Der Vortrag von Ralf Carl behandelt die Bedeutung und den Zustand der Biodiversität und der Wälder. Es werden die aktuellen Gefahren für die Artenvielfalt, das Artensterben und die Ökologie der Wälder untersucht, sowie mögliche Lösungsansätze zur Erhaltung der Biodiversität und der Wälder aufgezeigt. Insbesondere wird auf die Herausforderungen durch den Klimawandel und menschliche Eingriffe in die Ökosysteme eingegangen.

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