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Machbarkeitsstudie: Integration (bio-) akustischer Methoden zur Quantifizierung biologischer Vielfalt in das Waldmonitoring

Ziel des Vorhabens ist, auf Grundlage von akustischen Erhebungen das Potential einer (bio-)akustischen Quantifizierung der biologischen Vielfalt für ein bundesweites Waldmonitoring auszuloten. Dazu sollen sowohl existierende (bio-)akustische Datensätze ausgewertet, als auch auf acht Level II- und zwei unbewirtschafteten Flächen in einem dichten Zeitraster automatisch akustische Aufzeichnungen erstellt werden. Auf der Grundlage der Tonaufzeichnungen soll im Interesse einer Schnellindikation kritischer Veränderungen des Waldzustandes, insbesondere der Artenvielfalt, eine Bewertung der biotischen und abiotischen Geräuschkulisse durch Berechnung akustischer Diversitätsindizes erfolgen. Zudem soll eine möglichst vollständige Erfassung des Artenspektrums lautgebender Arten (inklusive Instrumentalgeräusche wie Spechttrommeln) automatisiert unter Nutzung von Algorithmen der (bio-)akustischen Mustererkennung erfolgen. Die Ergebnisse der (bio-)akustischen Analysen sollen stichprobenartig durch Erfassungen vor Ort verifiziert werden. Es soll eine IT-Infrastruktur aufgebaut werden, die es erlaubt, die akustischen Daten effizient zugänglich zu machen, schnell zu analysieren und im Interesse der Schnellindikation zu visualisieren. Die Akustikergebnisse sollen mit routinemäßig erhobenen Daten zum Waldzustand verschnitten werden. Auf der Grundlage einer kritischen Bewertung der Kosten(Aufwand)/Nutzen-Balance und einer eingehenden Analyse der erforderlichen Workflows sollen Handlungsempfehlungen für die Einbindung eines (bio-)akustischen Monitorings in die bundesweite Bewertung des Zustandes der Wälder erarbeitet werden. Im Teilprojekt des Thünen-Institut wird gemeinsam mit dem MfN die erforderliche IT-Infrastruktur aufgebaut. Der Schwerpunkt des Teilprojektes liegt auf die Erstellung eines Leitfadens für Bioakustikaufnahmen und der Integration von Bioakustikdaten in das nationale Waldmonitoring.

Machbarkeitsstudie: Integration (bio-) akustischer Methoden zur Quantifizierung biologischer Vielfalt in das Waldmonitoring, Teilvorhaben 3: Ökoakustik: Analyse zeitlicher und räumlicher Muster

Ziel des Vorhabens ist, auf Grundlage von akustischen Erhebungen das Potential einer (bio-)akustischen Quantifizierung der biologischen Vielfalt für ein bundesweites Waldmonitoring auszuloten. Dazu sollen sowohl existierende (bio-)akustische Datensätze ausgewertet, als auch auf acht Level II- und zwei unbewirtschafteten Flächen in einem dichten Zeitraster automatisch akustische Aufzeichnungen erstellt werden. Auf der Grundlage der Tonaufzeichnungen soll im Interesse einer Schnellindikation kritischer Veränderungen des Waldzustandes, insbesondere der Artenvielfalt, eine Bewertung der biotischen und abiotischen Geräuschkulisse durch Berechnung akustischer Diversitätsindizes erfolgen. Zudem soll eine möglichst vollständige Erfassung des Artenspektrums lautgebender Arten (inklusive Instrumentalgeräusche wie Spechttrommeln) automatisiert unter Nutzung von Algorithmen der (bio-)akustischen Mustererkennung erfolgen. Die Ergebnisse der (bio-)akustischen Analysen sollen stichprobenartig durch Erfassungen vor Ort verifiziert werden. Es soll eine IT-Infrastruktur aufgebaut werden, die es erlaubt, die akustischen Daten effizient zugänglich zu machen, schnell zu analysieren und im Interesse der Schnellindikation zu visualisieren. Die Akustikergebnisse sollen mit routinemäßig erhobenen Daten zum Waldzustand verschnitten werden. Auf der Grundlage einer kritischen Bewertung der Kosten(Aufwand)/Nutzen-Balance und einer eingehenden Analyse der erforderlichen Workflows sollen Handlungsempfehlungen für die Einbindung eines (bio-)akustischen Monitorings in die bundesweite Bewertung des Zustandes der Wälder erarbeitet werden. Das Teilprojekt der ALU-FR befasst sich dabei mit der ökoakustischen Analyse der Audioaufzeichnungen und - gemeinsam mit dem TI - der Integration der abgeleiteten Kenngrößen in das Waldmonitoring.

