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Über den Einsatz von Laufkäferzönosen als Indikator für Lebensraumzustände und Lebensraumveränderungen
Lermen, Dominik
| pdf-Format:
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| Dokument 1.pdf (4.286 KB)
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| Zugriffsbeschränkung: |
| nur innerhalb des Universitäts-Campus |
| SWD-Schlagwörter: |
| Laufkäfer , Lebensraum , Änderung |
| DDC-Sachgruppe: |
| Tiere (Zoologie) |
| Dokumentart: |
| Monographie |
| ISBN: |
| 978-3-8428-1291-8 |
| Sprache: |
| Deutsch |
| Erstellungsjahr: |
| 2011 |
| Publikationsdatum: |
| 03.03.2015 |
| Kurzfassung auf Deutsch: |
| Einleitung: Seit Verabschiedung des neuen Bundesnaturschutzgesetzes (am 4. April 2002) gilt die Umweltbeobachtung als rechtlich verankert (§12 BNatSchG). Doch nicht nur auf Bundesebene gewinnt diese an Bedeutung. Auch durch EU-Richtlinien wie z.B. die Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie (92/43/EWG), die Richtlinie über die Erhaltung wildlebender Vogelarten (79/409/EWG) und die internationalen Biokonventionen wie die Bonner Konvention, das CITES-Übereinkommen über die biologische Vielfalt (UNEP) und die Agenda 21 gewinnt die Umweltüberwachung zunehmend an Bedeutung als Grundlage umweltpolitischer Entscheidungen auf nationaler und internationaler Ebene. Die Umweltprobenbank des Bundes (UPB) erfasst, als Instrument der Umweltüberwachung der Bundesrepublik Deutschland, auf der Grundlage des passiven und aktiven Biomonitoring umfassende Daten zur Ermittlung und Bewertung des Ist-Zustandes von ausgewählten repräsentativen Hauptökosystemen der Bundesrepublik. Durch eine langfristig angelegte Beobachtung ist somit die Möglichkeit gegeben, in der Umwelt stattfindende chemische, physikalische und biologische Entwicklungsprozesse in Raum und Zeit zu erfassen. Primär richtet sich der Hauptuntersuchungsschwerpunkt auf die Analyse umweltrelevanter Stoffe in repräsentativen Probenahmeorganismen sowie die chemisch veränderungsfreie Lagerung der Proben zur Beweissicherung und retrospektiven Betrachtung. Ziel ist es, die Umweltverträglichkeit von Schadstoffen frühzeitig abzuschätzen und somit die Voraussetzung zur Festlegung von Grenzwerten, zur Erfolgskontrolle von Umweltschutz-, Naturschutz- und Sanierungsvorhaben des Bundes und zur Prioritätensetzung für politische Maßnahmen der Bundesregierung zu ermöglichen. Ökosystemare Energieflüsse und Stoffkreisläufe stellen die vielschichtigen Wechselwirkungen des belebten und unbelebten Faktorenkomplexes eines Lebensraumes dar. Um die Auswirkungen der Schadstoffkonzentrationen für die betrachteten Ökosysteme zu erhellen, ist es somit von großer Relevanz, die biotische Struktur der Lebensräume zu erfassen. Es besteht somit die Notwendigkeit der genauen Kenntnis der in dem jeweiligen betrachteten Lebensraum vorkommenden Arten und deren Stellung in den verschiedenen Kompartimenten des Ökosystems (Primärproduzenten, Primär-konsumenten, Sekundärkonsumenten und Destruenten). Dieses Ziel verfolgt das Zusatzprojekt ‚Arteninventarisierung als Grundlage eines Biologischen Langzeit-Monitoring