Das im Jahr 1999 angelaufene Naturschutzgroßprojekt 'Waldnaabaue' im Nordosten Bayerns verknüpft den Erhalt einer traditionell genutzten Kulturlandschaft mit der Förderung von dynamischen Prozessen in der Landschaft. Dazu gehört vor allem die Förderung der traditionellen extensiven Teichwirtschaft als Grundlage für eine hohe Artenvielfalt an den Gewässern. Weiterhin soll auch das Feuchtgrünland der Aue gesichert werden, das durch Überschwemmungen und ständig hohe Wasserstände charakterisiert ist. Wichtige Maßnahmen in den großflächigen Waldgebieten, welche die Teiche sowie größere Moorflächen umgeben, sind die Schaffung von lichten Strukturen in den Feuchtwäldern und der Wiederanstau von in großer Anzahl vorhandener ehemaliger Teiche, durch die Vermoorungsgesellschaften und Bruchwaldkomplexe initiiert werden können.
Die Waldentwicklung im 20. Jahrhundert soll anhand der Darstellungen von Dr. Felix Schneider (1906) mit aktuellen Forschungsergebnissen verglichen und aufbereitet werden. In fast allen Regionen Bayerns nahm im 20. Jahrhundert der Laubwaldanteil im Staatswald zu. Nur in den bereits laubbaumreichen Regionen Spessart, Odenwald und Rhön verringerte er sich etwas. Bei den Laubbäumen haben Buche, Eiche, Ahorn und Esche am meisten Fläche hinzugewonnen. Unter den Nadelbäumen hat die Kiefer am meisten Fläche eingebüßt und dies in allen Gebieten, in denen sie am Ende des19. Jahrhunderts auf größerer Fläche vorkam. Die geringen Anteile der Kiefer in den jungen Wäldern am Beginn des 21. Jahrhunderts zeigen, dass der Rückgang der Kiefer unvermindert anhält. Bayernweit hat auch die Tanne an Fläche verloren. Dieser Rückgang kann zum Teil auf ihre geringe Verjüngung zwischen den 30er und den 70er Jahren des 20. Jahrhundertszurückgeführt werden. In Nordostbayern ist die Tanne jedoch infolge des Tannensterbens fast völlig ausgefallen. Der Untergang der Tanne dort war der Endpunkt einer Entwicklung, die bereits Mitte des 18. Jahrhunderts eingesetzt hatte. Während der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde die Lärche verstärkt in die Wälder eingebracht. In einigen Regionen kam sie als eine relevante Baumart erst neu hinzu. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde in einigen Regionen auch die Douglasie häufiger angepflanzt. Die Wälder waren am Beginn des 21. Jahrhunderts in allen Regionen deutlich älter als hundert Jahre zuvor. Nur in der Landschaft zwischen Donau und Alpen und im Frankenwald waren die über 100-jährigen Wälder weniger vertreten. Das vergleichsweise seltene Vorkommen der jungen Wälder am Beginn des 21. Jahrhundertsbedeutet nicht, dass die Verjüngung der Wälder abgebrochen ist, sondern ist ein Ausdruck dafür, dass sich die Waldgenerationen verstärkt überlappen. In fast allen Regionen Bayerns ist die Fläche von Reinbeständen zurückgegangen, darunter vor allen die der Kiefern-Reinbestände. Nur im Frankenwald hat sich der Anteil der Reinbestände erhöht. Dies ist wohl auf die Entmischung der Fichten-Tannenwälder zurückzuführen, in denen die Tanne vorzeitig ausgefallen ist. In allen Waldgebieten hat der Anteil der Mischwälder aus Nadel- und Laubbäumen erheblich zugenommen. Die häufigste Mischung darunter sind Fichten-Buchenwälder. In fast allen Gebieten haben auch die Laubmischwälder zugenommen. Die häufigste Mischung darunter sind die Buchen-Eichenwälder. Niederwälder gab es im Staatwald schon am Beginn des 20. Jh. nur noch wenige. Die Mittelwälder wurden im 20. Jahrhundert fast alle in Hochwälder umgewandelt, wobei zwischen 1913 und 1927 der stärkste Rückgang stattfand. Plenterwälder gab es am Ende des 19. Jahrhunderts in den Alpen auf größerer Fläche. In den Daten am Beginn des 21.Jahrhundertswerden auch für die Alpen nur noch wenige Plenterwälder ausgewiesen.
