Vortrag von Ralf Carl für die Klimabewegungsgruppen in Jena zum Thema Biodiversität und Wälder (in Deutschland)

1. Biodiversität und Wald
Vortrag von Ralf Carl

2. • 1. Begriff Biodiversität
• 2. Bedeutung der Biodiversität
• 3. Globale Gefährdung
Exkurs: Populationsökologie
• 4. Merkmale artenreicher Lebensräume
• 5. Wald-Ökologie
• 6. Zustand der deutschen Wälder – Modell des Waldsterbens
• 7. Lösungsansätze
Biodiversität und Wald

3. „Planetare Grenzen“:
https://de.wikipedia.org/wiki/Planetare_Grenzen#/media/Datei:Planetary_Boundaries_2015.svg

4. 1. Begriff Biodiversität
• Artenvielfalt
• Formenvielfalt
• Genetische Vielfalt
• Vielfalt der Ökosysteme

5. 1.1 Artenzahl vs. Formenvielfalt
https://apps-cloud.n-tv.de/img/14201046-1419236243000/3-4/750/3mph0915.jpg, 09.09.2019 https://www.alnatura.de/~/media/Images/Content/Kochen%20und%20Geniessen/Warenkunde/Kohl.jpg, 09.09.19

6. 1.2 Artenvielfalt
• Stand heute: ca. 2 Mio bekannte Arten auf der Erde
• aber:
• Was ist eine Art?
• biologische Definition: Gesamtheit der Organismen, die untereinander
durch sexuelle Fortpflanzung fruchtbare Nachkommen erzeugen können.
→ nur sinnvoll für manche Organismengruppen…
• Unbekannte Arten?
→Artenzahlen variieren stark je nach Quelle!!!

7. 1.2 Zahl der bekannten Arten
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/de/Species_diversity_pie_chart_DE.svg/1024px-Species_diversity_pie_chart_DE.svg.png, 09.09.19

8. 2. Nutzen der Biodiversität
• Eigenwert der Kreatur
• Funktion und Stabilität von Ökosystemen
→ Ökosystemleistungen…

9. 2.1 Ökosystemleistungen
Living Planet Report 2018

10. Ökosysteme
https://meinlehrmittel.de/media/images/info/T3011av.jpg, 09.09.19
Lebensgemeinschaft = Summe der Populationen + Interaktion

11. 2.2 Vernetzung, Komplexität und Stabilität

12. Simulationen zeigen:
Entfernen von Top-Prädator („Spitze der Nahrungskette“):
-je komplexer System, umso instabiler
→Störung pflanzt sich nach „unten“ fort
Störung „von unten“:
-je komplexer System, umso stabiler
2.2 Vernetzung, Komplexität und Stabilität

13. 2.3 Schlüssel-Arten
→ spielen besonders entscheidende Rolle in Ökosystemen
https://www.lfu.bayern.de/natur/sap/arteninformationen/steckbrief/zeige?stbname=Dryocopus+martius, https://www.umweltbundesamt.de/honigbiene, https://www.das-tierlexikon.de/seeotter/, 05.05.2021

14. 3.1 Artensterben im Rückblick
https://en.wikipedia.org/wiki/Biodiversity, 10.09.2019

15. 3.1 Artensterben im Rückblick
Aussterberate heute 10-100 mal höher als in letzten 10 Mio Jahren!!!
IPBES: Global Assessment Report 2019
→insgesamt seit 1500:
680 Wirbeltierarten

16. 3.2 Vom Aussterben bedrohte Arten
• Schätzung insgesamt: 1 Mio Arten (25 %) vom Aussterben bedroht
IPBES: Global Assessment Report 2019

17. 3.2 Rote-Liste-Index und Living-Planet-Index
IPBES: Global Assessment Report 2019
Living Planet Report 2018
Rote-Liste-Index:
gemittelte Überlebenswahrscheinlichkeit
für Gruppe von Arten
Living-Planet-Index:
Wirbeltierbestände (Populationsgröße) summiert
(insgesamt)
(Süßwasserarten)

18. 3.3 Ursachen des Artensterbens
Living Planet Report 2018

19. Exkurs: Bedeutung der Populationsgröße
→ minimale überlebensfähige effektive Populationsgröße

20. Minimallebensraum und Randeffekte
• minimale überlebensfähige effektive Populationsgröße
(bei Wirbeltieren > 100) → Minimallebensraum
• Randeffekte durch Zerschneidung von Lebensräumen:

