F&E-Projekt 02.263/2005/LRB der BASt: Annahme von Kleintierdurchlässen Einfluss der Laufsohlenbeschaffenheit und des Kleinklimas auf die erfolgreiche Durchquerung Laufzeit: 2006 bis 2010 Dipl.-Biol. Malte Fuhrmann Beratungsgesellschaft NATUR GbR Fon: 06772 / 95151 ; fuhrmann@bgnatur.de
Bedeutung von Amphibienschutzanlagen (ASA): 5 % der Landesfläche sind von Verkehrsflächen überbaut (Steigerungsrate 25 ha pro Tag) Zerschneidungsrate hat von 1930 auf 2004 um 40 % zugenommen (Daten aus Baden-Württemberg) In Baden-Württemberg sind z.b. 800 Streckenabschnitte mit 700.000 Tieren betroffen (33 % Landstraßen, 33 % Kreisstraßen, 20 % Gemeindestraßen, 12 % Bundesfernstraßen) Dauerhafte ASA an 11 % aller Wanderstrecken in BW (12 % in RLP)
Betroffenheit an Amphibienarten: Amphibienarten an mobilen Schutzzaunstrecken in Deutschland: Anzahl der Schutzanlagen mit Artnachweisen [%] (n = 112) Erdkröte Grasfrosch Teichmolch Bergmolch Grünfrosch-Komplex Moorfrosch Kammmolch Knoblauchkröte Fadenmolch Springfrosch Laubfrosch Wechselkröte Feuersalamander Rotbauchunke Geburtshelferkröte Kreuzkröte Gelbbauchunke 21% 21% 19% 16% 13% 13% 10% 9% 9% 6% 4% 4% 1% 39% 56% 69% 99% Repräsentativer Überblick über Amphibienartnachweise in den Jahren 2002 bis 2009 an 112 mobilen Schutzanlagen an Straßen aus allen Naturraum-Großeinheiten Deutschlands außer Alpen (Auswertung von Daten des NABU)
Ausgangssituation an Amphibienschutzanlagen: Konzentration der Wanderströme auf vergleichsweise enge Straßendurchlässe mit periodisch hoher Individuendichte ( rush-hour-effekt ) 1. Frühjahrswanderung (März / April) 2. Jungtierwanderung (Juni / Juli) 3. Herbstmigration (Sept. / Okt.)
Forschungsfragen und ziele: 1. Welche Verhaltensweisen zeigen Amphibien und andere Kleintiere bei der Tunneldurchquerung? 2. Welche physikalischen und mikroklimatischen Eigenschaften haben verschiedene Durchlasstypen und Laufsohlen? 3. Welchen Einfluss hat das Mikroklima und die Laufsohle auf das Verhalten der querenden Tiere? 4. Lässt sich die Durchquerungsrate durch bauliche Veränderungen erhöhen?
Untersuchte Anlagen: 79 Durchlässe an 16 Anlagenteilen Gemeinde-/Kreisstraßen 7 16 m (18x) Landesstraßen 10 15 m (19x) Bundesstraßen 10 27 m (34x) Autobahn 30 u. 42 m (2x)
1. Physikalische Rahmenbedingungen: Laufsohleneigenschaften Betonrohr mit ebener Laufsohle Stelztunnel auf Profilplatte Kastenprofil ohne Eintrag Stelztunnel auf Blockfundament Kastenprofil mit Eintrag Stelztunnel auf Dammfundament Stelztunnel auf planer Platte Stelztunnel auf abgeschaltem Fundament
Laufsohleneigenschaften Fuge mit Wassereindringung Laubeinwehung Mülleintrag Wasserstand im Durchlass und davor Glatte Laufsohle mit Bodenauswaschung
Wasseraufnahme [g/cm 2 ] F&E-Projekt: Annahme von Kleintierdurchlässen Betoneigenschaften (Hygroskopizität) Wasseraufnahmevermögen nur gering bei Messungen des MPA Wiesbaden 0,008 0,007 0,006 0,005 0,004 Reihe A-1 Reihe A-2 Reihe B-1 0,003 0,002 0,001 0,000 0 10 20 30 40 50 60 70 Zeit [Sekunden]
Betoneigenschaften (Alkalität) Die meisten Anlagenteile sind (insbesondere bodennah) ph-neutral
Messungen anlagenbedingter Veränderungen des Erdmagnetfeldes Bachelor-Thesis von Patrick Urbanke an der Hochschule RheinMain in Wiesbaden, Fachbereich Geisenheim, Studiengang Landschaftsarchitektur (2008): Optimierungsmöglichkeiten für stationäre Amphibienschutzanlagen an Straßen hinsichtlich anlagenbedingter Veränderungen des Erdmagnetfeldes 1) Paramagnetismus 2) Ferromagnetismus
Messungen anlagenbedingter Veränderungen des Erdmagnetfeldes Erkenntnisse: 1) Abweichungen treten vor allem an Fugen zwischen den Bauelementen auf. 2) Bei breiten Stelztunneln sind Abweichungen entlang der Mittelachse am geringsten. 3) Bei Betonböden weicht das Magnetfeld überall ständig wechselnd ab.