Es soll untersucht werden, ob der Hochmoor-Laufkäfer Böhmischer Rasse als prioritäre Art der FFH-Richtlinie in den Mooren des Nationalparks Bayerischer Wald nachgewiesen werden kann. Der Hochmoorlaufkäfer (Carabus menetriesi pacholei) ist eine von vier prioritären Tierarten der Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie, die in Bayern vorkommen. Er ist der einzige mitteleuropäische Endemit unter diesen Arten, noch dazu mit einem Schwerpunktvorkommen in Bayern. Bayern hat daher eine hohe Verantwortung zum Schutz dieser Art. Er besiedelt ausschließlich intakte bis mäßig beeinträchtigte Hoch- und Übergangsmoore. Der deutsche Name ist daher sehr zutreffend gewählt. Degradierte Moore vermag er ebenso wenig zu besiedeln wie in Renaturierung begriffene. Ein intakter Wasserhaushalt (nasse bis sehr nasse Verhältnisse) ist neben der hochmoortypischen Nährstoffarmut ein Schlüsselfaktor für sein Vorkommen. Die Fundpunkte sind weit überwiegend vegetationskundlich dem Vaccinio uliginosi-Pinetum rotundatae (Spirkenfilz), seltener dem Pino mugo-Sphagnetum magellanici (Latschenfilz) zuzuordnen. Typischerweise weisen sie eine ausgeprägte Torfmoosschicht, einen Bewuchs aus hochmoortypischen Zwergsträuchern (Rauschbeere, Moosbeere, beide zusammen höhere Anteile als Heidel- und Preiselbeere) und eine mehr oder weniger lichte Bestockung aus Latschen und/oder Spirken ohne weitere Mischbaumarten auf. Der Hochmoorlaufkäfer zeigt aufgrund ähnlicher Standortsansprüche auch eine auffallende Parallele der Verbreitung mit der ebenfalls reliktären Baumart Spirke. Die Art wurde erstmals für den Bereich des Nationalparks Bayerischer Wald nachgewiesen. In Nordostbayern ist der Hochmoorlaufkäfer, falls er in diesem Gebiet ursprünglich vorkam, höchstwahrscheinlich aufgrund der starken Degradierung der Moore durch Abtorfung und Entwässerung ausgestorben. Diese Faktoren sind auch an erster Stelle zu nennen, was die Gefährdungssituation im Bayerischen Wald betrifft. Eine Vergesellschaftung besteht mit den ebenfalls hygrophilen, an saure Standorte angepassten Arten Pterostichus rhaeticus und diligens, die auf der Mehrzahl der vom Hochmoorlaufkäfer besiedelten Flächen ebenfalls auftreten. Im Rahmen der Untersuchungen wurde ferner die Laufkäferfauna der Moore Ostbayerns untersucht. Es gelang dabei u. a. auch der Nachweis einiger für den Bayerischen Wald bisher gar nicht oder sehr selten nachgewiesener, hochmoortypischer Laufkäfer-Arten wie des Bach-Flinkläufers (Trechus rivularis; Erstfund), Hochmoor-Flachglanzläufers (Agonum ericeti), des Breiten Grubenhalsläufers (Patrobus assimilis; Erstfund) und als seltener Heide- und Feuchtwald-Art des Hügel-Laufkäfers (Carabus arvensis). Nur in Nordostbayern gelang ein Nachweis des Hochmoor-Ahlenläufers (Bembidion humerale). Die Ergebnisse fordern weitere konsequente und rasche Maßnahmen zum Schutz der verbliebenen intakten Hoch- und Übergangsmoore.
Quecksilber ist heute ein ubiquitaer verbreiteter Schadstoff. Vor allem in methylierter Form (Me-Hg) weist es eine extrem hohe Toxizitaet auf. Der Eintrag, Umsatz und Verbleib von Quecksilber und Me-Hg in naturnahen Einzugsgebieten ist bisher in der Bundesrepublik kaum untersucht worden. Voruntersuchungen zeigten eine hoehere Mobilitaet von Me-Hg und relativ hohe Konzentrationen in Moorboeden im Vergleich zu Gesamt-Hg. Im vorliegenden Antrag sollen daher die Eintragspfade und Eintragsraten fuer Me-Hg und Gesamt-Hg in einem Fichten- und einem Buchen-Einzugsgebiet sowie die Austraege mit dem Abfluss bestimmt werden. Untersuchungen zur Mobilitaet von Gesamt-Hg und Me-Hg und der steuernden Groessen in verschiedenen Boeden sowie zur Bildung von Me-Hg im Oekosystem schliessen sich an. Letztlich soll die Anreicherung von Quecksilber in der Biozoenose von Waldbaechen und in den aus Waldbaechen gespeisten limnischen Systemen untersucht werden. Die Untersuchungen werden an zwei bewaldeten Einzugsgebieten im Fichtelgebirge und im Steigerwald durchgefuehrt und durch Laborexperimente ergaenzt.
