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Oekologische Begleituntersuchungen bei Sukzession und Walderneuerung mit Hilfe von Vorwaeldern auf Sturmschadensflaechen

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden die oekologischen Auswirkungen von nach Baum- und Straucharten und nach Pflanzendichten variierenden Vorwaeldern untersucht. Es wird insbesondere den Fragen der Schutzwirkungen, z.B. Spaetfrostschutz und der Beeinflussung des Wasser- und Naehrstosshaushaltes nach Sukzessionen, bzw. gezielt eingebrachten Vorwaldbaumarten, nachgegangen. In zusaetzlichen Versuchsparzellen (in nicht vom Sturm geschaedigten Fichtenparzellen und auf vegetationslos zu haltenden Flaechen) werden Vergleichsdaten gewonnen.

Reallabor Universitätsforst für nachhaltiges Verjüngungsmanagement im Klimawandel, Teilprojekt 2

Ökologischer Waldbau

Der ökologische Waldbau soll Wege aufzeigen, die zu einer naturnahen Waldbewirtschaftung (Programm "Wald 2000" und "Buchenwaldkonzept NRW") führen. Hierzu werden wissenschaftliche Erkenntnisse aus eigenen Untersuchungen in Verbindung mit Ergebnissen anderer Untersuchungsstellen (Universitäten, Versuchsanstalten) in die Forstpraxis vermittelt. Angestrebt wird eine Steuerung des biologischen Produktionsprozesses (der Waldbewirtschaftung), wobei die Eingriffe ökologisch optimal angepasst, wenig aufwendig und effektiv sind. Ziel einer naturnahen Waldwirtschaft ist die Schaffung, Erhaltung und Bewirtschaftung standort- und funktionsgerechter und damit leistungsstarker Wälder. Die im ökologischen Waldbau untersuchten und entwickelten Handlungsmaßnahmen gliedern sich in: - Erprobung von unterschiedlichen Naturverjüngungsmaßnahmen - Entwicklung neuer Pflanzschemata und rationeller Kulturtechniken mit niedrigen Pflanzenzahlen - Erarbeitung von alternativen Bestandespflege- und Durchforstungsmodellen zur Konkurrenzsteuerung in Beständen - Gerichtete Einbeziehung von Pionierbaumarten bzw. sukzessionalen Begleitbaumarten in waldbaulichen Behandlungskonzepten - Umbau von nicht standortgerechten Nadelholzreinbeständen in Mischbestände Diese Maßnahmen werden auf Versuchs- und Beobachtungsflächen eingehend untersucht.

Funktionelle Grundlagen der Charakter der Birken (Betula spy.) als Pionierbaeume in fruehen Sukzessionsstadien der Vegetation

Mittels Gaswechsel-. Wasser- und Mineralstoffhaushaltsuntersuchungen sowie in Erfassung der synoekologischen Wechselbeziehungen wird die Standortbesiedlung und -behauptung von Birkenarten an natuerlichen und anthropogenen Waldgrenzhabitaten charakterisiert.

Ausbreitungsstrategien und Siedlungserfolg von Waldbodenpflanzen in forstlichen Rekultivierungsgebieten des Rheinischen Braunkohlenreviers (Nordrhein-Westfalen, BRD)

Im Bereich des Rheinischen Braunkohletagebaus stehen immer groessere Abraumflaechen zur forstlichen Rekultivierung an. Unter dem Gesichtswinkel einer moeglichst landschaftsgerechten und naturnahen Wiederbesiedlung wird der Wildpflanzenbestand seit 1983 systematisch verfolgt, wobei zunaechst ungewoehnlich hohe Artenzahlen zu verzeichnen waren (Pionier- und Ruderalarten). Da sich manche im Umland haeufigere Wildarten in den verschiedenen Forstkulturen jedoch auch nach mehreren Vegetationsperioden nicht wieder einstellten, wurden im Gebiet der Sophienhoehe als umfangreichster Abraumschuettung Mitteleuropas Anbauversuche mit 30 ausdauernden, heimischen, verhaeltnismaessig unempfindlichen, aber gewoehnlich bestandsbildenden Waldbodenpflanzen (zB Buschwindroeschen, Goldnessel, Moschuskraut) durchgefuehrt. Im Fordergrund der langjaehrigen Beobachtungen standen Vitalitaet, Biomasseproduktion, Ausbreitungsstrategie, Siedlungserfolg und Vergesellschaftung unter den gegebenen Standortsverhaeltnissen. Anhand der stark streuenden Ergebnisse wird derzeit versucht, ein Besiedlungsmodell fuer Aussenkippen und vergleichbare Rekultivierungsflaechen zu entwerfen.