Überwachung verschiedener Schadorganismen nach § 34 Abs. 2 Nr. 1 PflSchG

Im Rahmen der vom Pflanzenschutzgesetz vorgegebenen Schädlingsüberwachung werden neben den Borkenkäfern (vergl. Projekt Nr. 76) die Populationen weiterer Forstschädlinge überwacht. Die Prioritäten bei der Schädlingsüberwachung werden jährlich der Aktualität angepasst. Dazu werden jährlich die Meldungen der Forstämter ausgewertet.

Wachstum und Trockenstress: Was verrät die Zellstruktur der Jahrringe über die Wasserversorgung der Bäume?

Der Prozess der Jahrringbildung wird durch innere und äußere Faktoren gesteuert. In diesem Kooperations-Forschungsvorhaben zwischen dem Institut für Waldwachstum und der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA), Freiburg untersuchen wir die Zellstruktur der Jahrringe von Fichten (Picea abies) und Buchen (Fagus sylvatica) mit besonderem Augenmerk auf Trockenstressreaktionen in den Jahren 1976 und 2003 sowie deren Nachwirkungseffekte. Die Untersuchungsbäume wurden an verschiedenen Standorten der Bodenzustandserfassung (BZE) sowie des intensiven Waldmonitorings (Level II) in Baden-Württemberg ausgewählt. Damit ist es möglich, standortangepasste Bodenwasserhaushaltsmodelle für die Untersuchungsstandorte zu parametrisieren und damit die Wasserverfügbarkeit der Bäume zu rekonstruieren. Das Ziel dieser jahrringbasierten Forschungsarbeit besteht darin, Zellparameter zu identifizieren, anhand derer Trockenstress-Intensitäten quantifiziert werden können. Zudem liefern die Auswertungen Daten und Informationen für die Validierung von Geländewasserhaushaltsmodellen.

Monitoring des Luchses (Lynx lynx) als Art der FFH-Richtlinie (Anhang II und IV) im Freistaat Sachsen

Oberlausitzer Bergland, der Sächsischen Schweiz, dem Erzgebirge und dem Vogtland hinterlässt das 'Pinselohr in unregelmäßigen Abständen seine Spuren. Als Art der Fauna-Flora-Habitat (FFH)-Richtlinie, muss der EU-Kommission regelmäßig über den Erhaltungszustand von Luchspopulationen berichtet werden. Hierfür ist ein koordiniertes Monitoring unentbehrlich. Gleichzeitig unterliegt der Luchs in Sachsen dem Jagdrecht, und damit der Hegeverpflichtung der Jagdausübungsberechtigten. Er hat als streng geschützte Art keine Jagdzeit. Mit dem Ziel eines passiven Luchs-Monitorings wurden deshalb in den oben genannten potenziellen Verbreitungsgebieten Sachsens im Frühjahr 2008 etwa 40 ehrenamtlich tätige Personen aus Jagd-, Forst- und Naturschutzkreisen als 'Luchs-Erfasser ausgebildet (Liste der Erfasser siehe www.luchs-sachsen.de). Dabei gilt es, zufällig gefundene Nachweise, wie Sichtbeobachtungen, Spuren, Kot- oder Haarfunde zu überprüfen und mittels eines Erhebungsbogens zu dokumentieren. Aufgabe der Luchs-Erfasser ist es auch, entsprechenden Hinweisen aus der Bevölkerung nachzugehen. Zusätzlich wird im Winter 2009/2010 erstmals großräumig ein aktives Monitoring durchgeführt. Für dieses sogenannte opportunistische Fotofallen-Monitoring wurden acht Einsatzgebiete in Süsdachsen ausgewählt. Hierbei kommen 12 digitale Infrarot-Fotofallen vom Typ RM 45 der Firma RECONYX zur Anwendung. Die so zusammengetragenen Nachweise werden an der TU Dresden - Prof. für Forstzoologie gesammelt und an die zentrale Datenbank des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie weiter gegeben. Darüber hinaus soll die Sammlung umfangreicher Informationen Grundlagen für ein angepasstes Luchs-Management schaffen, um potenziellen Interessenskonflikten frühzeitig entgegenwirken zu können. Träger des Luchs-Monitorings ist das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) im Auftrag des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft (SMUL). Unterstützt wird das Projekt durch die Oberste Jagdbehörde des Freistaates und den Landesjagdverband Sachsen e.V.. Koordinierung, Schulung der Luchs-Erfasser und wissenschaftliche Begleitung des Vorhabens obliegen der Professur für Forstzoologie der TU Dresden mit Sitz in Tharandt. Um das Vorhaben von wissenschaftlicher Seite zu unterstützen, begann im Herbst 2008 eine Masterarbeit an der Professur für Forstzoologie/Tharandt. Da vor allem im Vogtland auch aktuelle Hinweise auf die Art vorliegen, soll in dieser Untersuchung das Vorkommen des Luchses im Vogtland anhand eines Lockstock- und Fotofallen- Monitorings sowie gezielter Abspüraktionen dokumentiert werden. Die Studie wird aus Mitteln der Jagdabgabe des Freistaates gefördert. U.s.w.