21. Metapopulationen
→ Genetischer Austausch steigert Gesamtüberlebenswahrscheinlichkeit

22. Korridore und Trittsteine
• Biotopverbund
→Metapopulationskonzept
https://de.wikipedia.org/wiki/Eurasischer_Luchs, http://www.werkstatt-treff.de/images/2014/Teich/dia1.jpg, http://www.hochmoseluebergang.rlp.de/fileadmin/_processed_/d/8/csm_20140902_B50n-BW14-im-Zuge-der-A1_BUE-Sm_04_c2819a7094.jpg, 24.01.2020
Verbreitung des Luchses in Deutschland (2014)

23. Korridore und Trittsteine
• Biotopverbund
→Metapopulationskonzept
https://de.wikipedia.org/wiki/Eurasischer_Luchs, http://www.werkstatt-treff.de/images/2014/Teich/dia1.jpg, http://www.hochmoseluebergang.rlp.de/fileadmin/_processed_/d/8/csm_20140902_B50n-BW14-im-Zuge-der-A1_BUE-Sm_04_c2819a7094.jpg, 24.01.2020
Verbreitung des Luchses in Deutschland (2014)
Grünbrücke

24. 4.1 Artendichte am Beispiel Gefäßpflanzen
https://de.wikipedia.org/wiki/Artenvielfalt, 05.05.2021

25. 4.2 Ressourcen-Angebot und Artenzahl
Bsp. Beobachtungen bei Stuttgart auf Dauergrünland nach Düngung:
https://www.lfl.bayern.de/mam/cms07/ipz/dateien/aggf_2019_thumm_breinlinger.pdf

26. 4.2 Ressourcen-Angebot und Artenzahl

27. 4.3 Störfrequenz und Artenzahl
Störung: kurzfristiger Einschnitt in ein Ökosystem
Bsp.: Feuer, Umfallen eines großen Baumes, Unwetter
Arten mit schneller Reproduktion (r-Strategen):
-haben nach Störung wenig Konkurrenz
→ können betroffenes Gebiet schnell besiedeln
→ profitieren von hoher Störfrequenz
Arten mit langsame Reproduktion (K-Strategen):
-benötigen „sichere“ Habitate
→ setzen sich langfristig geg. r-Strategen durch
→ profitieren von niedriger Störfrequenz
→ höchste Artendichte: bei mittlerer Störfrequenz!

28. Lebensräume und Biodiversität
Zusammenfassung
Allgemeine Merkmale artenreicher Lebensräume:
-groß (Minimallebensraum und Randeffekte!)
-strukturiert, in sich selbst divers
-mit Verbindungen zu ähnlichen Lebensräumen
(genetischer Austausch, Metapopulationen!)
-eher äquatorial, eher geringe Höhenstufe
-geringes Ressourcen-Angebot
-geringe bis mittlere Störfrequenz

29. 5. Ökosystem Wald
https://www.knappmann.de/blog/wann-ist-ein-wald-ein-wald.html, 05.05.2021

30. 5.1 Besonderheiten des Ökosystems Wald
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5e/Stockwerke_wald.png
Schichtung:

31. 5.1 Ökosystem Wald: Baumschicht

32. 5.1 Ökosystem Wald: Krautschicht

33. Ökosystem Wald: Moos-/Bodenschicht

34. 5.1 Besonderer Lebensraum Totholz

35. 5.1 Interaktion und Vernetzung im Wald
Beispiele:
• komplexe Nahrungsnetze (s.o.)
• Beispiel Schwarzspecht (s.o.)
• Mykorrhiza: „Internet des Waldes“
https://www.gartenfreunde.de/gartenpraxis/gartenpflege/was-ist-mykorrhiza/, https://slideplayer.org/slide/912772/3/images/19/Schema+einer+ausgebildeten+Ektomykorrhiza.jpg 05.05.2021

36. 5.1 Besonderheiten des Ökosystems Wald
• Zusammenfassung:
• hohe Nettoprimärproduktion (Fotosynthese-Leistung) und viel
Gesamt-Biomasse
• Schichtung, stark 3-dimensionaler Lebensraum
• gemäßigte Breiten: ausgeprägte saisonale Phänologie
→große Vielfalt ökologischer Nischen
→hohe Biodiversität!
• starker Vernetzungsgrad („Superorganismus“)

37. 5.2 Wald-Typen
• Charakterisierung nach:
-bestandsbildenden Baumarten
-Boden (Kalk, neutral, sauer)
-Grad und Art der Bewirtschaftung
-Alter (in Deutschland eher junge Wälder, praktisch kein Urwald)
Die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft unterscheidet
sich sehr stark je nach Wald-Typ.
Wald ist nicht gleich Wald!