Wie wirken Lawinen auf die Natur?

Obwohl Lawinenbahnen nur einen relativ kleinen Anteil an der Landschaft haben, beeinflussen sie die Vielfalt und Dynamik von Gebirgslandschaften. Weil die Zahl der Lawinenverbauungen in den vergangenen Jahrzehnten deutlich zugenommen hat, ist zu befürchten, dass das Unterdrücken von Lawinen die Strukturen von Gebirgslandschaften in den Europäischen Alpen stark verändern kann. In einem Projekt der Eidg. Forschungsanstalt WSL wurde über mehrere Jahre die Wirkung von Lawinen auf beziehungsweise die Bedeutung ausbleibender Lawinen für die Biodiversität, die Waldstrukturen und die Landschaftsmuster untersucht. Die Zerstörungskraft der Lawinen weist für die Natur auch positive Aspekte auf. Sie schafft Standortbedingungen, die einer ganzen Reihe von Pflanzen überhaupt erst das Überleben ermöglichen. Grosse, dominierende Bäume werden von Lawinen umgeknickt. Als Folge erreicht in Lawinenzügen viel mehr Licht den Boden als im angrenzenden Wald. Auch Wasser und Nährstoffe sind reichlicher vorhanden. Und die mechanische Belastung durch die Lawinen ist für kleine Pflanzen gering: Die Schneedecke schützt sie, oder sie sind (noch) elastisch genug, um sich den Schneemassen zu beugen. Je häufiger in einem Lawinenzug die Lawinen niedergehen, desto artenreicher und diverser ist die Vegetation. Lawinenzüge, in denen jährlich Lawinen zu Tale stürzen, beherbergen rund dreimal mehr Arten als der angrenzende Wald. Erstaunlicherweise profitieren nicht nur Pionierpflanzen. Diese sind nur dann stark vertreten, wenn in den letzten Jahren Wald zerstört wurde. In den anderen Lawinenzügen fühlen sich konkurrenzstarke, mehrjährige Pflanzen wohl. Das zeigt, dass trotz häufiger Störungen relativ stabile Verhältnisse herrschen. Da die mechanische Belastung im Zentrum der Lawinenzüge größer ist, da kleinere Niedergänge nicht den ganzen Lawinenzug betreffen und da an den einen Stellen Schnee mitgerissen, an anderen abgelagert wird, herrschen auf engem Raum unterschiedlichste Umweltbedingungen. Die bio logische Vielfalt ist entsprechend groß. Viele verschiedene Arten und Gesellschaften finden passende Lebensbedingungen: die typische Lawinenpflanze gibt es nicht. Die Anzahl Pflanzenarten in verbauten und unverbauten Lawinenzügen ist zwar gleich groß, hingegen unterscheidet sich deren Artenzusammensetzung: In verbauten Lawinenzügen deuten die ökologischen Zeigerwerte der Pflanzen auf eine geringere Vielfalt von Kleinlebensräumen hin. Zudem ist die Anzahl alpiner Arten dort kleiner als in unverbauten Lawinenzügen. Die Unterdrückung von Lawinen beeinflusst zudem die Landschaftsstruktur. Ein Vergleich zwischen den Jahren 1950 und 2000 in der Landschaft Davos zeigt, dass der Wald ohne Lawinen zunimmt und die Waldstruktur homogener wird. Dies dürfte einerseits auf die veränderte Landnutzung, andererseits auch auf die veränderte Lawinenaktivität zurückzuführen sein. In Zukunft werden offene Waldhabitate in Bergregionen durch Klimaerwärmung und Nutzungswandel vermutlich weiter zurückgehen.

Alpine plant ecology

Our long term activities aim at a functional understanding of alpine plant life. Overall our research shifted gradually from studying resource acquisition (e.g. photosynthesis) toward resource investment and questions of developement. As with treeline, sink activity seems to be the major determinant of growth. A common misconception associated with alpine plant life finds its expression in the use of the terms 'stress' and 'limitation'. See the critique in: Körner C (1998) Alpine plants: stressed or adapted? In: Press MC, Scholes JD, Barker MG (eds.) Physiological Plant Ecology. Blackwell Science , 297-311. Ongoing experimental work: The influence of photoperiod on growth and development in high elevation taxa (Ph.D. by Franziska Keller in cooperation with the Dept. of Geography, University of Fribourg). We test, whether and which species are responsive to earlier snow melt. It appears there exists a suite of different sensitivities, suggesting biodiversity shifts. We also tested the influence of nutrient addition on high elevation pioneer plants and run a longer term project on the interactive effect on sheep tramplng, nitrogen deposition and warming as part of the Swiss National Project NFP 48. A Europe-wide assessment of ground temperatures in alpine grassland is part of ALPNET (see associated organisations). The assessment provides a basis for comparing biodiversity in alpine biota from 69 to 37 degree of northern latitude. (Nagy et al. (2003) Ecological Studies, Vol. 167. 577 p. Springer, Berlin). A synthesis of research in functional ecology of alpine plants over the past 100 years was published in 1999.