Intensive monitoring of forest ecosystems

This project was etablished in 1992 as part of the Walderhebungsprogramm. Its objective is the long-therm monitoring of the processes occurring in Swiss forests. This will involve a detailed inventory of the current status of the forest ecosystem at each site, followed by monitoring into the foreseeable future. The programme is at an early stage and, during the period 1993-95, work will be concentrated on the development and evaluation of the most suitable monitoring methods for the programme. Emphasis will initially be placed on those aspects of the forest ecosystem that directly affect that the monitoring the trees. However, it is anticipated that the monitoring will expand in the future to include many other aspects of the ecosystem. The programme is being closely linked to similar monitoring programmes in other countries and close liaison in being maintained over the development of compatibel protocols. The data collected in the programme will be made widely avaiable and it is anticipated that the data will provide a sound empirical basis for future modeling studies.

Erste Bodenzustandserhebung im Wald (BZE Wald I)

Die bundesweite Bodenzustandserhebung im Wald (BZE Wald) ist Bestandteil des forstlichen Umweltmonitorings. Die BZE I erhob einmalig an ca. 1.800 Stichprobenpunkten den Zustand von Waldböden. Außer dem Waldboden wurden auch die Baumbestockung und der Kronenzustand untersucht. Verknüpfungen bestanden teilweise mit ICP Forests Level I und der Waldzustandserhebung (WZE). Verteilung Probenahmestandorte: 8 x 8 km-Raster (in manchen Bundesländern verdichtet) Probennahmemethode: • Probenentnahme und Aufbereitung nach BML 1990: Bundesweite Bodenzustandserhebung im Wald (BZE). Arbeitsanleitung, Bonn, Neuauflage 1994 • Satellitenbeprobung mit einem Bodenprofil am BZE-Mittelpunkt • Probenahme für die chemischen Analysen nach Tiefenstufen • Methodische Abweichungen einzelner Bundesländer von der gemeinsamen Arbeitsanleitung sind beschrieben in BMELV 2007: Ergebnisse der bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald I, Band 1 (1996, überarbeite Version von 2007) https://www.thuenen.de/de/bodenzustandserhebung. Entnahmetiefe(n): • 0 bis 5 cm • 5 bis 10 cm • 10 bis 30 cm • 30 bis 60 cm • 60 bis 90 cm • sofern möglich auch 90 bis 140 cm, 140 bis 200 cm Untersuchungsmethode(n): Analyse nach BML 1990: Bundesweite Bodenzustandserhebung im Wald (BZE). Arbeitsanleitung, Bonn, Neuauflage 1994 Arbeitsgruppen / Gremien: Bund-/Länder-AG BZE des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) Räumliche Auflösung der bereitgestellten Daten: 4x4 km (aggregierte Kachel des JRC-Soil-Grids: http://eusoils.jrc.ec.europa.eu/library/reference_grids/reference_grids.cfm )

