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B1) Epiphyten & Mikrohabitatsdiversität

Epiphyten und Mikrohabitatdiversität und -funktion auf Habitatbäumen

Albert Reif 1Markus Hauck 1 (seit 1.7.2019) & Stefanie Gärtner 2
DoktorandInnen: Diane Stevenson (seit 2016) & Dina Emrich (seit 2019)

1 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Fakultät Umwelt & natürliche Ressourcen, Institut für Forstwissenschaften,
Professur für Standortskunde und Vegetationskunde

Hintergrund

Epiphytische Flechten und Bryophyten reagieren empfindlicher auf Veränderungen der Standorteigenschaften des Waldes als Gefäßpflanzen. Dies bezieht sich sowohl auf natürliche Schwankungen der Standorteigenschaften im Laufe des Alterungsprozesses des Waldes und die Dynamik von Störungen (1) als auch auf die Auswirkungen anthropogener Störungen, einschließlich der Auswirkungen von Waldbewirtschaftung oder Luftschadstoffen (2, 3). Ein wesentlicher Grund für die hohe Reaktionsfähigkeit der Artenvielfalt und Artenzusammensetzung von epiphytischen Flechten und Bryophyten auf Veränderungen in der Waldstruktur und in der Waldbewirtschaftung ist ihre direkte Abhängigkeit von Bäumen und Totholz, während die Vegetation des Waldbodens nur indirekt durch Veränderungen im Mikroklima und Bodeneigenschaften beeinflusst wird. Epiphytische Flechten und Bryophyten sind infolge von Ausbreitungsbeschränkungen (4) und Randeffekten (5) auch stark von der Waldfragmentierung und der Störung der Habitatkontinuität beeinträchtigt. Alte Bäume mit großem Durchmesser und Totholz sind meist besonders reich an Epiphytenarten, da sie besondere Mikrohabitate und eine lange Lebensraumkontinuität bieten.

 

Fragestellungen und Hypothesen

Die Rolle der Habitatbäume (definiert als Bäume eines Alters und Durchmessers die klar über dem des durchschnittlichen Bestandes ist) in der Erhaltung der gesamten Epiphytendiversität der Wälder wird quantifiziert durch eine vergleichende Studie der Habitatbäume und `Durchschnittsbäume`, welche den typischen Baumdurchmesser und Baumart repräsentieren. Unter Verwendung aller 135 Untersuchungsflächen werden wir uns mit den Fragen beschäftigen, wie sich Habitatbäume in ihrer epiphytischen Flechten- und Bryophytenvielfalt von den verbleibenden Waldbeständen unterscheiden mit Blick auf die Variation (1) der Baumart des Habitatbaums, 2) der Hauptbaumart des Bestands, (3) des Durchmessers und der Mikrohabitatsmerkmale des Habitatbaums und (4) Konnektivität des Waldes. Wir werden weiter analysieren, wie diese Faktoren mit Höhe, Hangausrichtung und Baumartenreichtum interagieren.

Unsere wichtigsten Hypothesen sind:

(1) Habitatbäume sind generell reicher an epiphytischen Flechten und Bryophyten als die durchschnittlichen Bäume eines Bestands, sowohl hinsichtlich ihres Artenreichtums auf einer Untersuchungsfläche (α-Diversity) als auch dem Unterschied in ihrem Artenreichtum zwischen den Untersuchungsflächen (β-Diversity).

(2) Der Artenreichtum an epiphytische Flechten und Bryophyten von Habitatbäumen hängt stark von der jeweiligen Baumart ab.

(3) Die Baumartzusammensetzung des umgebenden Baumbestandes übt einen signifikanten Einfluss auf die Epiphytenvielfalt des Habitatbaumes aus.

(4) Laubbaumhabitatbäume in Waldbeständen, die von Nadelwäldern dominiert werden, tragen überproportional zur Epiphytenvielfalt des Gesamtbestandss bei.

(5) Eine hohe Konnektivität des Waldes hat einen positiven Einfluss auf die Epiphytenvielfalt der Habitatbäume.

(6) Die Zunahme der epiphytischen Flechten- und Bryophytenvielfalt mit zunehmender Höhe ist bei Nadelbäumen größer als bei Laubbäumen.

 

Ansatz, Methoden und Verknüpfungen

Basierend auf den Bestandsstrukturdaten von A2 werden auf jeder Testfläche die 5 Habitatbäume mit dem höchsten Durchmesser auf Brusthöhe (BHD) ausgewählt. Diese Bäume werden mit 5 "durchschnittlichen" Bäumen verglichen, welche die häufigste Baumart der Testfläche repräsentieren, einen vergleichbaren BHD Wert (± 15%) haben und in der Nähe der ausgewählten Habitatbäume stehen. In Übereinstimmung mit vielen anderen Studien unserer Gruppe (z.B. Referenzen (1-5)) werden alle epiphytischen Flechten und Bryophyten auf einer Stammhöhe von 0-2 m über dem Boden erfasst und ihre Deckung wird in Prozentklassen geschätzt. Die Begrenzung der Vegetationserfassung auf die unteren 2 m des Stammes, die vom Boden aus leicht zugänglich sind, ist notwendig, um die hohe Anzahl der zu beprobenden Bäumen bewältigen zu können. Basierend auf unserer bisherigen Arbeit in urzeitlichen Fagus sylvatica Wäldern gehen wir davon aus, dass diese Einschränkung zu einer Unterschätzung des gesamten Epiphyten und Bryophyten Artenreichtum der Testfläche von 10% führen wird (6). Bei Flechten, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Ökologie (d. h. ein niedrigerer Feuchtigkeitsbedarf der meisten Arten), weniger an die Baumbasis gebunden sind als Bryophyten, wird die Unterschätzung höher sein (6). Dennoch werden die generellen Diversitätsmuster durch die Beschränkung der Vegetationsprobenentnahme auf die untersten 2 m des Stammes wenig beeinflusst. Lichtmikroskopie und Dünnschichtchromatographie werden zur Identifikation der Arten eingesetzt.