Untersuchungen zum natürlichen Wiederbewaldungspotenzial von Sturmwurfflächen mittels Pionierbaumarten im Hinblick auf sich verändernde Standortsbedingungen im Klimawandel

Neben den prognostizierten Änderungen der klimatischen Verhältnisse im Klimawandel, ist auch von einer weiteren Zunahme von Extremwettereignissen auszugehen. Insbesondere Sturmwürfe haben neben ökonomischen Einbußen weitreichende negative ökologische Konsequenzen für das Waldökosystem und die Gesellschaft. Trotz walbaulicher Präventivmaßnahmen haben Großschadereignisse in den letzten Jahrzehnten bewusstgemacht, dass Stürme in Zukunft unabwendbar mit Schäden für den Wald verbunden sind. Kalamitätsbewusste Waldbaustrategien setzten daher inzwischen auf eine natürliche Wiederbewaldung (Selbstregulation) durch Pionierbaumarten. Die ökologisch wertvollen Pionierbaumarten vermögen aufgrund ihrer regelmäßigen Fruktifikation und hohen Ausbreitungsfähigkeit Schadflächen bereits im Jahr des Ereignisses natürlich wieder zu bewalden und die negativen Auswirkungen innerhalb kürzester Zeiträume abzumildern. Vor dem Hintergrund des Klimawandels ist jedoch davon auszugehen, dass der Temperaturanstieg und eine abnehmende Wasserversorgung in den entscheidenden Phasen des Verjüngungsgeschehens zu einer weiteren Verschlechterung des Verjüngungserfolgs bei Pionierbaumarten führen wird, wodurch eine sukzessionsgestützte Wiederbewaldung im Falle neuer Schadkatastrophen gefährdet und nicht mehr gänzlich eingriffsfrei realisierbar ist. Ziel des Projektes ist daher die Untersuchung mittel- bis langfristiger Veränderungen des Wiederbewaldungspotenzials durch Pionierbaumarten bezüglich ihrer Samenlebensdauer, Keimverhalten und Etablierung im Zuge sich ändernder ökologischer Rahmenbedingen im Klimawandel. Hierbei wird der Einfluss verschiedener Varianten der Bodendeckung, Strahlung (Beschattung) und Niederschlagsmenge getestet. Zudem soll die Wirkung von Bodenbearbeitungsmaßnahmen auf Schadflächen in Gebieten mit unterschiedlicher Niederschlagsverfügbarkeit erprobt werden, die dem eingeschränkten Keimerfolg zukünftig entgegenwirken sollen. Danach gilt es Handlungsempfehlungen auszugegeben.

Nährstoff-Sicherung mittels Pioniervegetation als Teil eines Katastrophenmanagements

Im Zuge des Klimawandels ist von einer zunehmenden Häufigkeit extremer Wetterlagen auszugehen (Tebaldi et al., 2006), die die Waldökosysteme beeinflussen und große Kahlflächen verursachen können. Sowohl Kalamitätsflächen (z. B. durch Feuer, Sturmwurf, Borkenkäfer) im Kalkalpin als auch auf sehr nährstoffarmen Standorten im Flachland und in den Mittelgebirgen sind durch die Veränderung des bodennahen Klimas und des anfänglich weitgehenden Fehlens von Bodenvegetation enormen Nährstoffverlusten durch Mineralisierung des Humus sowie durch Erosion ausgesetzt. Dies wirkt sich negativ auf Standortseigenschaften aus, wie z.B. die Wasserspeicherfähigkeit und damit im Hochgebirge auch auf die Schutzwaldeigenschaften (Hochwasserschutz, Erosionsschutz). Zusätzlich behindert im Gebirge eine rasche Vergrasung dieser Flächen die Etablierung und Entwicklung sowohl der natürlichen als auch der künstlich eingebrachten Verjüngung sehr stark. Vergrasung und Nährstoffmangel sind ebenfalls große Probleme auf Schutzwaldsanierungsflächen, deren Schutzfunktion nur mit großen Schwierigkeiten und hohem Kostenaufwand wieder hergestellt werden kann. Es werden zum einen dringend Methoden und Verfahren benötigt, die dazu beitragen können, auf sensiblen Standorten die anfänglichen Humus- und damit Nährstoffverluste auf Katastrophenflächen zu minimieren. Zum anderen besteht auf vielen Schutzwaldsanierungsflächen das Problem, überhaupt wieder eine Bestockung zu etablieren. In beiden Problemfeldern könnte die Ansamung von krautigen und Gehölzpflanzen mit Pioniercharakter ein hilfreicher Baustein auf dem Weg zur erfolgreichen Wiederbewaldung der betroffenen Standorte sein. Bislang erfuhren die Pionierpflanzen diesbezüglich jedoch wenig Beachtung, so dass das beantragte Forschungsprojekt versucht hier eine Wissenslücke zu schließen.