38. Beispiel: Saurer Fichtenwald
Typische Merkmale:
-bestandsbildend Fichte
-wenig andere Bäume (z.B. Eberesche)
-Boden sauer
-ganzjährig eher dunkel
→wenig ausgeprägte Krautschicht
→eher artenarm
-ausgeprägte Moos-/Boden-Schicht
(„Pilzsammler-Wald“)
-häufig im Mittelgebirge, aber dort nicht ursprünglich

39. Beispiel: Orchideen-Buchenwald
Typische Merkmale:
-bestandsbildend Buche
-weitere Bäume: Eiche, Elsbeere, Ahorn
-Boden stark kalkhaltig, basisch
-im Winterhalbjahr hell
→ausgeprägte Krautschicht im Frühjahr!
(u.a. Leberblümchen, Orchideen)
→sehr artenreich
-dichte Laub-Auflage (verrottet sehr langsam)
-kaum Moos
-z.B. um Jena

40. 5.2 Bewirtschaftungs-Typen von Wäldern
• Altersklassenwald vs. Dauerwald
• Besondere Form Mittelwald:
https://www.waldwissen.net/wald/naturschutz/fva_prozessschutz/menschliche_beeinflussung_wald, http://www.boscor.de/wp-content/uploads/2018/08/Boscor-Gruppe-Forstwirtschaft-Waldumbauszenario-Slider1.jpg, 25.01.2020
https://de.wikipedia.org/wiki/Mittelwald#/media/Datei:Mittelwaldwirtschaft_Bielefeld_1.JPG, 05.05.2021
Flächen-Kahlschlag und Neupflanzung Entnahme einzelner, „reifer“ Bäume
2 Baumschichten, nur untere wird entnommen

41. 5.3 Sukzession
→ natürliche Abfolge verschiedener ökologischer Stadien:
→ relativ gut vorhersagbar, aber auch Zufallseffekte (z.B. „Gründer-Effekt“)
Artenzahl
K-Strategen

42. 5.3 Mosaik-Zyklus-Konzept
https://www.anl.bayern.de/publikationen/spezialbeitraege/doc/lsb1991_05_gesamtheft.pdf, 05.05.2021
Urwald ist Mosaik aus
verschiedenen Sukzessions-
Phasen
→ sehr hohe Biodiversität

43. Bewirtschaftungs-Typen von Wäldern
• Altersklassenwald vs. Dauerwald
• „Natürlicher“ Wald: Mosaik von Sukzessionsstadien
→ hohe Biodiversität
• Problem in Nutzwäldern: späte Stadien fehlen
https://www.waldwissen.net/wald/naturschutz/fva_prozessschutz/menschliche_beeinflussung_wald, http://www.boscor.de/wp-content/uploads/2018/08/Boscor-Gruppe-Forstwirtschaft-Waldumbauszenario-Slider1.jpg, 25.01.2020
Flächen-Kahlschlag und Neupflanzung Entnahme einzelner, „reifer“ Bäume

45. 6. Waldsterben
Quelle: Stadtforst Jena, KSJ

46. 6.1 Jahresniederschlag und Hitzetage in Jena
Jahr Gesamtniederschlag
in mm
Hitzetage (>30°C)
Mittel (1981-2010) 600-700 8-10
2016 528 21
2017 648 17
2018 415 37
2019 485 32
2020 595 19
Quellen: thüringen.de, WetterKontor

47. 6.1 Dürre in Deutschland seit 2018!!!
Quelle: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – Dürremonitor Deutschland

48. 6.1 Dürre in Deutschland seit 2018!!!
Quelle: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – Dürremonitor Deutschland

49. Quelle: Stadtforst Jena, KSJ

50. Quelle: Stadtforst Jena, KSJ
besonders kritisch: Monokulturen!

51. 6.3 Modell des Waldsterbens
Trockenheit + Hitze Trockenstress
der Bäume
Lichtung des
Kronendachs

52. 6.3 Modell des Waldsterbens
Trockenheit + Hitze Trockenstress
der Bäume
Lichtung des
Kronendachs
Stärkere
Sonneinstrahlung
in tiefere Schichten
Abnahme der
Wasserspeicher-
Fähigkeit des Waldes

53. 6.3 Modell des Waldsterbens
Trockenheit + Hitze Trockenstress
der Bäume
Lichtung des
Kronendachs
Stärkere
Sonneinstrahlung
in tiefere Schichten
Austrocknung der
Moos- und
Bodenschicht
„Sonnenbrand“
an Rinde
Abnahme der
Wasserspeicher-
Fähigkeit des Waldes

