaltung der biotischen Restpotentiale. Renaturierungsmaßnahmen zur Umsetzung von Zielkonzept 1 sind überall dort sinnvoll, wo der Zielartenpool ausreichend groß ist, um mit Hilfe feuchtgebietstypischer Ausbreitungsvektoren die Wiederbesiedlung potentiell geeigneter Standorte zu ermöglichen. Die Umsetzung von Zielkonzept 2 ist in großflächig intensivierten und meliorierten Gebieten sinnvoll, wo die biotischen Potentiale halbnatürlicher Vegetationstypen fehlen. Die Großflächigkeit von Renaturierungsmaßnahmen fördert landschaftsweite und biotopübergreifende Prozesse, die ihrerseits die Regenerationsbemühungen unterstützen.Item Open Access Resistance and resilience of European beech forests (Fagus sylvatica L.) after forest fire(2016) Maringer, Janet; Kaule, Giselher (Prof. Dr.)Item Open Access Trockenrasenverbund in der Region Hegau-Randen-Klettgau(2009) Kissling, Stephanie; Kaule, Giselher (Prof. Dr.)Vor dem Hintergrund der zunehmenden Fragmentierung der Landschaft und dem an-haltenden Verlust an wertvollen Lebensräumen ist im Naturschutz seit den 1990er Jahren die Bedeutung der Vernetzung der Biotope stärker ins Bewusstsein gerückt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, auf regionaler Ebene die Notwendigkeit eines Verbundkonzep-tes von Trockenrasen zu untersuchen. Als Untersuchungsgebiet für die grenzüberschreiten-de Bearbeitung der Verbundfrage wurde ein ca. 900 km2 großes Gebiet ausgewählt, wel-ches Teile des Schweizer Juras umfasst und Richtung Nordwesten an die Ausläufer der Schwäbischen Alb anschließt. Für die Quantifizierung des physischen Verbundes kamen in der vorliegenden Arbeit verschieden GIS-basierte Verfahren zum Einsatz. Der funktionale Verbund umfasst den über Arten stattfindenden Austausch zwischen den Flächen. Hierfür wurden zwei Zielarten ausgewählt: zum einen das relativ flugfreudige, in Metapopulatio-nen vorkommende Widderchen Zygaena carniolica. Zum anderen die nur über ein geringes Ausbreitungspotential verfügende und daher stark gefährdete Pflanzenart Pulsatilla vulgaris. Für die Bearbeitung von Zygaena carniolica wurden in einer geschichteten Stichprobe Trockenrasenflächen ausgewählt wurden. Für diese Flächen wurde mit einem logistischen Regressionsmodell die Bedeutung der Faktoren Habitatqualität, Flächengröße und Isolationsgrad für das Vorkommen von Zygaena carniolica ermittelt. Für die genetischen Untersuchungen an Pulsatilla vulgaris wurden von Populationen unterschiedlicher Populationsgröße und Isolationsgraden Proben genommen und mit der AFLP-Methode analysiert. Mit der multivariaten Auswertung konnte gezeigt werden, dass die Habitatqualität die wichtigste Einflussgröße auf das Vorkommen von Zygaena carniolica ist, wobei die Larvalhabitate wichtiger sind als die Imaginalhabitate. Die Konnektivität ist der drittwich-tigste Faktor für das Vorkommen der Art. Die Habitatmodelle, welche Wanderungsdistan-zen von 750 m annehmen, lieferten für das Vorkommen von Zygaena carniolica die besten Erklärungen. Diese Distanz stimmt gut mit den aus der Literatur bekannten mittleren Flugdistanzen für die Art überein. Die Recherchen und Kartierungen zum Vorkommen von Pulsatilla vulgaris belegen einen dramatischen Rückgang der Art in der Region. Die genetischen Untersuchungen zeigen eine sehr einheitliche genetische Struktur von Pulsatilla vulgaris. Mit 85 % liegt der Großteil der genetischen Diversität innerhalb der