Vibrationsmessungen Keine erkennbaren Ausschläge an Tunneleingang bei Fahrzeugverkehr Lärmmessungen Starke Dämpfung des Schalldruckpegels in Durchlassmitte gegenüber Straßenrand: 51-52 db(a) versus 75 db(a) Naturboden wirkt hinsichtlich der Pegelspitzen als stärkere Schallabsorptionsfläche als Betonboden Lichtmessungen Abschattung in 60 cm Tunneltiefe kurz vor Sonnenuntergang 50-60 Lux im Vergleich zu außen 900 1000 Lux Erdkröten wanderten an L 254 ( Waldsee ) erst ab < 10 Lux
2. Mikroklimatische Rahmenbedingungen Temperaturmessungen: Alle 60 min im Eingangsbereich parallel zu Verhaltensbeobachtungen Hanglage: 20 C 15 C 10 C 5 C Ebenlage: 20 C 15 C 10 C 5 C 0 C LZ TE TU 0 C LZ TE TU Troglage: Dammlage: Temperaturdifferenz Leitzaun ( T1 ) zu Durchlasseingang ( T2 ) ist nur gering: 0,1 0,5 C 20 C 15 C 20 C 15 C Tendenziell: T2 < T1 Temperaturdifferenz Durchlassinneren ( T3 ) zu Durchlasseingang ( T2 ) größer: 0,4 1,8 C Tendenziell: T3 > T2, außer bei Dammlage 10 C 5 C 0 C LZ TE TU 10 C 5 C 0 C LZ TE TU
Temperatur [ C] Temperatur [ C] F&E-Projekt: Annahme von Kleintierdurchlässen Temperaturmessungen: Alle 30 min in Durchlässen über 138 Tage B240 (05.03. - 20.07.2007) trockene Dammlage 45 20 mittel Minimum Maximum -5 1 2 3 4 5 6 8 9 Messpunkte in Durchlass "18" Bruchstraße (05.03. - 20.07.2007) feuchte Ebenlage 45 20 mittel Minimum Maximum -5 1 2 3 4 5 6 8 9 Messpunkte in Durchlass "35"
Relative Luftfeuchtigkeit: Trockenlage Damm, Hang oder Troglage mit Drainage zum Wasserabfluss 100 %F 90 %F 80 %F 70 %F 60 %F Feuchtlage Eben oder seichte Hanglage mit Staunässe, Regenwasserzufuhr oder Quellwasseraustritt 100 %F 90 %F 80 %F 70 %F 60 %F 50 %F LZ TE TU 50 %F LZ TE TU Duchlässe in Feuchtlagen weisen höhere relative Luftfeuchte auf: 80% versus 69% am Durchlasseingang ( TE ) Höchste Luftfeuchte herrscht tendenziell in den Abendstunden am Durchlasseingang: Unterschied zu Tunnelinneren ( TU ) und Leitzaun ( LZ ) 1 5 % rel. F.
