Kurzgefasst
Auswirkungen der Waldbewirtschaftung auf die Heterogenität des Mikroklimas auf Bestandes- und Landschaftsebene in europäischen Buchenwäldern
Das Mikroklima innerhalb eines Waldes beeinflusst die Habitatqualität verschiedenster waldbewohnender Tier-, Pflanzen- und Pilzarten und steht darüber hinaus in engem Zusammenhang mit Waldökosystemfunktionen, wie z. B. der Bodenatmung, dem Nährstoffkreislauf oder der Zersetzung. Gerade vor dem Hintergrund der Klimaveränderungen und dem Rückgang der biologischen Vielfalt ist es daher wichtig, die Triebkräfte des Mikroklimas besser zu verstehen.
Bekannt ist bereits, dass die mikroklimatischen Bedingungen unterhalb der Baumkronen eng an die Struktur des Waldes gekoppelt sind, die wiederum aktiv über Durchforstungs- und Erntemaßnahmen gesteuert wird. So verändern waldbauliche Eingriffe im Rahmen der Holzernte z. B. die lokalen Lichtverhältnisse und wirken sich dadurch auf die Boden- und Lufttemperaturen sowie den Wasserhaushalt aus.
Laubwälder in Mitteleuropa werden mehrheitlich in den Betriebsformen schlagweiser Hochwald (Altersklassenwald) oder Plenterwald bewirtschaftet. Im Plenterwald werden immer nur einzelne erntereife Altbäume entnommen, sodass auf gleicher Fläche alle Stärkeklassen vom Keimling bis zum Starkholz nebeneinander vertreten sind. Ein heterogener Bestandesaufbau ist daher kennzeichnend. Im Gegensatz dazu führt die Bewirtschaftung im schlagweisen Hochwald zu einem Mosaik aus überwiegend einschichtigen, zum Teil aber auch mehrschichtigen Waldbeständen unterschiedlicher Entwicklungsstufen mit Bäumen ähnlichen Alters. Das hat zwar eine höhere strukturelle Heterogenität zwischen den Beständen zur Folge, aber eine geringere innerhalb der Bestände. Es ist anzunehmen, dass diese Unterschiede in der Bestandesstruktur zu Unterschieden in der Variabilität des Waldmikroklimas führen und sich darüber auf die Biodiversität auswirken.
Wie wirkt sich die Waldbewirtschaftung europäischer Buchenwälder auf die Heterogenität des Mikrolimas auf Bestandes- und Landschaftsebene aus?
- Die Studie wurde im Rahmen der Biodiversitäts-Exploratorien durchgeführt.
- Als Untersuchungsgebiet dienten 4.338 ha Buchenwald in der Region Hainich-Dün.
- Der Bewirtschaftungsgradient reichte von unbewirtschafteten Waldbeständen im Nationalpark über Plenterwälder bis hin zu schlagweisen Hochwäldern.
- Als Indikator für das Waldmikroklima wurde die tägliche Temperaturamplitude (Differenz zwischen täglicher Maximal- und Minimaltemperatur) verwendet.
- Weiterhin wurden über die Fernerkundungsdatenbank (RSDB) Daten aus dem Airborne Laserscanning (ALS) bereitgestellt. Die Befliegung des Untersuchungsgebietes fand im Juli 2015 statt. Mit Hilfe der ALS-Daten wurden sowohl ein Digitales Geländemodell (DGM) als auch ein Digitales Oberflächenmodell (DOM) erstellt. Die Subtraktion des DGM von dem DOM ergab zudem ein Kronendachhöhenmodell (KHM). Das DGM und das KHM wurden anschließend verwendet, um eine Reihe von strukturellen und topographischen Parametern zu berechnen, von denen angenommen wird, dass sie das Waldmikroklima verändern.
- Die Beziehung zwischen den ALS-Parametern der täglichen Temperaturamplitude wurde mittels statistischer Regressionsmodelle getestet.