An Buchenwurzeln soll im Labor und Freiland untersucht werden, in welcher Weise wachsende Feinwurzeln die Chemie der Rhizosphaere veraendern, und welche Rolle die Rhizosphaerenchemie fuer die Naehrstoff- und Wasseraufnahme spielt. Im Laborversuch wird die Chemie der Rhizosphaerenloesung an Wurzeln junger Buchen untersucht, die in Bodenmaterial vom natuerlichen Standort wachsen. Neben einer Bestandsaufnahme unter moeglichst naturnahen Bedingungen werden Manipulationen des Substrats und der Naehrstoffversorgung vorgenommen. Dabei werden die Reaktionen der Rhizosphaerenchemie auf ein erhoehtes N-Angebot (Ammonium vs. Nitrat) und Aenderungen der Al-Konzentration bzw. des Ca-Al-Verhaeltnisses untersucht. Ein Schwerpunkt liegt auf der Speziierung des Al in Loesung, das im Zuge der Versauerung die Chemie der Waldboeden praegt. Weiterhin ist zu klaeren, wie sich die genannten Manipulationen auf die Naehrstoff- und Wasseraufnahme der Wurzeln auswirken. Parallel dazu wird mit Hilfe von Wurzelfenstern im Bestand die Chemie der Rhizosphaere an Wurzeln von Altbaeumen unter Freilandbedingungen untersucht. Zwischenbericht 1999: Die Rhizosphaere von Buchenwurzeln kann sich hinsichtlich der Bodenloesungschemie stark von ihrer Umgebung unterscheiden. Das ist fuer den pH-Wert gezeigt worden, es liegen aber bisher kaum experimentelle Ergebnisse vor, welche Auswirkungen Wurzeln auf die Konzentrationen der wichtigsten Kationen und Anionen in der Bodenloesung haben. In dieser Arbeit wurde im Freiland untersucht, in welcher Weise Feinwurzeln von Altbuchen die Chemie der Rhizosphaere veraendern. Dazu wurde Bodenloesung in hoher raeumlicher und zeitlicher Aufloesung an zwei wachsenden Langwurzeln und einem Geflecht von nicht wachsenden, mykorrhizierten Kurzwurzeln entnommen und analysiert. Um mindestens eine der Langwurzeln wiesen die Ionen Mg2+, Ca2+, Fe+Mn, NH4+, NO3- und SO42- eine statistisch signifikante Verarmung auf. Leichte Anreicherungen um die Wurzeln traten nur fuer K+ und H+ auf, die Al3+ Konzentrationen in der Bodenloesung lagen unterhalb der Nachweisgrenze. Die gemessenen Gradienten an Buchenlangwurzeln decken sich mit Messungen an Langwurzeln von Altfichten, obwohl sich das Konzentrationsniveau der Bodenloesung stark zwischen dem Buchen- und dem Fichtenstandort unterschied. Um die mykorrhizierten Wurzeln waren Mg2+ und NH4+ signifikant angereichert, waehrend Fe+Mn, NO3- und SO42- signifikant verarmt waren. Die Gradienten an mykorrhizierten Buchenwurzeln stimmen nur fuer Mg2+ und NH4+ mit Messungen um mykorrhizierte Fichtenwurzeln ueberein. Die Ergebnisse zeigen, dass Wurzeln ihre direkte Umgebung, die Rhizosphaere, veraendern koennen. Langwurzeln scheinen ihre Umgebung i.d.R. zu verarmen, wobei Langwurzeln von Buchen und von Fichten aehnliche Auswirkungen auf die Bodenloesung hatten. Lediglich K+ scheint in der Rhizosphaerenbodenloesung von aelteren Wurzelabschnitten angereichert zu sein, moeglicherweise durch Freisetzung von K+ aus abgestorbenen Wurzel