rel. Feuchte [%] rel. Feuchte [%] F&E-Projekt: Annahme von Kleintierdurchlässen Relative Luftfeuchtigkeit: Alle 30 min in Durchlässen über 138 Tage 100 B240 (05.03. - 20.07.2007) trockene Dammlage 75 50 25 mittel Minimum Maximum 0 1 2 3 4 5 6 8 9 Messpunkte in Durchlass "18" Bruchstraße (05.03. - 20.07.2007) feuchte Ebenlage 100 75 50 25 mittel Minimum Maximum 0 1 2 3 4 5 6 8 9 Messpunkte in Durchlass "35"
11:20:00 12:20:00 13:20:00 14:20:00 15:20:00 16:20:00 17:20:00 18:20:00 19:20:00 20:20:00 21:20:00 11:46:00 12:46:00 13:46:00 14:46:00 15:46:00 16:46:00 17:46:00 18:46:00 19:46:00 20:46:00 21:46:00 F&E-Projekt: Annahme von Kleintierdurchlässen Luftzugverhältnisse: 6,0 m/s B3: Durchlass 2 (Stelztunnel 100cm breit, 14m lang) 6,0 m/s B3: Durchlass 3 (Stelztunnel 100cm breit, 14m lang) 4,0 m/s 4,0 m/s 2,0 m/s 2,0 m/s 0,0 m/s 0,0 m/s Uhrzeit (16.10.2007), Messung alle 20 Sekunden Uhrzeit (16.10.2007), Messung alle 20 Sekunden Zum Teil böige Ereignisse (u.a. ausgelöst von Luftverwirbelungen durch vorbeifahrende Autos), teilweise aber auch ± kontinuierliche Luftzugverhältnisse
Luftzugverhältnisse: Spitzenwerte in Durchlässen reichen bis zu 12 m/s (> 43 km/h) Spitzenwerte außen neben Durchlässen reichen bis > 16 m/s (= 58 km/h) Durchschnittswerte liegen deutlich niedriger (< 2 m/s = 7 km/h) Auch im Durchschnitt sind Durchlässe windstiller als ihre äußere Umgebung: 2 m/s 1 m/s 0 m/s B96 (50cm x 8m) B96 (100cm x 8m) B49 (100cm x 18m) Reduktion der Luftzuggeschwindigkeit um 18% bis 65% vor allem in breiteren Durchlässen (100cm versus 50 cm) Luftzug am Leitzaun Luftzug durch Tunnel
12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 F&E-Projekt: Annahme von Kleintierdurchlässen Luftzugverhältnisse: Gleichschaltung der zeitlichen Gangfolge des Luftzugs mit dem Temperaturgang ist nur selten festzustellen: B3: Durchlass 3 (Stelztunnel, 100cm breit, 14m lang) B49: Durchlass 1 (Kastenprofil, 100cm breit, 14m lang) 20 C 4,0 m/s 20 C 4,0 m/s 15 C 3,0 m/s 15 C 3,0 m/s 10 C 2,0 m/s 10 C 2,0 m/s 5 C 1,0 m/s 5 C 1,0 m/s 0 C 0,0 m/s 0 C 0,0 m/s Uhrzeit (16.10.2007) Temperatur Luftströmung Uhrzeit (14.08.2007) Temperatur Luftströmung
Luftzugverhältnisse: Wasserverluste innerhalb von 3 Tagen schwankten beim Versuch mit Haushaltsschwämmchen zwischen 1 / 5 und ¾ (= innerhalb von 24 h: 7% bis 25%) 25,0% 20,0% 15,0% 10,0% Durchlass mit Quellaustritt 5,0% 0,0% B49-Röhre1 (März/April 2007) B49-Röhre1 (August 2007) B49-Röhre4 (März/April 2007) B49-Röhre4 (August 2007) B49-Röhre8 (März/April 2007) B49-Röhre8 (August 2007) B3-Röhre1 (Oktober 2007) B3-Röhre2 (Oktober 2007) B3-Röhre3 (Oktober 2007) Verdunstung Luftzug Luftzug-bedingter Anteil an Wasserverlusten macht 3% bis 49% aus