Populationen. Die genetische Differen-zierung zwischen den Populationen ist schwach, aber signifikant ausgeprägt. Die Ergebnis-se zeigen, dass zwischen den Populationen von Pulsatilla vulgaris aktuell - wenn über-haupt - nur ein geringer genetischer Austausch stattfindet und die Populationen weitgehend isoliert sind. Die Ergebnisse der Untersuchung belegen, dass aufgrund der vermutlich ausgeprägten Metapopulationsstrukturen von Zygaena carniolica für das längerfristige Überleben der Art der Schutz einzelner Flächen nicht ausreicht, sondern dass ein Verbund von Larval- und Imaginalhabitaten bereitzustellen ist. Die mit der 750-m-Distanz ermittelten und räumlich dargestellten Verbundräume liefern eine Planungsgrundlage für einen regionalen Verbund der Trockenrasen. Für Pulsatilla vulgaris dagegen konnte anhand der Analyse der genetischen Strukturen gezeigt werden, dass die Populationen als weitgehend isoliert betrachtet werden müssen. Für den Schutz von Pulsatilla vulgaris bedeutet dies, dass die noch vorhandenen, größeren Populationen vorrangig zu schützen sind, da aufgrund der biologisch-ökologischen Merkmale der Art eine Besiedlung neuer Standorte kaum stattfin-det. Die Bewahrung der Florenkonstanz an den Reliktstandorten ist prioritär. Die Ergebnis-se zu den Zielarten verdeutlichen die Notwendigkeit sowohl den räumlichen, als auch den zeitlichen Aspekt bei der Planung zu berücksichtigen. Die wichtigste Aufgabe für den Naturschutz besteht darin, die Habitatqualität der Flächen zu erhalten bzw. herzustellen. Hierfür ist eine extensive Flächennutzung entscheidend.Item Open Access Analyse von Mechanismen der sekundären progressiven Sukzession von voralpinem Niedermoorgrünland zu Erlenbruchwald(2008) Peringer, Alexander; Rosenthal, Gert (PD Dr. habil.)Die Gehölzentwicklung in ehemals artenreichen Offenland-Ökosystemen nach Nutzungsaufgabe (Gehölzsukzession) ist eine der wesentlichen Ursachen für Biodiversitätsverluste und tiefgreifende Landschaftsveränderungen in den letzten Jahrzehnten. Eine wichtige Voraussetzung für ein effektives Management von Offenlandbiotopen ist ein mechanistisches Verständnis des Verbuschungsvorganges: Nach der Identifikation von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen im Sukzessionsgeschehen kann die naturschutzfachlich bedeutsame Frage nach den Entstehungsbedingungen und der Stabilität von Verbuschungsstadien, sowie ihrer Dichte und räumlichen Ausdehnung beantwortet werden. Beispielhaft werden die Mechanismen der Gehölzsukzession in extensiv beweideten, voralpinen Kleinseggenriedern auf mesotrophem Kalkflachmoor (Caricion davallianae) untersucht. Nach dem individualistischen Konzept in der Sukzessionsforschung resultiert der Verbuschungsprozess aus einer Abfolge von Teilprozessen (Sukzessionsmechanismen), die über die Lebensprozesse der Hauptbaumart, der Schwarzerle (Alnus glutinosa L.), definiert werden. Diese sind die individuelle Samenproduktion von Altbäumen, die großräumige Samenausbreitung durch Wind, die kleinräumigen Keimungs- und Etablierungsprozesse in Mikrostandorten in der Grasschicht und die intraspezifische Konkurrenz in Dickungen. Die Teilprozesse laufen (1) auf unterschiedlichen Maßstabsebenen ab (erfasst in Form eines hierarchischen patch-Mosaikes) und sind (2) durch den Lebensweg der Gehölzindividuen in Form einer Prozesskette chronologisch geordnet, wodurch (3) die Richtung