Ökologische Renaturierung eine Frage der Arten, Herkünfte und Sorten Johannes Kollmann Renaturierungsökologie, Technische Universität München Workshop Möglichkeiten und Grenzen von Blühstreifen in der Agrarlandschaft, 28. 29.01.2013, Frankfurt
Warum Renaturierung in der Agrarlandschaft? Motivation, Konzepte und Ziele
wegen intensiver Landnutzung Ausgeräumte Agrarlandschaft bei Zülpich
wegen Habitatfragmentierung Zerschneidung einer Agrarlandschaft bei Kopenhagen
wegen invasiver Fremdarten Impatiens glandulifera in der Agrarlandschaft bei Freising
... wegen zukünftiger Entwicklung der Landschaft Szenario A 2050 Szenario D 2050 Mais (38 %) Mais (17 %) Szenario A Szenario D (Mertelmeyer & Arndt, unpubl. Daten)
Ökosystemfunktion (Produktivität, Nährstoffhaushalt) Grundzüge ökologischer Renaturierung URSPRÜNGLICHES ÖKOSYSTEM Renaturierung Sukzession Degradierung Degradierung, natürliche Wiederherstellung, Renaturierung (nach Temperton et al. 2004) DEGRADIERTES ÖKOSYSTEM Ökosystemstruktur (Arten und Komplexität)
Ökosystemfunktion (Produktivität, Nährstoffhaushalt) Grundzüge ökologischer Renaturierung URSPRÜNGLICHES ÖKOSYSTEM 3. Re-? 1. Re- 2. Re-? Mögliches Vorgehen 4. Re-? DEGRADIERTES ÖKOSYSTEM Ökosystemstruktur (Arten und Komplexität)
Ökosystemfunktion (Produktivität, Nährstoffhaushalt) Grundzüge ökologischer Renaturierung URSPRÜNGLICHES ÖKOSYSTEM Rekultivierung Renaturierung Rehabilitation Regeneration Rekonstruktion Revitalisierung Derzeitiges Vorgehen DEGRADIERTES ÖKOSYSTEM Ökosystemstruktur (Arten und Komplexität)
Ziele und Vorgehen der Renaturierungsökologie Zielsetzung Erhebung Planung Ausführung Monitoring 1. Charakteristische Artenzusammensetzung 2. Vermeiden invasiver Fremdarten 3. Vorkommen funktioneller Artengruppen 4. Reproduktion der Zielarten 5. Normale Ökosystemfunktionen 6. Integration in die Landschaft 7. Keine negativen Einflüsse 8. Robust gegen Stress und Störung 9. Nachhaltigkeit des Ökosystems in dynamischem Sinn (SER Primer on Ecological Restoration 2002)
Renaturierung der Agrarlandschaft
Kalkmagerrasen bedroht durch Intensivnutzung, Sukzession und Fragmentierung NSG Scheibenbuck, Kaiserstuhl (1968 1985) 1968 1985 (Kollmann & Staub 1995. Journal of Nature Conservation) 1975 Renaturierungsmahd
Wiederherstellung von Kalkmagerrasen durch Oberbodenabtrag und Mähgutübertragung (Zerbe & Wiegleb 2009)
Wiederherstellung von Kalkmagerrasen durch Oberbodenabtrag und Mähgutübertragung
Übertragung von Grünlandarten bei Renaturierung Ausbringung Zielarten-Etablierung nach 3 Jahren (%) Mineralboden Ackerboden Getrocknetes Heu 56 41 Frisches Heu 58 46 Ausbürsten 59 36 http://www.rieger-hofmann.de/ Direktsaat 59 79 (nach Kirmer et al. 2012) http://www.hay-net.com
Entwicklung initialer Kalkmagerrasen auf Kies
Herkunftsabhängige Etablierung der Zielarten Dianthus carthusianorum Emer Walker
Herkunftsabhängige Etablierung der Zielarten Tukey-test: P < 0.05 (Walker et al., unpubl. Daten) Kultivare von Arten der Kalkmagerrasen etablieren sich schlechter
Revitalisierung der Agrarlandschaft
Wiederansiedlung von Ackerwildkräutern? Julia Prestele
Wiederansiedlung von Ackerwildkräutern Lithospermum arvense Legousia speculum-veneris (Prestele et al., unpubl. Daten) Tukey-test: P < 0.05 Consolida regalis
Wiederansiedlung von Ackerwildkräutern Legousia speculum-veneris (Prestele et al., unpubl. Daten) Reduzierte Getreidedichten nötig
Einrichtung von Buntbrachen und Ackerrandstreifen www.galegge.ch www.vogelwarte.ch?? www.hr-schweizer.ch? Frankenhausen, Hessen (Vestergaard 2007)
Keimung verschiedener Saatgutherkünfte unter regionalen Freilandverhältnissen Keimrate Centaurea cyanus Cichorium intybus Daucus carota ANOVA, Tukey-test: ***, P < 0.001; *, P < 0.05 Leucanthemum vulgare Silene alba (Keller & Kollmann 1999, Agriculture, Ecosystem and Environment) http://www.prodanii.altervista.org
Herkunftspezifische Herbivorie von zwei Schneckenarten Herbivorierate (LSM's) ANOVA, Tukey-test Herbivorierate (LSM's) (Keller et al. 1999, Acta Oecologica) Arion ater Deroceras reticulatum
Biomasse europäischer Herkünfte sowie von Hybriden mit regionalem Saatgut ANOVA, Tukey-test: *, P < 0.05 Quadratwurzel der Trockenmasse Papaver rhoeas (Keller et al. 2000, Journal of Applied Ecology) Heterosis Epistasis
Potentiell negative Eigenschaften fremden Saatguts (1) Samen mit fremden Arten verunreinigt (2) Fehlende Anpassung an lokale Umweltverhältnisse Geringe Etablierung der Zielarten, abweichende Artenzusammensetzung (3) Übermäßig erfolgreiche Genotypen (4) Veränderte synökologische Eigenschaften (5) Genetische Unterschiede Effekte innerhalb des Blühstreifens Effekte außerhalb des Blühstreifens Genfluss Unkrautprobleme Assoziierte Organismen betroffen Fremdzuchtprobleme lokaler Populationen (Kollmann & Keller 2001, Kieler Notizen)
Offene Fragen und Zusammenfassung
1. Richtlinien des Saatguts bei Renaturierung? Artengruppe Risiko Herkunft Verwilderte Kulturarten Minimal Überregional Gehandelte Arten Gering Großregion Weitverbreitete Arten Mittel Region Seltene Arten Hoch Unterregion Ausgestorbene Arten Nicht anwendbar Nächstmögliche Vorkommen Medicago sativa Dactylis glomerata Inula salicina Dianthus superbus Agrostemma githago (Kollmann & Keller 2001, Kieler Notizen)
2. Filter der Arteneinwanderung bei Renaturierung? (van Andel & Aronson 2006) Experimente nötig zu Ausbreitungs- oder Standortlimitierung
Zusammenfassung: Renaturierung in der Agrarlandschaft Erfolg der Renaturierung?? Probleme Herausforderungen Ungeeignete Standortsverhältnisse Referenzsysteme Unzureichende Reste natürlicher Vegetation Pflanzenmaterial Ausbringen ungeeigneter Arten oder Genotypen Ausbleiben biotischer Wechselwirkungen Mutualismen Einwanderung unerwünschter Fremdarten Invasive Arten Keine spontane Zunahme der Biodiversität Mangelnde Anpassung an klimatische Veränderungen Monitoring Ästhetisch unbefriedigende Vegetation und Landschaft
Danksagung
Danksagung Fragen?