2. Indikatoren für die Wiederherstellung der Wälder
Wir haben für das SUPERB-Renaturierungsprojekt mehrskalige ökologische Referenzmodelle entwickelt, indem wir eine Vielzahl von Ökosystemmerkmalen überwacht haben – vom Vorkommen invasiver Arten und der Bodengesundheit bis hin zur strukturellen Vielfalt (mittels Waldinventuren, Drohnenbildern und Lidar) und Ökosystemfunktionen wie Nährstoffkreislauf und Kohlenstoffspeicherung. Diese standardisierten Langzeituntersuchungen integrieren Artenzusammensetzung, physikalische Bedingungen und Landschaftskonnektivität und liefern so Benchmarks, anhand derer der zukünftige Renaturierungserfolg gemessen werden kann.
Wie beschrieben, ist es wichtig, Ziele zu verfolgen, die eine Reihe von Ökosystemattributen abdecken, um die Art der zugrunde liegenden funktionalen Veränderungen zu identifizieren, die sich über verschiedene Zeitskalen auswirken. Um die zukünftige Bewertung der Wiederherstellung zu unterstützen, führten wir im Rahmen des Horizon-Projekts SUPERB und ähnlicher Projekte ein ökologisches Monitoring von Referenzstandorten durch, um Referenzmodelle zu erstellen, anhand derer zukünftige Erfolge bewertet werden können.
Die im Rahmen des SUPERB-Projekts durchgeführten Erhebungen zum Training des Referenzmodells zielten auf eine Reihe ökologischer Gruppen ab, um Prozesse darzustellen, die auf unterschiedlichen räumlichen Skalen ablaufen. Obwohl Arten, die unter Naturschutz stehen, häufig zu den Motivationen der Projektleiter zählten, zielen die SUPERB-Modelle, um eine ganzheitliche Perspektive des Ökosystemzustands zu bieten, auf ganze Lebensräume ab. Dabei wird davon ausgegangen, dass Veränderungen im Vorkommen verschiedener Arten unterschiedliche Phasen des Wiederherstellungsverlaufs beeinflussen. Natürlich wurden die endgültigen Entscheidungen auch vom Zeitpunkt, der Häufigkeit und der Dauer beeinflusst, über die bestimmte Merkmale erfasst werden sollten. Die Überwachungszeiträume variieren je nach Art der Wiederherstellungsmaßnahmen und Indikatoren. Da die Wiederherstellung von Ökosystemen jedoch ein langfristiges Unterfangen ist, bietet es erhebliche Vorteile, die Überwachung so auszugestalten, dass sie mit denselben Probenahmemethoden und Geräten auch in Zukunft fortgesetzt werden kann.
In den folgenden Abschnitten werden die Vorteile und weiteren Überlegungen im Zusammenhang mit den Erhebungstechniken beschrieben, die bei der Erstellung der Referenzmodelle für SUPERB angewendet wurden. Um ihre Breite zu veranschaulichen, wurden diese den zuvor in Abschnitt 1.2 beschriebenen Attributkategorien zugeordnet.
- Fehlen von Bedrohungen: Vorhandensein invasiver Arten bei Vegetationserhebungen oder Schädlinge von besonderer Bedeutung bei Insektenerhebungen.
- Körperliche Voraussetzungen: Bodengesundheit.
- Artenzusammensetzung: Mehrere Lebensgemeinschaften wurden ausgewählt, um Dynamiken auf verschiedenen Skalen abzubilden. Vegetation und Bodenpilze repräsentieren die Parzellenebene, fliegende Insekten die Bestandesebene und Vögel und Fledermäuse die Landschaftsebene.
- Strukturelle Vielfalt: Die Altersstruktur des Waldes wurde mithilfe traditioneller Methoden der Waldinventur sowie Totholz- und Vegetationserhebungen geschätzt. Weitere Schätzungen der Kronenstruktur wurden aus Drohnenbildern und Lidar-Daten abgeleitet.