in der Umweltprobenbank des Bundes (AIS). Da es, wie schon bereits RIECKEN bemerkt, bislang in keinem Ökosystem möglich ist, alle ökologischen Beziehungen innerhalb vertretbarer Zeit zu erfassen, besteht die Notwendigkeit der Anwendung von Bioindikatorgruppen, die geeignet sind, in vertretbarem zeitlichem, personellem und finanziellem Aufwand ausreichende Grundlagen für die Raumbewertung und die Erfassung von Lebensraumveränderungen zu gewährleisten. Als Bioindikatoren bezeichnet man nach SCHUBERT ...Organismen oder Organismengemeinschaften, deren Lebensfunktionen sich mit bestimmten Umweltfaktoren so eng korrelieren lassen, dass sie als Zeiger dafür verwendet werden können’. Somit lässt sich, ausgehend von bekannten ökologischen Anspruchsprofilen von Arten und Artengemeinschaften sowie von bestimmten synökologischen Parametern, auf die konkrete strukturelle und physiologische Lebensraumsituation schließen. Zudem lassen sich Lebensraumveränderungen in Raum und Zeit erkennen. Im Rahmen des Zusatzprojektes Arteninventarisierung als Grundlage eines Biologischen Langzeitmonitoring in der Umweltprobenbank orientiert sich die Auswahl an geeigneten Tier- und Pflanzengruppen, zwecks Homogenisierung der Methode, vor allem nach dem Konzept für ein Naturschutzorientiertes Tierartenmonitoring sowie in Anlehnung an das Konzept für die Ökosystemare Umweltbeobachtung. Unter besonderer Berücksichtigung der Probenahmeflächen der Probenahmegebiete der UPB als räumliche Bezugseinheit wurden Laufkäfer, Fische und Gefäßpflanzen als geeignete Indikatorgruppen für ein biologisches Langzeit-Monitoring ausgewählt. Die vorliegende Arbeit hat das übergeordnete Ziel, den Informationsgehalt der Indikatorgruppe der Laufkäfer (Coleoptera: Carabidae) über den Lebensraumzustand der von ihnen besiedelten Probenahmeflächen der terrestrischen Probenahmegebiete der UPB korrekt zu entschlüsseln. Die Eignung von Carabiden als Indikator wurde bereits vielfach beschrieben und diskutiert. Laufkäfer treten in allen Landlebensräumen auf und zeigen sehr differenzierte Lebensweisen und Habitatansprüche. Sie erfüllen essentielle Funktionen in Ökosystemen (z.B. hinsichtlich Pollination, Bodenstruktur, Dekomposition und Nährstoffkreislauf, natürliche Feinde von Schädlingsarten, Nahrung für Prädatoren höherer Trophiestufen etc.) und haben kurze Generationsfolgen. Sie eignen sich weiterhin durch ihre gute Erfassbarkeit, den vergleichbar guten taxonomischen, faunistischen und ökologischen Kenntnisstand sowie ihren z.T. hohen Gefährdungsgrad und ihre schnelle Reaktion auf Umweltveränderungen. Zudem ermöglicht das Vorhandensein von Standardwerken zur Bestimmung eine vergleichsweise einfache systematische Einordnung. Die onthogenetische Entwicklung der Carabiden ist ähnlich der von Pflanzen in großem Maß abhängig von klimatischen Faktoren, wodurch Laufkäfer je nach Entwicklungstyp im Frühjahr oder im Herbst unterschiedliche Aktivitätsmaxima zeigen. Da es aus naturschutzfachlicher Sicht und aus Kostengründen nicht sinnvoll ist, im Rahmen von Dauerbeobachtungsprogrammen eine Datenerhebung über den Zeitraum der gesamten Vegetationsperiode