3. Verhaltensbeobachtungen vor Durchlasseingängen IR-Videokamera
Markierungsversuche: Markierungen: Textilbandaufklebung Farbklecks Knieringetikett
Beobachtungsprotokoll:
Verhaltensweisen: 494 Einzeltierbeobachtungen: Erdkröten (42 %); Berg-, Teich-, Faden-, Kammmolche (28 %); Braunfrösche (29 %); Knoblauchkröten (2 %) 50 % aller Tiere verharrten vor den Durchlässen ( ); 42 % liefen hin- und her ( ); Kröten - Männchen auch zwischen verschiedenen Durchlässen ( ). 13 % aller Tiere (vor allem Molche und Springfrösche) versuchten, an Leitzäunen und Sperrbrettern hochzuklettern ( ). 80% 60% 40% 20% 0% 6 I Molche (n = 140) Spring-/Gras-/Moorfrösche (n = 143) Erd-/Knoblauchkröten (n = 208) Spähen und Gerangel ( ) wurde ausschließlich bei männlichen Tieren beobachtet, insbesondere bei Kröten.
Aufenthaltsbereiche: Auswertung von 5263 Beobachtungsminuten individuell unterschiedener Tiere im ca. 7 m² großen Beobachtungsfeld vor dem Durchlasseingang In 47 % der Beobachtungszeit hielten sich die Tiere direkt am Leitzaun auf. In weiteren 36 % der Beobachtungszeit hielten sich die Tiere im zentralen Eingangsbereich auf. In der restlichen Beobachtungszeit (17%) hielten sich die Tiere im näheren Umfeld auf.
Anzahl der beob. Tiere F&E-Projekt: Annahme von Kleintierdurchlässen Eintritte in die Durchlässe: Nur 39 % aller beobachteten Amphibien traten ± spontan in den jeweiligen Durchlass hinein. 125 100 75 50 25 0 "Kröten" Braunfrösche Molche Tiere vor Durchlasseingang Eintritt Durchwanderung Molche (49 %) traten tendenziell schneller in Durchlässe ein als Kröten (42 %) und Frösche (28 %) Nur 16 % der Tiere liefen beim ersten Eintritt auch weiter in die Durchlässe hinein Durchlässe dienen zumindest Kröten auch als Tagesversteck
Nutzung von Einfallrohre in Ein-Weg-Durchlässe: Bei Einfallrohren lag die Eintrittsquote nahezu bei 100 %
Arenaversuche : mit knapp 2000 Tieren Tendenziell präferierten die Tiere Durchlässe ohne Lichtblitze oder mit Lärmquelle Kein Einfluss erkennbar bei magnetischer Missweisung, Luftzug, Ausleuchtung oder Bodenbefeuchtung
Experimentelle Veränderungen an Durchlasseingängen in situ:
Eintrittsquote in die Durchlässe F&E-Projekt: Annahme von Kleintierdurchlässen Experimentelle Veränderungen an Durchlasseingängen in situ: 60% 40% 20% 36% 46% 49% unbeeinflusster Durchlass (vgl. Tab. 29) Beleuchtung (n = 3 Tiere) Bodenbefeuchtung (n = 13 Tiere) Lichtabschirmung (n = 11 Tiere) Zaunverlängerung (n = 28 Tiere) Versteckangebote (n = 23 Tiere) Luftzugbremse (n = 22 Tiere) 0% Springfrösche (B 3) Erdkröten (L 254) Molche (K 7) Je nach Amphibienschutzanlage und beobachtete Arten wirkten positiv Luftzugbremse und Versteckangebote. Verlängerungen niedriger Einweisers ergaben keine Eintrittssteigerung.