54. 6.3 Modell des Waldsterbens
Trockenheit + Hitze Trockenstress
der Bäume
Lichtung des
Kronendachs
Stärkere
Sonneinstrahlung
in tiefere Schichten
Austrocknung der
Moos- und
Bodenschicht
„Sonnenbrand“
an Rinde
Anfälligkeit der Bäume nimmt zu
Abnahme der
Wasserspeicher-
Fähigkeit des Waldes
Schädigung der
Mykorrhiza

55. 6.3 Modell des Waldsterbens
Trockenheit + Hitze Trockenstress
der Bäume
Lichtung des
Kronendachs
Stärkere
Sonneinstrahlung
in tiefere Schichten
Austrocknung der
Moos- und
Bodenschicht
„Sonnenbrand“
an Rinde
Anfälligkeit der Bäume nimmt zu
Schädlingsbefall
der Bäume
Abnahme der
Wasserspeicher-
Fähigkeit des Waldes
Schädigung der
Mykorrhiza

56. Zusätzlich: Brände

57. 7. Lösungsansätze?
7.1: zur Erhalt der Biodiversität: Artenschutz, Naturschutz
7.2: zum Erhalt der Wälder

58. 7.1 Generelles Verfahren im Artenschutz
Schritt 1: Wissen generieren und Bestandsaufnahme
→Lebensweise und Voraussetzungen einer Art
→Kartierung
→Erstellen von Roten Listen (in Thüringen: RLT0, RLT1, RLT2, RLT3)
Schritt 2: Entscheidung, was zu schützen ist
Schritt 3: Konkrete Maßnahmen
Funde des Satansröhrlings in Thüringen
Abb: http://www.pilze-deutschland.de/, 24.01.2020

59. Schritt 2: Was soll geschützt werden?
• Distinkte Arten vs. Vielfalt des Genpools
• mögliche Zielarten:
https://www.fotocommunity.de/photos/grauspecht, https://www.fotocommunity.de/photo/rundblaettriger-sonnentau-drosera-rotu-vor-dem-harz/41329876, https://www.tour-edition.de/media/images/country/50/l_China_Chengdu_Panda-
Aufzuchtstation_is_tour_000004127207_Large_ie.jpg, http://www.pilzbestimmer.de/Detailed/10205.html
Schlüsselarten: z.B. Schwarzspecht Schirmarten: z.B. Sonnentau
Flaggschiffarten: z.B. Großer Panda Verantwortungsarten: z.B. Silberröhrling
Verschiedene Ziele können sich gegenseitig ausschließen!

60. 7.1 Naturschutz: Bedeutung von Störungen
Vermeidung von Störfaktoren: und gezielte Störung:
• Lärm -z.B. Feuer, Mahd, Beweidung
• Licht
• Straßen
• Stickstoffeinträge
• Haustiere
https://www.otz.de/img/frontpage/crop221971375/4263432387-w1200-cv3_2/Fleissige-Helfer-wie-hier-bei-einem-der-vorangegangenen-Einsaetze-sind-auch-an-diesem-Sonnabend-im-Leutratal-willkommen.jpg, 24.01.2020
Einsatz auf den Orchideen-Wiesen im Leutratal

61. 7.1 Probleme im Natur- und Artenschutz
• Interessenskonflikte
• innerhalb des Artenschutzes
• mit Umweltschutz- und Tierschutzanliegen
• mit Landwirtschaft
• Übergeordnetes Konzept?
• positive Entwicklung z.B. „Natura 2000“
• Unwissen (→ Entwicklung der Biologie-Lehrpläne…)
• Angst (z.B. Wolf, Bär, Luchs)
• Überalterung der Naturschützer

62. Naturschutz Wald: Bannwälder
→ Bedeutung Totholz: Höhlenbrüter, Insekten, Pilze, Siebenschläfer usw
→ Größe wichtig (Minimalpopulation)
→ Zerschneidung vermeiden (Randeffekte)

63. 7.2 Lösungen für kollabierte Wälder?
Naturverjüngung vs.
→Evtl. Durchsetzen der „richtigen“ Arten
→Woher Samen nach großflächigem
Zusammenbruch?
→Zeitaspekt
→Bodenerosion: Ist dann überhaupt noch
Wald möglich?
gezieltes Aufforsten
→ schnellere Gegenmaßnahmen
→ welche Arten?
→ Einheimische Arten:
langfristiges Überleben unter
neuen Bedingungen möglich?
→ Mittelmeer-Arten:
frostbeständig?
→ Interkontinental-Importe:
Neophyten-Problem…?
Kurzvideo-Empfehlung zum Thema: https://www.wetter.com/videos/kolumnen/wald-retten-
diese-loesungsansaetze-gibt-es/604f2b85a7444133b46ecce2