durchzuführen, fand die Datenerhebung auf den Probenahmeflächen der terrestrischen Probenahmegebiete der UPB in zwei Erfassungsperioden von je vier Wochen im Herbst 2004 und im Frühjahr 2005 statt. Ziel der Arbeit ist es auch, zur Entschlüsselung des Informationsgehaltes der Carabidenzönosen Bewertungsansätze so auszuwählen, dass sie im Hinblick auf eine Dauerbeobachtung eine vergleichende Abbildung der gewonnenen Informationen ermöglichen um Lebensraumveränderungen zu erkennen. Die Abhängigkeit der onthogenetischen Entwicklung der Carabiden von klimatischen Faktoren wie der Temperatur und der Luftfeuchte verursacht zusätzliche Probleme bei der Bewertung. Diese Faktoren unterliegen wiederum jahreszeitlichen Schwankungen und variieren je nach geographischer Lage. Die in der vorliegenden Arbeit betrachteten Untersuchungsgebiete unterscheiden sich in ihrer geographischen Lage sehr stark. Da es aus Gründen des zeitlichen und finanziellen Aufwands im Rahmen von großräumig angelegten Dauerbeobachtungsprogrammen wie dem AIS nicht möglich ist, die Erfassung der Carabiden für jedes Probenahmegebiet separat durchzuführen, verfolgt die Arbeit als weiteres Ziel eine an den phänologischen Entwicklungszustand der Untersuchungsflächen gebundene Möglichkeit der Dokumentation des Erfassungszeitraumes zu konzipieren. Hierdurch soll ermöglicht werden, Differenzen der Arten- und Individuenzahlen zwischen Untersuchungsperioden, welche z.B. aus einer verzögerten Entwicklung der Larven aufgrund des späteren Beginns günstiger klimatischer Verhältnisse im Frühjahr resultieren, als solche zu erkennen und zu beurteilen. Nach abgeschlossener Anwendung der Methoden zur Entschlüsselung des Informationsgehaltes der Laufkäferzönosen und deren Interpretation hinsichtlich des Zustands der jeweils untersuchten Fläche besteht ein weiteres Ziel dieser Arbeit darin, den gewonnenen Informationsgehalt zu einer naturschutzfachlichen Bewertung der Flächen zu nutzen. Letztendlich wird als abrundendes Ziel die Beantwortung der Frage versucht, inwiefern sich die Carabidenzönosen der einzelnen Probenahmegebiete unterscheiden und welche Gründe schließlich für die Differenzen bzw. Ähnlichkeiten ermittelt werden können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit soll somit auf folgende Fragen eine Antwort gefunden werden: Welche Bewertungsansätze könnten sich zur Entschlüsselung der Information von erfassten Laufkäferzönosen als Indikator des Lebensraumzustandes und von Lebensraumveränderungen eignen? Wie lässt sich der Erfassungszeitraum bestmöglich phänologisch dokumentieren? Welcher momentane Zustand der Untersuchungsflächen wird durch die Laufkäferzönosen abgebildet? Welchen naturschutzfachlichen Wert besitzen die Untersuchungsflächen der Probenahmegebiete der UPB bezüglich ihrer Laufkäferzönosen? Wie ähnlich sind sich die Untersuchungsflächen hinsichtlich ihrer Laufkäferzönosen und worin liegen die Differenzen begründet?Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: AbbildungsverzeichnisVI TabellenverzeichnisX AbkürzungsverzeichnisXII 1.Einleitung und Zielsetzung1 2.Material und Methoden5 2.1Erfassung der Carabidenzönosen5 2.2Determination, Präparation und Aufbewahrung7 2.3Bewertungsansätze7 2.3.1Gesamtartenzahl7 2.3.2Aktivitätsdominanz und Dominanzklassen8 2.3.3Speziesdiversität und Eveness9 2.3.4Daten zur Autökologie der Carabiden11 2.3.4.1Biotopbindung11 2.3.4.2Flugdynamik13 2.3.4.3Körpergröße und Größenklassen14 2.3.4.4Jahresrhythmik15 2.3.4.5Gefährdungsgrad der Arten16 2.3.5Ähnlichkeitsindizes17 2.3.5.1JACCARDsche Zahl17 2.3.5.2Percentage Similarity nach RENKONEN18 2.3.5.3Ähnlichkeitsindex nach WAINSTEIN19 2.3.6Forest-Affinity-Index20 2.3.7Clusteranalysen21 2.3.8Naturschutzfachliche Bewertung22 2.4Phänologische Dokumentation der Fallenexposition26 2.5Vegetationserfassung28 3.Die Untersuchungsgebiete29 3.1Überblick über die Probenahmegebiete der UPB29 3.2Agrarökosysteme33 3.2.1PNG Bornhöveder Seengebiet33 3.2.2PNG Oberbayerisches Tertiärhügelland33 3.3Ballungsraumnahe Ökosysteme34 3.3.1PNG Saarländischer Verdichtungsraum34 3.3.2PNG Dübener Heide34 3.4Forstökosysteme35 3.4.1PNG BR Pfälzerwald35 3.4.2PNG Solling35 3.5Naturnahe terrestrische Ökosysteme36 3.5.1PNG NP Hochharz36 3.5.2PNG BR/NP Bayerischer Wald37 3.5.3PNG BR/NP Berchtesgaden38 4.Darstellung und Interpretation der Ergebnisse39 4.1Vegetation der Probenahmeflächen39 4.1.1Überblick über die potentielle natürliche Vegetation40 4.1.2Gruppierung der PN-Flächen nach synökologischen Gruppen41 4.1.3Vegetationsstruktur der Probenahmeflächen43 4.1.4Standorteigenschaften nach Zeigerwerten44 4.2Phänologische Dokumentation der Erfassungszeiträume48 4.3Fallenfänge53 4.4Biologisch-ökologische Charakterisierung der erfassten Laufkäferarten56 4.5Informationsgehalt der Carabidenzönosen58 4.5.1Bornhöveder Seengebiet59 4.5.1.1Probenahmefläche BH-F1:0310259 4.5.1.2Probenahmefläche BH-F2:0310261 4.5.1.3Zusammenfassende Gebietsbewertung62 4.5.2Oberbayerisches Tertiärhügelland65 4.5.2.1Probenahmefläche BTH-B:1615265 4.5.2.2Probenahmefläche BTH-F:1614467 4.5.2.3Probenahmefläche BTH-B:16154 bzw. BTH-F:16146 (Mischfläche)69 4.5.2.4Zusammenfassende Gebietsbewertung70 4.5.3Saarländischer Verdichtungsraum71 4.5.3.1Probenahmefläche SL-W-B/Bo:0220272 4.5.3.2Probenahmefläche SL-W-F:0220173 4.5.3.3Probenahmefläche SL-SKW-F1:0230174 4.5.3.4Probenahmefläche SL-SKW-F2:0230176 4.5.3.5Zusammenfassende Gebietsbewertung77 4.5.4Dübener Heide79 4.5.4.1Probenahmefläche DH-K:1127079 4.5.4.2Probenahmefläche DH-K:1128181 4.5.4.3Probenahmefläche DH-Bo:1128182 4.5.4.4Zusammenfassende Gebietsbewertung83 4.5.5Biosphärenreservat Pfälzerwald85 4.5.5.1Probenahmefläche PW-B:1514385 4.5.5.2Probenahmefläche PW-B:1514686 4.5.5.3Probenahmefläche PW-F:1513288 4.5.5.4Probenahmefläche PW-F:1513889 4.5.5.5Zusammenfassende Gebietsbewertung90 4.5.6Solling92 4.5.6.1Probenahmefläche SO-B:1414592 4.5.6.2Probenahmefläche SO-B:1414694 4.5.6.3Probenahmefläche SO-F:1413195 4.5.6.4Probenahmefläche SO-F:1413296 4.5.6.5Zusammenfassende Gebietsbewertung97 4.5.7Nationalpark Hochharz98 4.5.7.1ProbenahmeflächeHH-B:1208999 4.5.7.2Probenahmefläche HH-F1:12100100 4.5.7.3Probenahmefläche HH-F10:12100101 4.5.7.4Zusammenfassende Gebietsbewertung103 4.5.8Biosphärenreservat/Nationalpark Bayerischer