4. Zusammenfassung: Gut gewässerte Betonteile sind nur unwesentlich hygroskopisch Betonteile an Tunneldecke alkalisch, in den Laufbereichen ph-neutral Das Erdmagnetfeld fällt als Orientierungsmöglichkeit an ASA aus Durchlässe mit schallhartem Betonboden sind lauter als Stelztunnel über Naturboden Nahezu keine Wirkung von verkehrsbedingten Vibrationen und Schallpegel im Durchlassinnern Durchlässe sind dunkel wie Tiergänge und werden bei grabfähigem Untergrund als Tagesversteck genutzt Durchlässe dämpfen mikroklimatische Parameter (Temperatur, Luftfeuchte, böige Luftverwirbelungen) Die Wasserverdunstung wird im Durchlass durch Luftzug erhöht
Tiere pendeln in hohem Prozentsatz vor Durchlasseingängen Es finden regelmäßig Versuche zur Umgehung der Sperr- und Leiteinrichtungen statt (Hochstellen an Wänden und Hochklettern) Die bevorzugten Aufenthaltsräume sind dicht entlang der Sperrwand Anzahl der spontanen Durchwandererfolge ist gering, auch bei Optimierung der Umweltfaktoren (z.b. Lichtabschirmung, Bodenbefeuchtung, Tunnelbeleuchtung) Geringe positive Effekte hatten vereinzelt Luftzugbremse, Tagesversteckangebote und effektive Einweiser (Leitwandhöhe mit Überkletterschutz) Fallrohre bewirkten dagegen ( zwangsläufig ) nahezu 100 %ige Eintrittsquoten
5. Konzeptioneller Ausblick: 1. Überarbeitung des Merkblatts für Amphibienschutz an Straßen (MAmS) 2. Fachplanung auf fundierter Datenbasis kann teure Kleintierschutzanlagen teilweise überflüssig machen oder Durchlassanzahl für reine Biotopvernetzung/Genaustausch reduzieren c d (aus Kordges 2003)
3. Lange Durchlässe unter Bundesfernstraßen sind prinzipiell und ohne Ergänzungen zu Vorgaben des MAmS (z.b. Licht-/Regenschacht im Mittelstreifenbereich einer Autobahn) kaum zielführend 4. Ggf. Unterschiede bei der Akzeptanz langer Durchlässe zwischen Molchen (bis RQ 11) und Anuren (bis RQ 15,5)
5. Aufstellung detaillierter Wartungsund Pflegepläne für ASA 6. Entwicklung von Standards für Funktionskontrollen 7. Einbindung in Gestaltungs- und Pflegekonzept in der Anlagenumgebung (Zusammenarbeit mit Naturschutzbehörden und - verbänden) 8. Bei Konzeption von ASA auch an Nutzungspotenzial für andere Tierarten denken (z.b. Bermen für wasserscheue Tiere)
Zwei-Wege-Durchlass versus Ein-Wegerichtung-Durchlass: Durchlass beidseitig offen Freier Ein-/Austritt (individuelle Entscheidungsmöglichkeit) Spontane Einwanderungen seltener (hoher Energieaufwand für Querung) Nutzung auf beiden Straßenseiten auch als Tierversteck möglich Fluchtmöglichkeit bei Prädatoreneintritt Einfallröhre Rutschpartie mit Zwangspassage zur anderen Straßenseite Eintrittsquote nahezu vollständig (kürzere Querungszeiten) Nutzung als Tierversteck nur jeweils auf einer Straßenseite möglich (bei rückwärtigem Eintritt Sackgasse) Keine Fluchtmöglichkeit bei Prädatoreneintritt
Kombilösung von Zwei-Wege-Durchlass mit Einfallrohr (auch zum Nachrüsten):
Prinzipskizze, Einbau ggf. auch nur einseitig: tiefliegender Durchlass ebenerdiger Durchlass (Diskussionsentwurf von Niederstraßer & Fuhrmann 2010)
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Ausführlichere Informationen finden sich im Forschungsbericht, veröffentlicht zum Download (14.6 MB) von der Homepage der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt): http://www.bast.de/de/fb-v/publikationen/download- Publikationen/Downloads/V3- Kleintierdurchlaesse.pdf? blob=publicationfile&v=1