JENSSEN, M.; HOFMANN, G.

Der natürliche Entwicklungszyklus des baltischen Perlgras-Buchenwaldes (Melico-Fagetum).
Anregung für naturnahes Wirtschaften

Beiträge für die Forstwirtschaft und Landschaftsökologie 30 (1996) 3, S. 114-124.
ISSN: 0323-4673

Kurzfassung

Natürliche Buchenwälder durchlaufen aufeinanderfolgende Entwicklungsstadien, die in Strukturen, Prozessen und Stabilitätseigenschaften grundlegend voneinander unterschieden sind. Die Merkmale eines elementaren Entwicklungszyklus werden dabei wesentlich durch die Standortbedingungen geprägt, weshalb Modelle der natürlichen Entwicklung auf der Grundlage von Ökosystemtypen erarbeitet werden müssen. Es wird ein Modell eines natürlichen Entwicklungszyklus des Perlgras-Buchenwaldes vorgestellt, der vor etwa 300 Jahren begann und heute in einen neuen Zyklus übergeht. Während der relativ stabilen Strukturbildungsstadien wird die Dynamik hauptsächlich durch inter- und intraspezifische Konkurrenz kontrolliert, und das System bewegt sich in einer festgelegten “ökologischen Fahrrinne”. Es kommt zur Ausbildung homogener, gleichaltrig erscheinender Bestandesstrukturen ohne nennenswerte Mischbaumartenkomponente auf Flächen von mehreren Hektar. Wichtige Strukturvariablen werden mit deterministischen Differentialgleichungen modelliert, die oberirdische Nettoprimärproduktion wird abgeleitet. Das Ökosystem bewegt sich nicht in einen stationären Zustand, sondern entwickelt aus sich heraus kritische Bedingungen, die schließlich zur Auflösung der Ökosystemstruktur und dem Beginn eines neuen gerichteten Strukturbildungsprozesses führen. Im betrachteten Standortbereich kann über eine den natürlichen Entwicklungsprozeß des Buchenwaldes begleitende Bewirtschaftung ein hoher ökonomischer Gewinn ohne nennenswerten Einsatz von Fremdenergie bei geringer Naturabweichung erzielt werden. Eine nachhaltige Waldentwicklung erfordert jedoch eine in Raum und Zeit ausgewogene Verteilung aller Entwicklungsstadien. Elemente der natürlichen Regenerationsstrategie sollten verstärkt in waldbauliche Verfahren integriert werden.

JENSSEN, M.; HOFMANN, G.

Zur Quantifizierung von Naturnähe und Phytodiversität in Waldungen auf der Grundlage der potentiellen natürlichen Vegetation

 In: Anwendung und Auswertung der Karte der natürlichen Vegetation Europas. Schriftenreihe des Bundesamtes für Naturschutz, 2001, im Druck.

Deutsche Zusammenfassung

On quantification of naturalness and phytodiversity in forests based on potential natural vegetation

Detailed Abstract

The measurability and area-covering quantification of naturalness and biodiversity is of high practical relevance for land-use and silvicultural planning in woodlands. It is proposed to use the potential natural ecosystem state as reference state for quantification of naturalness and natural potentials of the landscape. Extending TÜXEN’s model of potential natural vegetation (PNV), the potential natural ecosystem state is defined as a state of relative and cyclic stability that would be develop in self-organization of the ecosystem under the actual ecological constraints (climate, soil, relief, plant-geographical situation). The self-organized life cycles of forests contain long-lasting mature stages which are characterized by a relatively constant and predictable species composition. Natural forest types are derived from a representative sample of mature forest vegetation by principal component analysis. They are modeled and visualized in an abstract ecological state space that is defined by a set of ecological coordinates as, e.g., trophic state of top soil and moisture. The natural forest types reflect the interdependencies between site conditions and self-organized vegetation patterns. A mapping of actual and potential natural forest types enables the area-covering quantification of naturalness and of the deviation of actual from potential natural phytodiversity.

Deviation from nature can be measured as geometrical distance between natural and actual forest types in the ecological state space. This measure reflects the degradation of site conditions by tree species not adapted to the specific site. For practical purposes, the percentage of coincidence between actual and potential natural tree species composition can be used as an appropriate measure of naturalness.

Phytodiversity is measured as BOLTZMANN-SHANNON-entropy both on ecosystem level and on landscape level. As an example, naturalness of tree species composition and phytodiversity are calculated for a woodland area of about 1.000 ha. It turns out that increasing naturalness of tree species composition is connected to a decrease of phytodiversity in many cases. It is concluded that the increase of biodiversity per se cannot be an ecologically justified objective of development. Instead, the preservation and development of self-organization capability of ecosystems should be arise more attention in nature conservation strategies. The map of PNV of Europe proves to be an essential scientific base for implementing this objective.

Zusammenfassung

In Erweiterung des Modells der potentiellen natürlichen Vegetation (PNV) nach TÜXEN wird der potentielle natürliche Ökosystemzustand als Referenzzustand zur Quantifizierung von Naturnähe und natürlichen Potentialen der Landschaft eingeführt. Die Selbstorganisation der Ökosysteme führt in Abhängigkeit von den ökologischen Rahmenbedingungen zur Ausbildung natürlicher Waldtypen, die in einem abstrakten ökologischen Zustandsraum visualisiert werden. Der natürliche Waldtyp ist Ausdruck gesetzmäßiger Zusammenhänge zwischen Standort und Vegetation und bildet die Elemenareinheit der PNV. Auf seiner Grundlage werden Maßzahlen für Naturnähe, Pflanzenarten- und Ökosystemtypen-Diversität abgeleitet. Über eine Kartierung von PNV und aktueller Vegetation können Naturnähe und die Abweichung der potentiellen natürlichen von der aktuellen Phytodiversität flächenhaft quantifiziert werden. Die praktische Anwendbarkeit dieser Maßzahlen als Orientierungsmaße für Maßnahmen der Walderneuerung und –umgestaltung auf der Grundlage einer PNV-Kartierung wird für ein Beispielsgebiet demonstriert. Die Ergebnisse belegen, dass eine Naturannäherung forstwirtschaftlich begründeter Waldbestände vielfach mit einer Verringerung der Phytodiversität verbunden ist und die Erhöhung der Diversität per se als Entwicklungsziel ökologisch nicht begründet werden kann. Vielmehr sollten der Erhalt und die Entwicklung der Selbstorganisationsfähigkeit von Ökosystemen als auszuweisendes Naturschutzziel größere Beachtung finden. Für die Umsetzung eines solchen Entwicklungsziels stellt die Karte der PNV Europas eine wesentliche wissenschaftliche Grundlage dar.