Entwicklung nachhaltiger Schutzkonzepte für die Gelbbauchunke (Bombina variegata) in Wirtschaftswäldern - Nachbewilligung

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die Gelbbauchunke ist eine Art der Anhänge II und IV der EU FFH-Richtlinie. Sie ist eine von nur 40 Arten für deren globale Erhaltung Deutschland eine besondere Verantwortung zukommt (Verantwortungsart) und in den Roten Listen des Bundes und des Landes Baden-Württemberg als stark gefährdet (Kategorie 2) geführt. Die Bestände der Art sind deutschlandweit rückläufig. Eines der Haupthabitate der auf Gewässerdynamik zwingend angewiesenen Art sind heute Wirtschaftswälder und dort insbesondere Fahrspurpfützen auf Rückegassen. Diese spiegeln die Störungsdynamik der Großteils und irreversibel zerstörten Primärhabitate wider (natürliche Flussauen). Es fehlt an nachhaltigen im Sinne von langfristig wirksamen, auf Daten basierenden Schutzkonzepten für ständig neu entstehende und wieder verschwindende Kleinstgewässer auf Rückegassen bzw. in bewirtschafteten Wäldern. Bisherige bekannte Schutzmaßnahmen für die Gelbbauchunke und andere Pionierarten wie Kreuzkröte und Wechselkröte werden mehrheitlich durch Anlage von permanenten Gewässern umgesetzt. Entsprechende Gewässer sind langfristig für diese Arten ungeeignet. Daten zu tatsächlichen Reproduktionserfolgen in Verbindung mit integrierbaren praktischen Maßnahmenansätzen für die Anlage solcher Kleinstgewässer fehlen für die Gelbbauchunke. Hier setzt das Projekt 'Entwicklung nachhaltiger Schutzkonzepte für die Gelbbauchunke in Wirtschaftswäldern' an. Ziel war die Entwicklung und Erprobung von umsetzungsorientierten, in den regulären Forstbetrieb integrierbaren Maßnahmen zum Schutz der Gelbbauchunke in enger Kooperation mit der forstlichen Praxis (Forstreviere). Der Maßnahmenerfolg definiert sich über erfolgreiche Reproduktion; die Nachhaltigkeit durch die langfristige Verfügbarkeit entsprechender Pioniergewässer im Raum, bei einer insgesamt eng begrenzten Anzahl geeigneter und verfügbarer Standorte. Die Kontinuität der Bereitstellung von Gewässern vor dem Hintergrund der begrenzten Verfügbarkeit geeigneter Standorte bleibt die zentrale Herausforderung für das Management einer auf Dynamik angewiesenen, zwingend an frühe Sukzessionsstadien gebundenen, Pionierart. Entsprechende Ansätze wurden im Laufe des Projektes in die Praxis umgesetzt, bei Bedarf im Sinne von Effizienzgewinn angepasst und weiter erprobt. Für die Umsetzung der als wirksam ermittelten Maßnahmen wird auch über das Projektende hinaus aktiv geworben. Die Teilnahme an Fortbildungen während des Projektes und nach Projektende ergänzt die Aktivitäten zur unmittelbaren und gezielten Verbreitung der Projektergebnisse. Die Öffentlichkeitsarbeit ist ein wichtiger Aspekt des Projektes und wurde aktiv im Zuge der Umsetzung betrieben (Beschilderung an Waldstandorten, Presseartikel, Vorträge etc.). Unterstützung bei der Werbung um Verständnis für einen an eher unansehnliche Fahrspuren gebundenen Artenschutz wird regelmäßig auch vom Forst eingefordert und konnte durch die Erstellung eines Faltblattes, die Bereitstellung mobiler Infotafeln und Zeitungsinterviews erreicht werden.

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