Räumliche Muster der Biodiversität und Störungsregimes in semiariden Ökosystemen Nordost-Marokkos (DFG: BE 2192/5-1)

BE 2192/5-1(5-2,5-3)

Von 03/2003 bis 03/2006

Projektleiter: Carl Beierkuhnlein
Mitarbeiter: Gerald Jurasinski

Biodiversity and Disturbance: Raster based Investigations in Semi-arid Ecosystems (BIOS:RISE)

> Einleitung
> Ziele und Thesen
> Arbeitsprogramm
> Untersuchungsgebiet

Einführung in die Problematik 

Störungen bestimmter Art und Intensität können zum Verlust biotischer Diversität und somit zur Veränderung von ökosystemaren Strukturen und Funktionen führen. Störungen können jedoch auch als ein Schlüsselfaktor zur Erhaltung der biotischen Diversität identifiziert werden (WHITE and JENTSCH 2000). In Europa waren anthropogene Störungen in Form von Landnutzungsveränderungen erheblich an der Entwicklung der derzeitigen Biodiversität beteiligt. Desweiteren ist auch die Rolle der biotischen Diversität bei der Reaktion von Ökosystemen auf auftretende Störungen hervorgehoben worden (TILMAN et al. 1998).

Im Zusammenhang mit dem Leitbild der nachhaltigen Nutzung ist die Erklärung und Vorhersage der Auswirkungen von Landnutzungsveränderungen auf die räumliche Heterogenität und die biotische Diversität in semi-ariden Waldökosystemen bedeutsam. Die Landnutzungsveränderungen können als eine Veränderung von Störungsregimes angesehen werden.

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Ziele und Thesen

Ziel des Vorhabens ist es, Methoden zu entwickeln, die es gestatten die Einflüsse anthropogener Landnutzung auf die räumlichen Muster der floristischen Diversität darzustellen. Dazu sollen Eigenschaften der qualitativen Vielfalt (beta-Diversität) semiarider Ökosysteme auf verschiedenen Maßstabsebenen ermittelt werden. Ähnlichkeits- oder Distanzmaße (Proximitätsmaße) dienen als Grundlage zur Identifikation räumlicher Muster.

Störungen induzieren spezifische Veränderungen in Diversitätsmustern. Die räumliche Diversität ist somit ein wertvolles Hilfsmittel zur ökologischen Raumbewertung und zur Folgenabschätzung menschlicher Eingriffe. Kann der Einfluss von Störungen auf räumliche Muster der beta-Diversität quantifiziert werden, so können auf der Grundlage sozio-ökonomischer Szenarien Entwicklungen von Diversitätsmustern prognostiziert werden.

Ist eine Quantifizierung von Biodiversität und eine verlässliche Abbildung von Störungseinflüssen und Standorteigenschaften in den räumlichen Mustern der beta-Diversität über die Erfassung von funktionellen Gruppen möglich, so besteht Aussicht auf die Entwicklung eines nicht an taxonomische Einheiten gebundenen Verfahrens zur ökologischen Bewertung von Störungen. Dies ist insbesondere für Drittwelt- und Schwellenländer bedeutend, in welchen oft nur fragmentarische floristische Datengrundlagen vorliegen.

Die derzeitigen Veränderungen in der Biosphäre betreffen u.a. das Klima, die Stoffeinträge, die Kapazität und Wirkung von Vektoren, die Verbreitung von Nutzungsformen und die Intensität der Landnutzung. Es ist zu erwarten, dass diese Vorgänge Veränderungen räumlicher Diversitätsstrukturen zur Folge haben werden (PETERS 1994, REID 1994, PIMM et al. 1995, GOTTFRIED et al. 1999, LAVOREL 1999). Es werden daher Methoden benötigt, die eine quantitative Charakterisierung solcher Veränderungen mit möglichst geringem Aufwand erlauben.

Die geplanten Untersuchungen sollen die Grundlage für zukünftige Vergleichsuntersuchungen legen und so der Abschätzung der Folgen von Landnutzungsveränderungen auf verschiedenen Maßstabsebenen dienen. Die entwickelten Methoden sollen allgemein einsetzbar sein und auch in anderen Räumen ein pragmatisches Vorgehen im Biodiversitätsmonitoring ermöglichen. Dabei stehen weniger die vollständige Erfassung der phylogenetischen Vielfalt eines Gebietes als die Kriterien Repräsentativität und Funktionalität im Vordergrund.

Als Hypothesen werden formuliert:

  1. Störungen in Form von anthropogener Nutzung wirken differenzierend auf die räumliche Organisation der quantitativen Vielfalt von Ökosystemen.
  2. Räumliche Muster der qualitativen Vielfalt (beta-Diversität) können unter Berücksichtigung der Standorteigenschaften durch Störungseinflüsse interpretiert werden.
  3. Die Vielfalt funktioneller Gruppen (PFTs) steht in engerer Beziehung zu räumlichen Mustern der Standorteigenschaften und Nutzungseinflüsse als die Vielfalt von Pflanzenarten und kann somit zur Charakterisierung qualitativer Vielfalt besser genutzt werden.