Das Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines Wasserhaushaltsmodells fuer Baeume. Wie in vielen phaenomenologischen Modellen fuer die Wassernutzung wurde die gesamte Kontrolle auf dem Niveau der Stomata angesetzt. Dies bedeutet, dass das Hauptaugenmerk der Dynamik der stomataeren Leitfaehigkeit galt. Die Oeffnung der Stomata an sich entspricht dem Bedarf der Pflanze an Aufnahme von CO2. Der Wasserverlust durch Transpiration waere demnach der Preis, den die Pflanze fuer die Kohlenstoffassimilation zu zahlen hat. Hier wird nun angenommen, dass die tatsaechliche Kontrolle aus der Anpassung der Pflanze an ihre Umgebung resultiert. Die zugrundeliegende Hypothese besagt, dass die Pflanze ihre Photosyntheseleistung unter einer gegebenen Wasserversorgung maximiert, wobei die stomataere Leitfaehigkeit und damit Transpiration als Kontrollparameter dient. Im Rahmen dieser Sichtweise waere es nicht noetig, die tatsaechlichen Prozesse der Wasseraufnahme naeher zu betrachten. Die existierenden mathematischen Beschreibungen dieses Optimierungsproblems erweisen sich jedoch als nur fuer kuenstliche, stark vereinfachte Umgebungen brauchbar. Eine Verallgemeinerung auf beliebige Randbedingungen scheint nur schwerlich moeglich. Als eine Alternative zum bekannten analytischen Zugang zu diesem Problem werden evolutionaere Algorithmen benutzt, um die optimale Kontrolle der stomataeren Leitfaehigkeit zu bestimmen. Mit dieser Technik ist es moeglich, die beschraenkte Anwendung der Hypothese zu erweitern. Ein Programm namens opTree wurde geschrieben, das mit beliebigen Zeitreihen fuer Niederschlag und klimatische Daten konfrontiert werden kann. Als Antwort auf diese Trainingssaetze bestimmt das Programm dann die optimierte feedback-Funktion, d.h. stomataere Leitfaehigkeit als Funktion der vorliegenden Umweltbedingungen. Das Modell fuer den Boden konnte sehr einfach gehalten werden und wurde an den beobachteten Abfluss gefittet. Die erse Anwendung war ein Buchenwald in Panola. In diesem Einzugsgebiet ist die Transpiration sehr hoch, weshalb die Dynamik des Abflusses sehr sensitiv auf die modellierte Transpiration reagiert. Es zeigte sich deutlich, dass die Optimimalitaetshypothese in der Lage ist, den Wasserhaushalt von Baumbestaenden zu beschreiben. (Abschlussbericht 1998).
Predictions on future climate revealed increasing drought stress for Middle European vegetation because of decreasing precipitation and increasing temperatures esp in summer. The meteorologic conditions of southern Bavaria are somewhat unique in relation to other German Alps. The aims of this project are thus: 1) Modelling of forest growth of Norway spruce stands in the Alps under different climatic conditions based on the relation between yxlem water potential and growth. 2) Beside changes in temperature and precipitation, an increase of atmospheric CO2 is to be expected. This might cause an increased water use efficiency of the tress which might compensate the increased evaporational need. By coupling our soil water model to a physiologically based transpiration model we will be able to include different water use efficiencies in our szenarios. 3) The assessment of drought stress susceptability derived from single stands will be extrapolated to larger areas of the German Alps based on soil survey data. The identification of high risk areas will be usefull for future forest management.