Wald104 4.5.8.1Probenahmefläche BW-B:05102105 4.5.8.2Probenahmefläche BW-F:05101106 4.5.8.3Zusammenfassende Gebietsbewertung108 4.5.9Biosphärenreservat / Nationalpark Berchtesgaden110 4.5.9.1Probenahmefläche BG-B:01245110 4.5.9.2Probenahmefläche BG-B:01248112 4.5.9.3Probenahmefläche BG-F:01261113 4.5.9.4Probenahmefläche BG-F:01265114 4.5.9.5Probenahmefläche BG-F:01267116 4.5.9.6Zusammenfassende Gebietsbewertung117 4.5.10Zusammenfassender Überblick120 4.5.10.1Aktivitätsdichten und Artenzahlen120 4.5.10.2Speziesdiversität und Eveness121 4.5.10.3Daten zur Autökologie der Carabiden122 4.5.10.4Forrest-Affinity-Index127 4.5.10.5Bedeutung der Probenahmeflächen für gefährdete Arten128 4.6Naturschutzfachliche Gesamtbewertung130 4.7Ergebnis der Clusteranalyse134 5.Diskussion136 5.1Erfassungsmethode136 5.2Phänologische Dokumentation des Erfassungszeitraumes138 5.3Zusammenfassende Diskussion über die Carabidenzönosen143 5.4Naturschutzfachliche Bewertung149 5.5Clusteranalyse150 5.6Schlussbetrachtung155 6.Zusammenfassung156 Literaturverzeichnis159Textprobe:Textprobe: Kapitel 2.4, Phänologische Dokumentation der Fallenexposition: Die Probenahmeflächen repräsentieren Waldgebiete in ganz Deutschland (vgl. Kap 3) und variieren somit in ihrer geografischen Lage sowie in der Höhe über dem Meeresspiegel sehr stark. Die dadurch hervorgerufenen regionalen klimatischen Variationen bedingen ebenfalls eine Variation der phänologischen Stadien der an den einzelnen Untersuchungsflächen ansässigen Organismen. Somit besteht die Möglichkeit, dass die Entwicklungsstadien der Carabidenarten an den unterschiedlichen Standorten zu gleichen Zeitpunkten unterschiedlich weit fortgeschritten sind. Um trotzdem eine Vergleichbarkeit der erhobenen Daten über längere Zeiträume zu gewährleisten, sollte unbedingt darauf geachtet werden, dass die Expositionen der Fallen jährlich zu gleichen phänologischen Stadien der Vegetation auf den Untersuchungsflächen stattfinden. Um dies zu ermöglichen, wurde in der vorliegenden Arbeit ein Erfassungsbogen konzipiert, der geeignet wäre, den phänologischen Zustand der Probenahmeflächen zum Zeitpunkt der Fallenexposition zu dokumentieren (siehe Anhang A). Der Deutsche Wetterdienst (DWD) schlägt eine Gliederung des Jahres in zehn phänologische Jahreszeiten vor, die durch das Erscheinen von Merkmalen bestimmter Zeigerpflanzen definiert werden. Hierzu hat der DWD einen Phasenkalender entwickelt, der die Zeigerpflanzen nach der Reihenfolge des Erscheinens ihrer Merkmale im Jahr gliedert. Zur Gliederung des Jahres werden wildwachsende Pflanzen, landwirtschaftliche Kulturpflanzen, Obst sowie Weinrebensorten einbezogen. Zur Konzeption des Erfassungsbogens wurden nur die wildwachsenden Pflanzen herangezogen, da das Vorkommen von landwirtschaftlichen Kulturpflanzen, Obst und Weinrebensorten an den einzelnen Untersuchungsstandorten nicht zu erwarten ist (vgl. Anhang A). Der Erfassungsbogen beinhaltet somit eine Auswahl von 31 Pflanzenarten, deren phänologische Merkmale den Zeitraum vom Vorfrühling bis zum Frühsommer abdecken. Zusätzlich sind die phänologischen Merkmale der Pflanzen beschrieben. Ist die