- Um die tägliche Temperaturamplitude auf das gesamte Untersuchungsgebiet zu übertragen, wurde eine Karte mit einer räumlichen Auflösung von 50 m auf Grundlage des entwickelten statistischen Modells erstellt.
- Für jedes Bewirtschaftungssystem (unbewirtschaftet, Plenterwald, schlagweiser Hochwald) wurde die Diversität an mikroklimatischen Nischen berechnet. Dabei beschreibt die α-Diversität die Diversität innerhalb eines Waldbestandes, die β-Diversität die Diversität zwischen den Beständen und die γ‑Diversität die Diversität aller Bestände.
- Die strukturellen Parameter spielten bei der Variabilität des Waldmikroklimas eine größere Rolle als die topographischen.
- Das beste Modell erklärte 82 % der Varianz in der täglichen Temperaturamplitude, wobei der Blattflächenindex, die mittlere Bestandeshöhe und die Höhenlage als erklärende Variablen eingesetzt wurden. Die Höhenlage trug 20 % zur Erklärungskraft des Modells bei, die mittlere Bestandeshöhe 28 % und der Blattflächenindex 52 %.
- Im Durchschnitt war die vorhergesagte tägliche Temperaturamplitude in den schlagweisen Hochwäldern (8,16 °C) und den Plenterwäldern (8,12 °C) höher als in den unbewirtschafteten Wäldern (7,46 °C).
- In den schlagweisen Hochwäldern waren β-Diversität und γ‑Diversität am höchsten, wobei der Unterschied zu den Plenterwäldern nur marginal war.
- Die γ‑Diversität, also die Vielfalt auf Landschaftsebene, war in den schlagweisen Hochwäldern am höchsten.
- Die Plenterwälder und schlagweisen Hochwälder unterschieden sich in ihrer α-Diversität auf keiner der drei Skalen, wiesen jedoch beide eine höhere α-Diversität auf als die unbewirtschafteten Bestände. Dies deutet darauf hin, dass sich die Bewirtschaftung positiv auf die Heterogenität des Waldmikroklimas auf Bestandesebene auswirkt.
- Die unbewirtschafteten Wälder im Nationalpark wiesen ein anderes Mikroklima auf als die Plenterwälder und schlagweisen Hochwälder. Das Mikroklima in den unbewirtschafteten Wäldern ist vor allem durch geringe Temperaturschwankungen und weniger Variabilität in der Fläche gekennzeichnet.
Box-Whisker-Plots der täglichen Temperaturamplitude für die verschiedenen Bewirtschaftungssysteme (schlagweiser Hochwald, Plenterwald, unbewirtschaftet). Die Durchschnittswerte sind jeweils mit einem weißen Punkt gekennzeichnet.
Vergleich der α-Diversität an mikroklimatischen Nischen zwischen den drei verschiedenen Bewirtschaftungssystemen (schlagweiser Hochwald, Plenterwald, unbewirtschaftet) mit Hilfe von Box-Whisker-Plots. Die Durchschnittswerte sind jeweils mit einem weißen Punkt gekennzeichnet.
- Wenn das Ziel der Waldbewirtschaftung darin besteht, ein breites Angebot an Lebensräumen und eine hohe Vielfalt an mikroklimatischen Bedingungen zu schaffen, um die biologische Vielfalt zu erhalten, sollte die räumliche Koexistenz von unterschiedlich bewirtschafteten und unbewirtschafteten Waldbeständen in Betracht gezogen werden, anstatt sich nur auf eine bestimmte Art der Waldbewirtschaftung oder die Ausweisung von Waldreservaten zu konzentrieren.
- Da die unbewirtschafteten Wälder auf Bestandesebene die geringsten Schwankungen der täglichen Temperaturamplitude aufwiesen, können sie insbesondere für Arten, die konstante mikroklimatische Bedingungen unter den Baumkronen benötigen, als Refugien dienen und somit eine wichtige Rolle bei der Erhaltung der biologischen Vielfalt auf Landschaftsebene spielen.