Arbeitsprogramm

Der Ansatz ist das hierarchisch genestete Sampling. Es wird erwartet, dass die hierarchische Schachtelung von Aufnahmeflächen den Maßstab erkennen lässt, bei dem Diversitätsveränderungen auf Grund von Störungen emergent werden. Über den Vergleich gestörter und ungestörter Flächen besteht die Chance der Wertung von Störungen bezüglich ihres Beitrages zur Biodiversität. Dabei sollen auch die Möglichkeiten des Einsatzes von nicht taxonomisch determinierten Hilfsmitteln (plant functional types) zur Erklärung von Diversität untersucht werden.

Gefundene Muster werden in Bezug zu Störungsereignissen und Standorteigenschaften gebracht. Die Verschneidung von topografischem Raum, Biodiversitätseigenschaften sowie Umwelt- und Störungsregimes erfolgt mit Hilfe eines geographischen Informationssystems (GIS). Konvergente Tendenzen der Datenverläufe der Ähnlichkeitsräume können belegt und statistisch analysiert werden.

Der Vergleich unterschiedlich gestörter Flächen (vgl. THIOLLAY 1997, ESTRADA 1998, SVENNING 1998, NIEMELÄ et al. 2000) entlang eines Gradienten (vgl. VASCONCELOS 1999, VETAAS 1997) soll eine Bewertung des Beitrages von Störungen zur Biodiversität ermöglichen. Wir erwarten, dass die hierarchische Schachtelung von Untersuchungsplots (hierarchisch genestetes Sampling) den Maßstab (bzw. die Körnung) erkennen lässt auf dem durch Landnutzungsveränderungen bedingte Diversitätsveränderungen deutlich werden. Zur Beurteilung des Einsatzes von nicht taxonomisch determinierten Hilfsmitteln zur Erklärung biotischer Diversität werden neben Pflanzenarten auch Plant Functional Types erfasst.

Der Einfluss des Nutzungsdrucks auf die alpha- und beta-Diversität der Feldschicht von Waldökosystemen wird betrachtet. An der Stufe von Debdou (Marokko) spielen Beweidung und ungeregelte Holzentnahme sowie zahlreiche Nebennutzungen eine prägende Rolle.

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Untersuchungsgebiet

Bruchstufe von Debdou/Marokko

Das Untersuchungsgebiet befindet sich an der Bruchstufe von Debdou am Rande der ostmarokkanischen Hochplateaus, etwa 100 km von der algerischen Grenze entfernt bei etwa 34 Grad N und 3 Grad W. Durch die orografisch günstige Lage und die dadurch begründete relative Klimagunst stockt auf dieser Bruchstufe zwischen den Steppenökosystemen der Hochplateaus und jenen des Moulouya-Tales eine Waldenklave als letzter isolierter Vorposten mediterraner Hartlaubgehölze. Während in den unteren Hangbereichen hauptsächlich schüttere Tetraclinis articulata-Wälder anzutreffen sind, wird die Vegetation der höheren Hanglagen von Quercus ilex-Wäldern aufgebaut. In diesem Großraum mit jeher nomadischer Lebensweise zeigte die Bevölkerung privilegierter Gebiete schon lange Neigung zur Sesshaftigkeit, zumindest zum Semi-Nomadismus. Die traditionelle Wirtschaft stützt sich auf Schaf- und Ziegenzucht. Waldweide ist ein wichtiger Faktor der lokalen Wirtschaft. Von den festen Siedlungen der bewässerten und durch Feldbau genutzten Pedimentflächen aus werden die Tiere in die Hangwälder zur Weide gebracht. Daraus folgt ein hoher Nutzungsdruck auf die Vegetation.

  Hierin liegt auch die Eignung des Gebietes für die angestrebte Untersuchung: Es ist ein Exempel für den Einfluss des Menschen auf die Biodiversität und damit auf seine Lebensgrundlagen. Im Rahmen vergleichender Untersuchungen mit dem Zustand Mitte der 80er Jahre (BEIERKUHNLEIN 1985) sollen Biodiversitätsveränderungen festgestellt werden. Die Prognosen waren damals eher ungünstig («Sollten Eingriffe des Menschen zu einer weiteren Verlichtung der Vegetationsdecke führen, ist unter den gegebenen klimatischen und topographischen Bedingungen mit intensiver Erosion und irreversiblen Schäden zu rechnen»). Dadurch können neben räumlichen auch zeitliche Muster identifiziert werden. Problematisch ist hierbei, auf Grund der nomadischen Wirtschaftsweise, die Quantifizierung der Störungsereignisse.

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Publikationsliste dieses Projekts

Jurasinski, G; Beierkuhnlein, C: Spatial Patterns of Biodiversity - Assessing Vegetation Using Hexagonal Grids, Biology and Environment - Proceedings of the Royal Irish Acadamy, 106B(3), 401-411 (2006) [Link] -- Details
Jurasinski, G; Beierkuhnlein, C: Räumliche Muster der Biodiversität und Störungsregimes in den Subtropen und Tropen. In Bundesamt für Naturschutz (Hrsg.): Treffpunkt Biologische Vielfalt II - Interdisziplinärer Forschungsaustausch im Rahmen des Übereinkommen in Bundesamt für Naturschutz, Bonn: Treffpunkt Biologische Vielfalt (2002) -- Details
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So. 03.07.2022
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Windrichtung: W

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Globalstrahlung: -1 W/m²
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Sonnenschein: <1 h/d
Wind (Höhe 32m): 0.0 km/h

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