aufgelistete Pflanze im Untersuchungsgebiet vorhanden, so wird dies auf dem Erfassungsbogen durch ein Kreuz im dafür vorgesehenen Feld notiert. Ist nun das angegebene phänologische Merkmal bereits eingetreten, so wird dies ebenfalls notiert. Dies wird solange durchgeführt, bis eine im Gebiet vorgefundene Pflanze das angegebene Merkmal noch nicht aufweist. Der Erfassungsbogen ermöglicht somit eine iterative Eingliederung des phänologischen Zustandes des Standortes in die vom DWD vorgeschlagenen phänologischen Jahreszeiten. Auf dem Erfassungsbogen werden weiterhin notiert: Name des Probenahmegebietes, Nummer der Screeningfläche der Umweltprobenbank, Datum und Uhrzeit der Erfassung. Weiterhin bietet der Erfassungsbogen die Möglichkeit, vor Ort festgestellte Besonderheiten, die der phänologischen Eingliederung dienen könnten, in einem dafür vorgesehenen Abschnitt zu notieren. 2.5, Vegetationserfassung: Zur Charakterisierung der Flächen hinsichtlich der Strukturierung und Bestimmung der Pflanzengesellschaften wurden auf den Untersuchungsflächen entlang der Fallentransekte Vegetationsaufnahmen nach DIERSCHKE durchgeführt. Diesbezüglich wurde entlang der Fallenreihen ein Rechteck mit einer Fläche von 240 m² abgesteckt, in dem die Gefäßpflanzen getrennt nach Schichten erfasst wurden. Die Schätzung der Artmächtigkeit erfolgte nach der Schätzskala von LONDO. Aus Zeit- und Kostengründen erfolgte die Erfassung der Vegetation durch eine einmalige Begehung zum Zeitpunkt der Fallenleerung. Die Determination der höheren Pflanzen erfolgte mit ROTHMALER. Die Vegetationserfassung der Probenahmeflächen in den Probenahmegebieten Bornhöveder Seengebiet, Dübener Heide und NP Hochharz wurden von Dipl. Agr. Ing. Katharina Nentwich übernommen. Auswertung der Vegetationserfassungen: Aufbauend auf der Vegetationserfassung wird nach DIERSCHKE eine tabellarische Auswertung der Daten vorgenommen mit dem Ziel, eine Gruppierung hinsichtlich gleicher floristischer Zusammensetzung zu ermitteln. Diese bereits von BRAUN-BLANQUET entwickelte Methode macht Gebrauch von sog. syntaxonomischen Differentialarten, die bestimmte Syntaxa einer Rangstufe (Assoziation, Verband, Ordnung, Klasse u.a.) voneinander abtrennen. Somit wird es möglich, die an den Untersuchungsflächen vorgefundene Vegetation einer bestimmten Pflanzengesellschaft zuzuordnen. Weiterhin ist durch eine tabellarische Gruppierung des Datenmaterials hinsichtlich synökologischer Differentialartengruppen eine Differenzierung der Untersuchungsflächen bezüglich edaphischer und mikroklimatischer Eigenschaften gegeben. Zudem wurden für jede Untersuchungsfläche die mittleren Zeigerwerte berechnet. Diese Berechnung ermöglicht die Darstellung relativ feiner Standortunterschiede in räumlicher oder zeitlicher Abfolge. Die mittleren Zeigerwerte wurden qualitativ berechnet, d.h. es wurde nur die Präsenz der Arten berücksichtigt. Die Charakterisierung des Standortes an Hand der mittleren Zeigerwerte wird zum einen zur Abgrenzung der einzelnen Untersuchungsflächen gegeneinander und zum andern zur Unterstützung der Interpretation der erfassten Carabidenzönosen herangezogen. |