von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen im Sukzessionsverlauf vorgegeben ist. Die kausale Analyse der Entstehung von Verbuschungsstrukturen auf Biozönoseebene durch die Lebensprozesse von Gehölzindividuen erfolgt in einem individuenbasierten gedanklichen Modell, dessen Formulierung der Sequenz der Prozesskette folgt. Zur Charakterisierung der Teilprozesse werden eigene und fremde Geländedaten ausgewertet: Die Samenproduktion fluktuiert näherungsweise in einem 3-Jahres-Rhythmus (Mastjahreszyklus). Die Ausbreitung von Samen folgt einer potentiellen Ausbreitungsfunktion mit variierenden maximalen Ausbreitungsdistanzen. Nur erhabene, nicht dauernasse Mikrostandorte an Bulten der zertretenen Mooroberfläche, die gut mit Licht versorgt sind, bieten für die Schwarzerle Etablierungsmöglichkeiten. Das Wachstum der Schwarzerle folgt einer exponentiellen Wachstumsfunktion. Die Abschätzung der Konsequenzen der initialen Teilprozesse Samenproduktion und Samenausbreitung für den Verbuschungsprozess (bottom-up-Ansatz) führt zur Definition von vier typischen Ausbreitungsmustern (räumliche Verteilung von Samen). Durch upscaling der Etablierungshabitate (Schutzstellen, micro-Ebene) wird gestützt auf die Vergrasungszustände der Grasschicht (differenziert auf meso-Ebene) und die Dichte der Strauchschicht (differenziert auf macro-Ebene) die Verteilung des Schutzstellpotentials auf unterschiedlichen Standorten abgeleitet. Um die Rolle der Teilprozesse im langfristigen Sukzessionsgeschehen abzuschätzen, wird das gedankliche Modell der Gehölzsukzession mit den Teilprozesscharakteristiken parametrisiert: Zur Modellbildung nach der Methode des pattern-oriented modeling werden dem Modell die Teilprozesse in zunehmend komplexerer Form hinzugefügt, bis ein zufriedenstellender Erklärungsgrad von beobachteten Verbuschungsmustern erreicht ist (top-down-Ansatz). Sowohl die Samenproduktion, die Samenausbreitung, die Keimung und Etablierung, als auch die Etablierungshemmung für Erlenkeimlinge in Dickungen und self-thinning beeinflussen die Struktur von Verbuschungsgradienten. Flächige Besiedlungsstrukturen mit einem ausgeprägten Gradienten in der Individuendichte entstehen auf Flächen mit zeitlich konstantem, homogenem Schutzstellenpotential der Grasschicht (nasse, stark zertretene Niedermoorflächen). Bestimmte Abfolgen von Ausbreitungsmustern im Sukzessionsverlauf erzeugen in der Besiedlungsstruktur charakteristische Altersgradienten bzw. Stufen im Wuchshöhengradient. Diese Strukturen fehlen im Fall stochastisch-heterogenen Schutzstellenpotentials auf trockenen, schwach zertretenen Niedermoorflächen: Im langfristigen Sukzessionsgeschehen zerstreut die raumzeitliche Zufälligkeit in der Schutzstellenverfügbarkeit die Regelhaftigkeit von Ausbreitungsmustern und führt zur „Auflösung“ potentieller flächiger Besiedlungsstrukturen in lückige Muster aus Einzelbäumen. Das gedankliche Modell zur Gehölzsukzession stützt sich auf die Ergebnisse detaillierter Kurzzeituntersuchungen ihrer Teilprozesse, als auch auf die Analyse ihrer langfristigen Konsequenzen (Verbuschungsmuster). Es bringt die Entstehung von flächigen und verinselten Besiedlungsstrukturen, von mehrstufigen und einstufigen Wuchshöhenprofilen, sowie von großen und geringen räumlichen Schrittweiten der Verbuschung in ein geschlossenes Konzept aus unterschiedlichen Wirkungskonstellationen von Teilprozessen der Gehölzsukzession.