Im Gegensatz zu den mineralischen N-Komponenten ist der Umsatz und die Bedeutung von geloesten organischen Stickstoffverbindungen (DON) bisher wenig untersucht. Von Oktober 95 bis 97 wurden Fluesse von Gesamtstickstoff, Ammonium, Nitrat, DON und DOC (geloester organischer Kohlenstoff) in Freiland - und Bestandesniederschlag (BN) in 2 Bodentiefen (20 und 90 cm) und im Gebietsaustrag innerhalb eines Fichtenwaldoekosystems erfasst. Laborinkubationsversuche zur Produktion von DON in Abhaengigkeit von Temperatur (5, 10, 15 Grad Celsius) und Substrat (Oh, Ah) ergaenzten die Freilanduntersuchungen. Die Herkunft und Stabilitaet des DON im BN wurde durch mikrobielle Untersuchungen der Phyllosphaerenflora und durch Freilandinkubationsversuche mit definierten Regenloesungen untersucht. Die DON-Fluesse in der organischen Auflage lagen mit 5-7 kg Nxha-1xa-1 in der Dimension der NH4-N-Fluesse und deutlich ueber den DON-Fluessen im BN. Im Mineralboden nahmen DON- und NH4-N-Fluesse mit der Tiefe ab, NO3-N dominierte den N-Fluss. Die zeitliche Variabilitaet der DON-Fluesse nahm mit zunehmender Tiefe in der organischen Auflage ab. Die chemische Zusammensetzung von DON bestimmte zu 50-80 Prozent Aminosaeure-N, waehrend Aminozucker-N mit 5-15 Prozent weniger bedeutsam war. Eine mikrobielle Bildung von DON in BN-Sammlern konnte ausgeschlossen werden. Die DON-Konzentration in den Sammlern blieb relativ stabil. Die Herkunft von DON im BN ist wahrscheinlich auf mikrobielle Umsetzungen von atmosphaerisch deponierten Nmin in Norg zurueckzufuehren. Der DON-Fluss im BN ist dann als N-Eintrag in das System zu bewerten. Der Rindenlausbefall auf Fichten bewirkte eine massive, kurzfristige Erhoehung der DOC-Fluesse im BN durch Ausscheidung von Honigtau. Die Ausscheidung von Honigtau in die Phyllosphaere foerderte das Wachstum von Bakterien, Hefen, und filamentoesen Pilzen und es kam im BN zu einer Verminderung der Nmin-Fluesse und zu einer Erhoehung der partikulaeren Amino-N-Fluesse. Unsere Untersuchungen bestaetigen die Ausgangshypothese, dass DON als Eintrag zu bewerten ist und der Umsatz von DON zum N-Haushalt erheblich beitraegt.
Bewaldete Einzugsgebiete wurden anhand abiotischer Fluesse ueber ihre Raender charakterisiert. Dazu wurden Zeitreihen vieler Observablen mit verschiedenen Methoden untersucht. Hierbei erwiesen sich die Konzepte Zufaelligkeit und Komplexitaet als geeignet. Die Filterhypothese fuer Oekosysteme konnte bestaetigt werden, wenn unter Filterung die Abnahme von Zufaelligkeit verstanden wird. Die Komplexitaet von Input und Output haengt aber von der gewaehlten Zeitaufloesung ab. Um maximale Information bei maximaler Komplexitaet zu bekommen, sollte man z.B. Niederschlag alle paar Stunden, Abfluss alle wenige Tage messen. Die Masse (z.B. algotithmische Komplexitaet oder metrische Entropie) koennen auch zum eindeutigen Nachweis evt. Datenmanipulationen dienen. Vergleiche von Einzugsgebieten zeigen Aehnlichkeiten in bzgl. des Informationsabstands zwischen Input und Output; deutlicher werden die Unterschiede bei Massen, die die Geschichte des Systems beruecksichtigen (Wiederkehrdiagramme, Leistungsspektren, Hurst-Koeffizienten). Die Analyse von Durchbruchskurven aus einer von uns durchgefuehrten Serie von Tracerversuchen auf Einzugsgebietsebene ergab, das Bromid ein unter diesen Bedingungen nicht inerter Tracer ist; Deuterium kann dagegen mit scharf definierten Transportparametern rekonstruiert werden. Eine explizite Simulation des Lehstenbach-Abflusses zeigte deutlich das Vorhandensein zweier beitragender Komponenten. Eine verlaessliche Abschaetzung effektiver Transportparameter ist fuer dieses Gebiet anscheinend nicht moeglich. Die effektive Dimensionalitaet der Lehstenbach-Abflusschemie ist niedrig, wie durch eine Hauptkomponentenanalyse gezeigt werden konnte. Ein neuronales Netz war in der Lage, bei Eingabe von nur vier Hauptkomponenten 16 verschiedene Ionen abzubilden. Die Charakterisierung von Zeitreihen aus Oekosystemen mit Komplexitaetsmassen und aehnlichen Groessen hat sich als wertvolles Instrument bewaehrt. Innerhalb von bestimmten Empfindlichkeitsschranken werden Eintraege vom System benutzt, um Information zu extrahieren sowie Entropie zu exportieren; die Eingangsgroessen werden gefiltert und verwandeln sich in Richtung Systemausgang zu weniger zufaelligen, aber u.U. strukturreicheren Signalen. (Abschlussbericht 1998).
| Origin | Count |
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| Bund | 46 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 46 |
| License | Count |
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| offen | 46 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 42 |
| Englisch | 11 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 46 |
| Topic | Count |
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| Boden | 42 |
| Lebewesen und Lebensräume | 45 |
| Luft | 38 |
| Mensch und Umwelt | 46 |
| Wasser | 38 |
| Weitere | 46 |