?kosystemintegrit?t

Bild eines naturnahen Waldgersten-Buchenwald mit Humusform Mullzum Vergr??ern anklicken
Waldgersten-Buchenwald

Dieser naturnahe Waldgersten-Buchenwald mit Humusform Mull tritt nur in hohen Berglagen auf

Quelle: Gerhard Hofmann

Welche B?ume, sonstige Pflanzen- und Tierarten in einem Wald leben, wieviel Holz heranw?chst und was der Wald sonst in der Natur und für Menschen leistet, h?ngt von Standortfaktoren wie Boden und Klima ab. Wie weit Klimawandel und Stickstoffeintr?ge die Strukturen, Funktionen und Leistungen von W?ldern ver?ndern, kann mit dem ?Bewertungskonzept für die ?kosystemintegrit?t“ eingesch?tzt werden.

Inhaltsverzeichnis

 

Einleitung

?kosysteme setzen sich aus unbelebten und belebten Komponenten zusammen, die in vielf?ltigen Wechselwirkungen miteinander stehen und somit eine ?funktionale Einheit“ bilden.
Durch dieses komplexe Zusammenspiel sind ?kosysteme in der Lage, für ihre eigene Regeneration und Entwicklung zu sorgen (zum Beispiel durch Kreislaufführung pflanzenverfügbarer N?hrstoffe und Energie sowie Weitergabe genetischer Informationen) und Leistungen für den Naturhaushalt und den Menschen zu erbringen (zum Beispiel die Produktion von Rohstoffen und Nahrungsmitteln, Filterung von Schadstoffen, Regulierung des Wasserhaushalts). Wirken intensive Bewirtschaftung, ein ver?ndertes ⁠Klima⁠ oder stoffliche Belastungen auf ?kosysteme ein, ver?ndern sie ihre Eigenschaften und somit auch ihre Funktionen und Leistungen. Die sogenannten ?Gratisdienstleistungen“ der Natur sind unverzichtbar für den Menschen. über den? Arten- oder Biotopschutz hinaus gilt es, diese Funktionen und Leistungen der ?kosysteme zu schützen.
Gesunde, sehr gut funktionierende ?kosysteme zeichnen sich durch weitgehend ungest?rte Abl?ufe der natürlichen Prozesse aus. Sie sind anpassungsf?hig an wechselnde Umweltbedingungen und widerstandsf?hig gegen Stress, zum Beispiel Trockenheit. Die Bodeneigenschaften sowie die Zusammensetzung der Pflanzen- und Tierwelt entsprechen dem natürlichen Standortpotenzial. Diese ?kosysteme k?nnen sich selbst organisieren und regenerieren, ohne Eingriffe durch den Menschen. Diese F?higkeit wird als ?kosystemintegrit?t bezeichnet, siehe Definition unten.

Als Ergebnis zweier Forschungsvorhaben des Umweltbundesamtes mit Fokus auf Wald?kosysteme liegen praxisreife Methoden vor, mit denen Anwender bewerten k?nnen, ob die Integrit?t von Wald?kosystemen hinsichtlich ihrer Stoff- und Wasserhaushalte, ihrer biologischen Vielfalt und ⁠Anpassungsf?higkeit⁠ (⁠Resilienz⁠) gef?hrdet ist. Der Fokus liegt insbesondere auf den langfristigen Wirkungen von Stickstoffeintr?gen aus der ⁠Atmosph?re⁠ und Klima?nderungen auf die ?kosystemintegrit?t. Die Bewertung dient dazu, wissenschaftlich begründete, tragf?hige Ma?nahmen für die Erhaltung oder Verbesserung des Zustands von ?kosystemen ableiten zu k?nnen, darunter Ma?nahmen der Luftreinhaltung, der Bewirtschaftung und Klimaanpassung.

 

Was ist ??kosystemintegrit?t“?