- Ökosystemfunktion: Totholz steht in Zusammenhang mit verschiedenen Aspekten des Nährstoffkreislaufs und der Fruchtbarkeit; die Kohlenstoffspeicherung kann oberirdisch (Lidar) und unterirdisch (Bodenchemie) abgeschätzt werden; die Bodenstruktur beeinflusst die Infiltration; und das Potenzial für die Schädlingsbekämpfung hängt von der Nahrungsaufnahme der Fledermäuse ab.
- Externer Austausch: Standardisierte Kennzahlen zur Vernetzung mit anderen Wald- und naturnahen Lebensräumen können anhand von Satellitenbildern quantifiziert werden.
2.1 Wald- und Vegetationsaufnahmen
Ein standardisiertes Waldüberwachungssystem kombiniert Baumaltersstruktur, Unterholzvegetation und Totholzuntersuchungen, um die ökologische Erholung zu messen: Altersverteilungen zeigen die Sukzessionsdynamik, Unterholzflächen geben Aufschluss über die Lebensraumqualität und Totholzzählungen geben Aufschluss über die strukturelle Komplexität. Die Daten werden über Dauerflächen und Transekte nach europäischen Inventurprotokollen erhoben und anschließend mithilfe allometrischer Gleichungen (z. B. DBH in Biomasse) und Kennzahlen wie Grundfläche und Gini-Koeffizienten umgerechnet, um vergleichbare Indikatoren für die Bewertung der Wiederherstellung zu erstellen.
2.2 Bodengesundheit
Trotz ihrer entscheidenden Rolle wird die Bodengesundheit bei Sanierungsmaßnahmen oft vernachlässigt. Doch was macht gesunde Böden aus?
2.3 Umwelt-Metabarcoding
Ein ganzheitliches Rahmenwerk zur Biodiversitätsüberwachung für SUPERB verbindet ober- und unterirdische Untersuchungen – molekulares eDNA-Metabarcoding von Boden- und Arthropodenproben mit traditionellen Bewertungen von Pflanzen-, Pilz- und Tiergemeinschaften – um Veränderungen der Habitatkomplexität, Nährstoffzufuhr und trophischen Interaktionen über Regenerationsgradienten hinweg zu erfassen. Durch die Integration von Hochdurchsatz-DNA-Barcoding (z. B. Boden-eDNA, Malaise-Trap-Arthropoden) mit konventionellen ökologischen Indikatoren legt dieses Protokoll Referenztrajektorien für die Ökosystemerholung fest und ermöglicht ein adaptives Management.
2.4 Akustik
Ein passives akustisches Überwachungssystem nutzt automatisierte Rekorder und fortschrittliche Analyseverfahren, um Waldvogel- und Fledermauspopulationen – wichtige Indikatoren für Lebensraumqualität und Landschaftskonnektivität – durch die Erfassung umfangreicher Audiodaten zu verfolgen. Standardisierte Aufzeichnungsprotokolle optimieren den Sensoreinsatz und die Zeitplanung, während die Daten durch Klanglandschaftsanalysen, Clustering-Algorithmen oder maschinell lernende Klassifikatoren (z. B. BirdNET) verarbeitet werden, um das Vorkommen von Arten und Veränderungen in Populationen zu erkennen. Halbautomatische Arbeitsabläufe mit manueller Validierung gewährleisten zuverlässige Bewertungen der Renaturierungsergebnisse und der Arten mit Schutzpriorität.
2.5 Fernerkundung
Ein integriertes Fernerkundungskonzept kombiniert luft- und terrestrisches LiDAR mit hochauflösenden multispektralen Drohnen- und Satellitenbildern (Sentinel-2, Landsat-8), um skalierbare, wiederholbare Messungen der Waldstruktur, -zusammensetzung und -veränderung zu liefern. Durch die Stratifizierung der Flächenauswahl über verschiedene Renaturierungsmaßnahmen hinweg und die Anwendung einer rigorosen Vorverarbeitung (Punktwolkenfilterung, radiometrische Korrektur, Koregistrierung) liefert dieser Ansatz präzise Messwerte zu Kronenhöhe, Strukturvielfalt und Vegetationsgesundheit, um Renaturierungsverläufe im gesamten Landschaftsmaßstab zu bewerten und zu überwachen.