Tree Species - Sentinel-1/2 - Germany, 2022

The Tree Species Germany product provides a map of dominant tree species across Germany for the year 2022 at a spatial resolution of 10 meters. The map depicts the distribution of ten tree species groups derived from multi-temporal optical Sentinel-2 data, radar data from Sentinel-1, and a digital elevation model. The input features explicitly incorporate phenological information to capture seasonal vegetation dynamics relevant for species discrimination. A total of over 80,000 training and test samples were compiled from publicly accessible sources, including urban tree inventories, Google Earth Pro, Google Street View, and field observations. The final classification was generated using an XGBoost machine learning algorithm. The Tree Species Germany product achieves an overall F1-score of 0.89. For the dominant species pine, spruce, beech, and oak, class-wise F1-scores range from 0.76 to 0.98, while F1-scores for other widespread species such as birch, alder, larch, Douglas fir, and fir range from 0.88 to 0.96. The product provides a consistent, high-resolution, and up-to-date representation of tree species distribution across Germany. Its transferable, cost-efficient, and repeatable methodology enables reliable large-scale forest monitoring and offers a valuable basis for assessing spatial patterns and temporal changes in forest composition in the context of ongoing climatic and environmental dynamics.

Entwicklung eines räumlichen wildtierökologischen Landschaftsmodells unter Berücksichtigung klimawandelrelevanter Aspekte für ein zukunftsfähiges Wildtiermanagement und -monitoring

Das Projekt Wildtierökologische Landschaftstypen befasst sich mit der Entwicklung eines (mehrstufigen) Landschaftsmodells, das die Bedürfnisse von Wildtieren berücksichtigt. Das Projekt besteht aus mehreren aufeinander aufbauenden Elementen. Das wichtigste Element bildet das Wildtierökologische Landschaftsmodell, das auf der Grundlage von biotischen, abiotischen, naturgeografischen und anthropogenen - tierartübergreifenden – Einflussfaktoren erstellt wird. Die prognostizierten Veränderungen durch den Klimawandel werden auf der Grundlage des Landschaftsmodells in die Überlegungen einbezogen. Die zu erwartenden Arealverschiebungen und die damit möglichen Auswirkungen auf die Verbreitung und Abundanz von Wildtieren im Land sollen anhand des Modells abgebildet werden. Dieses Forschungsvorhaben muss als Initialprojekt zum Thema Wildtiere und Klimawandel in BW betrachtet werden, in dem Grundlagen erarbeitet und weitere Forschungsfelder benannt werden. Das Ziel des Projektes ist es, ein räumlich differenziertes Wildtiermonitoring und -management der Wildtierarten des JWMG’s zu ermöglichen. Ein flächendeckendes Monitoring kann Wissenslücken zur Bestandssituation, vor allem von seltenen oder heimlich lebenden Wildtierarten füllen. Die Ergebnisse schaffen Grundlagen für politische Entscheidungsträger, um das Wildtiermanagement zukunftsorientierter zu konzipieren.

Modelling vegetation dynamics and biomass in semiarid ecosystems (Eastern Africa) using remote sensing multisensor approaches

This pre-study pilot project will be carried out in Kenya and Tanzania and is part of a more extensive remote sensing project (initiated by the European Space Agency, ESA) aiming to develop a monitoring system for the assessment of land cover change of farmlands, rangelands and forest standings (logging, fires, uncontrolled deforestation, new settlements, etc.) at a national regional level. An integrated approach of remote sensing techniques (both through the use of satellite and ground data), physical vegetation models and ground measurements will be adopted. Operatively, the execution will consist of a 6-month period (pre-study) consisting in a ground campaign along a north-south transect, which is almost unknown to the current vegetation cartography. Based on the field results of the pre-study and within an on-going 30 month period (extended study, see Annexed 3), new classification methods and algorithms will be developed for assessment of land use and cover change using ENVISAT-data. An outcoming of this research will be a system capable to monitor and plan the available agricultural food resources for those developing regions.

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