Der Begriff ?Integrit?t“ steht im naturwissenschaftlichen Kontext für Ungest?rtheit, innere Konsistenz beziehungsweise ungest?rte Funktionsabl?ufe. In den Forschungsvorhaben, in dem ein ?Bewertungskonzept für die ?kosystemintegrit?t“ entwickelt und beispielhaft angewendet wurde, ist ?kosystemintegrit?t definiert als F?higkeit eines ?kosystems, seine Strukturen und Funktionen aufrechtzuerhalten. Als Merkmale der ?kosystemintegrit?t gelten dabei Selbstorganisationsf?higkeit, Funktionalit?t und übereinstimmung abiotischer und biotischer Eigenschaften mit dem natürlichen Standortpotenzial. Die Integrit?t in diesem Sinne kann ein ⁠?kosystem⁠ nur dann deutlich ausbilden und erhalten, wenn es selbst und seine Umgebung nicht oder nur geringfügig durch den Menschen beeinflusst wird und somit ?naturnahe“ Strukturen (einschlie?lich Artenzusammensetzung) und Funktionen besitzt.

 

Wie h?ngen Strukturen, Funktionen und vom Menschen ver?nderte ?u?ere Bedingungen zusammen?

Zu den Strukturen eines Waldes geh?ren zum Beispiel Boden- und Gel?ndeeigenschaften, Arten- und? Altersklassenzusammensetzung der B?ume und Str?ucher, durch die eine bestimmte vertikale ⁠Schichtung⁠ und ein dreidimensionales Mosaik von Lebensr?umen entstehen und sich die Arten ansiedeln, für die diese Lebensr?ume geeignet sind. Die Auspr?gung der natürlichen Standorteigenschaften und –strukturen mit ihrer Vielfalt ist die Basis für die Funktionen der ?kosysteme im Naturhaushalt und die darauf beruhenden Leistungspotenziale für den Menschen. Sowohl die Strukturen als auch die Funktionen und Leistungspotenziale werden durch menschliche Einflüsse ver?ndert. Damit k?nnen Beeintr?chtigungen der ?kosystemintegrit?t einhergehen, indem sich ein weniger naturnaher Zustand einstellt. Beispielsweise kann es durch ⁠Klima?nderung⁠ zu hohen Temperaturen und Dürrephasen in der ⁠Vegetationsperiode⁠ kommen, so dass einige Baumarten schlechter wachsen, weniger Kohlenstoff binden oder unter Umst?nden im betrachteten Gebiet gar nicht mehr existieren k?nnen. Das hat Konsequenzen für die Holzproduktion und die Kohlenstoffbindung (⁠Klimaschutz⁠). Es ?ndern sich aber auch die Lebensr?ume für andere Pflanzen- und Tierarten. Stickstoffeintr?ge, die in W?ldern praktisch ausschlie?lich aus der Luft kommen, wirken versauernd und eutrophierend. Das kann die Filterwirkung des Waldbodens für Inhaltsstoffe im versickernden Wasser beeintr?chtigen, zu N?hrstoffungleichgewichten und ebenfalls zu Ver?nderungen der Artenzusammensetzung führen. Mit der Bewirtschaftung, unter anderem der vom Menschen gesteuerten Baumartenzusammensetzung, den Pflege- und Schutzma?nahmen greift der Mensch direkt in die Struktur von Wald?kosystemen ein und ver?ndert damit immer auch Funktionen und Leistungspotenziale.

 

Welche Strukturen und Funktionen werden bewertet?