Die Ergebnisse werden mit den anderen Arbeitspaketen der Biodiversität (B2-B6) verknüpft, um Muster der Diversität über verschiedene Organismengruppen hinweg zu analysieren. Wir werden eng mit A1 und A2 zusammenarbeiten, um ihre Bestandsstrukturdaten in unsere Analysen zu integrieren. Unsere Ergebnisse (zusammen mit anderen Daten der Biodiversität) können außerdem als Grundlage für die Analyse in den C- und D-Modulen verwendet werden, indem zum Beispiel die Wahrnehmungen der Stakeholder überprüft werden, die in C2 befragt werden.

 

Ergebnisse

25 Buchenbäume (Fagus sylvatica) auf 25 Untersuchungsflächen wurden in der submontanen Zone des Schwarzwaldes bereits detailliert inventarisiert. Jede dieser Buchenbäume wurde auf alle Mikrohabitat geprüft. Es wurden dabei bis heute über 170 Epiphytenarten erfasst: 76 Bryophyten und über 100 Flechten. Von diesen wurden 9 Arten der Roten Liste (für Deutschland) erfasst: Ulota coarctata (RL.2), Orthotrichum rogeri (RL2), Orthotrichum scanicum (RL.0), immer noch als "ausgestorben" aufgeführt, wurde kürzlich jedoch an verschiedenen Orten gefunden), Fuscidea cyathoides (RL.3), Parmotrema arnoldii (RL.1), Thelotrema lepadinum (RL.2), Phaeophyscia endophoenicea (V), Melanohalea exasperata (RL.2), Rinodina sophodes (RL.1). Von diesen sind Orthotrichum scanicum und Orthotrichum rogeri geschützte geschützte Arten. Eine in Deutschland neue Flechtenart wurde ebenfalls gefunden: Loxospora cristinae. Verglichen mit dem unteren Baumstamm (bis zu 2 m) umfassen die Baumkronen eine größere Artenvielfalt und die größte Anzahl seltener Epiphytenarten. Kein einzelnes Mikrohabitat wurde als von größerer Bedeutung für die epiphytische Diversität erachtet, obwohl die Mikrohabitate in der Krone eine größere Artenvielfalt enthalten als die des unteren Stammes. Die maximale Anzahl von Arten pro Mikrohabitat beträgt 14, das Minimum 1 und der Durchschnitt 5.

 

Doktorarbeitsprojekt der zweiten Gruppe: Auswirkungen der Waldvernetzung auf Landschaftsebene und Waldstruktur auf Parzellenebene auf die Vielfalt epiphytischer Flechten und Bryophyten.

(Beginn 1. Juli 2019) Mit dem aktuellen Projekt können wir den Beitrag der Habitatbäume zur Erhaltung von epiphytischen Flechten und Bryophyten in bewirtschafteten gemäßigten Wäldern quantifizieren. Das Versuchsdesign ermöglicht die Beantwortung mehrerer Schlüsselfragen, die für den Naturschutz und die Waldbewirtschaftung von großer Bedeutung sind. Mit der multivariaten Datenanalyse können wir bspw. beantworten, ob Habitatbäume die Epiphytenvielfalt des gesamten Waldes signifikant erhöhen können, ob es darauf ankommt, dass der Habitatbaum zu derselben Baumart gehört als die der umgebenden Bestandsbäume, ob bestimmte Baumarten mit höherer Priorität als andere als Habitatbäume ausgewählt werden sollten und ob die Vernetzung der Wälder einen signifikanten Einfluss auf die Erfolgsaussichten ausübt, die Epiphytenvielfalt zu erhalten, indem die Habitatbäume von der Ernte verschont bleiben.

 

Perspektiven

Nachdem im aktuellen Projekt mit lebenden Habitatbäumen gearbeitet wird, wird B1 sich in Zukunft auf die Bedeutung von aufrecht stehendem und am Boden liegendem Totholz für den gesamten Artenpool von Flechten und Bryophyten im untersuchten Waldbestand und damit in Bezug auf Waldvernetzung, strukturelle Vielfalt sowie Baumartendiversität, Baumart und Höhe über dem Meeresspiegel konzentrieren. Neben Biodiversitätsanalysen planen wir, Analysen der Veränderungen der Verfügbarkeit von Nährstoffen von Totholz in verschiedener Zerfallsstadien und im umgebenden Boden zu integrieren.