Unter ?Strukturen und Funktionen von ?kosystemen“ lassen sich sehr vielf?ltige Aspekte betrachten, so dass eine allumfassende Bewertung kaum praktikabel ist. Das in dem Forschungsvorhaben entwickelte Bewertungskonzept beschr?nkt sich deshalb auf bestimmte Eigenschaften oder Zust?nde und Entwicklungen des Stoff-, Wasser- und Energiehaushaltes, der biologischen Vielfalt auf der Artebene sowie auf die ⁠Anpassungsf?higkeit⁠ an ?nderungen ?u?erer Bedingungen (⁠Klima⁠, Stoffeintr?ge). Bereits in einem Vorl?ufervorhaben (Jenssen et al. 2013, UBA-Texte 87/2013) wurden sechs Indikatoren für Zust?nde bzw. Funktionen ausgew?hlt. Sie sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Da sich Wald?kosysteme in ihren Strukturen und Funktionen zum Teil deutlich unterscheiden, ist es für die Bewertung notwendig, W?lder mit ?hnlichen Eigenschaften als ?kosystemtypen zusammenzufassen. Es wurden mehr als einhundert Wald?kosystemtypen im Hinblick auf ihre Strukturen und Funktionen klassifiziert und für Deutschland kartiert. Um diese Vielfalt für Anwender handhabbar zumachen, stehen Anwendern des Bewertungskonzepts neben dem Abschlussbericht zwei wichtige Handreichungen zur Verfügung: Ein ?Bestimmungsschlüssel für Wald- und Forst?kosystemtypen Deutschlands“ und eine praxisorientierte ?Anleitung zur Beurteilung der Integrit?t von Wald- und Forst?kosystemtypen in Deutschland“.

 

Regelbasierte Einstufung der ?kosystemintegrit?t

Die Bewertung erfolgt, indem zu einem bestimmten Zeitpunkt erhobene oder für die Zukunft modellhaft projizierte Werte mit ?kosystemtypspezifischen Referenzwerten verglichen werden. Als Referenzwerte werden Mess- bzw. Erhebungswerte aus der Zeit vor 1990 verwendet, zurückreichend bis in die 1960er Jahre und zum Teil davor. Zwar zeigten sich in dieser ?ra die Symptome des Klimawandels noch nicht so deutlich wie heute, doch sind die Wald?kosysteme gro?enteils durch die Bewirtschaftung (z. B. Baumartenwahl) und über Jahrzehnte w?hrende anthropogene Stoffeintr?ge bereits gegenüber dem natürlichen Zustand ver?ndert. Deshalb ist dieser Referenzzustand ein historischer Vergleichsma?stab. Er kann in dieser Bewertung jedoch nicht als anzustrebender Idealzustand gewertet werden und die Ergebnisse des ?Soll-/Ist-Vergleichs“ bedürfen immer einer Interpretation im Einzelfall.
Zur Einstufung der Ver?nderung der ?kosystemintegrit?t werden fünf Stufen – von sehr gering bis sehr hoch – unterschieden. Die Bewertung, also die Zuordnung der Zustandsdaten zu diesen Stufen erfolgt auf drei Ebenen

  • Indikatorebene,
  • Funktionsebene,
  • Gesamtzustand.
Grundschema zur Beurteilung der ?kosystemintegrit?t
Grundschema zur Beurteilung der ?kosystemintegrit?t
Quelle: S. Nickel / Universit?t Vechta
 

Welche wissenschaftlichen Grundlagen flossen in das Bewertungskonzept für die ?kosystemintegration ein?

Datengrundlagen für die Beschreibung von Referenzzust?nden für 60 Wald- und Forst?kosystemtypen sind vorhandene bundesweite, georeferenzierte? Erhebungen und zum Teil bereits in Kartendarstellungen aggregierte Informationen zu Bodeneigenschaften, ⁠Klima⁠, Orografie, potenziell natürlicher Vegetation, ⁠Landnutzung⁠, Artenvorkommen und anderen Faktoren. Aktuelle und historische ?Ist-Zust?nde“ werden aus Ergebnissen von Umweltbeobachtungsprogrammen, insbesondere der Umweltbeobachtung (Level 1 und Level 2) und der Bodenzustandserhebung im Wald (hier noch BZE1) generiert. Daneben flossen Ergebnisse anderer Untersuchungen, darunter zahlreiche eigene Vegetations- und Bodenuntersuchungen der Autor*innen in die Datenbasis ein.
Der nun vorliegende Abschlussbericht (Schr?der et al. 2019, ⁠UBA⁠-TEXTE 97/2019) umfasst des weiteren Untersuchungen

  • zur Validierung des Zeigerwertmodells des Waldkunde-Instituts Eberswalde (W.I.E.), das in dem Bewertungskonzept eine zentrale Rolle spielt,
  • zur Quantifizierung von Oberbodenparametern und Bestimmung des ?kosystemtyps aus Vegetationsstrukturen,
  • zur Regionalisierung der ?kosystemtypen und der dabei erzielten Genauigkeit
  • zur ⁠Projektion⁠ zukünftiger Bodenzust?nde (N?hrstoff- und S?urestatus, Wasserhaushalt) mit Hilfe des einfachen dynamischen Modells VSD+ an ausgew?hlten Standorten
  • zu methodischen Erweiterungen zum ⁠Indikator⁠ ⁠Bodenfeuchte⁠ durch ein fuzzy-regelbasiertes Modell
 

Wofür k?nnen Anwender das Bewertungskonzept nutzen?

Bisher handelt es sich bei dem Konzept zur Bewertung der ?kosystemintegrit?t um eine wissenschaftlich motivierte Methodenentwicklung (?Vorlaufforschung“), das hei?t, bisher gibt es kein gesetzliches Instrument, das seine Anwendung explizit fordert. Allerdings verlangt zum Beispiel die Biodiversit?tsstrategie der Europ?ischen Union im Ziel 2, Ma?nahme 5, dass die Mitgliedsstaaten ?kosystemzust?nde und –leistungen erfassen, kartieren und bewerten. Dafür liefert das Bewertungskonzept für die ?kosystemintegrit?t wichtige methodische Grundlagen, die vorhandene Ans?tze für das ?Mapping and Assessment of Ecosystem Services“ (MAES) erg?nzen k?nnen.
Das Bewertungskonzept für die ?kosystemintegrit?t unterscheidet sich von anderen, bereits l?nger etablierten Bewertungen von ⁠?kosystem⁠- oder Bioz?nosezust?nden vor allem durch den auf ?kosystemfunktionen bezogenen Ansatz und die integrative Betrachtung der dafür entwickelten Indikatoren. Es kann eine wertvolle Erg?nzung zu st?rker naturschutzfachlichen ausgerichteten Bewertungen von ?kosystemen oder Schutzgebieten, zum Beispiel nach der ⁠Flora⁠-⁠Fauna⁠-⁠Habitat⁠-Richtlinie (Richtlinie 92/43/EWG), sein.
In den Arbeitsprogrammen der Genfer Luftreinhaltekonvention wird zunehmend eine integrierte Wirkungsbetrachtung angestrebt. Dabei sollen die kombinierten Wirkungen mehrerer Schadstoffe, und Wechselwirkungen mit ⁠Klimawandel⁠ und Bewirtschaftung auf ?kosystemzust?nde und die ⁠Biodiversit?t⁠ betrachtet werden. Auch dafür liefert das hier vorgestellte Bewertungskonzept gute Grundlagen und Anknüpfungspunkte.

 

Wie kann das Bewertungskonzept weiterentwickelt werden?

Die wissenschaftlichen Grundlagen und Methoden bieten vielf?ltige Ansatzpunkte für Weiterentwicklungen, zum Beispiel

  • k?nnen weitere Indikatoren einbezogen werden, sofern dafür ausreichende Datengrundlagen vorhanden sind. So scheitert derzeit die Einbeziehung von Indikatoren für den Zustand des Bodenlebens - als wichtiger Steuergr??e für den Stoffhaushalt in Waldb?den - an der nicht ausreichenden Datenbasis. Das kann sich jedoch zukünftig durch innovative Methoden der Biodiversit?tsforschung ?ndern, zum Beispiel durch verst?rkte Anwendung des DNA-Barcoding.
  • k?nnte zukünftig durch weiterentwickelte Methoden der Fernerkundung (Baumartenerkennung) die Kartierungsgenauigkeit der Wald?kosystemtypen erh?ht werden.
  • k?nnen mit Hilfe der inzwischen ver?ffentlichten Ergebnisse der 2. Bodenzustandserhebung im Walde (BZE2) Entwicklungstrend der ?kosystemzust?nde ermittelt und die Bewertungen mit dem bisherigen Bewertungskonzept überprüft werden.

Die im Forschungsvorhaben verwendeten Datengrundlagen sind ausführlich dokumentiert.