Experimentelle Waldbewirtschaftungsformen zur Förderung struktureller Heterogenität – Satellitengestützte Waldstrukturindikatoren für das Biodiversitätsmonitoring
(2) Department of Animal Ecology and Tropical Biology, Biocenter, University of Würzburg
(3) Geobotany, Faculty of Biology, University of Freiburg
(4) Institute of Ecology, Leuphana University of Lüneburg
(5) Institute of General Ecology and Environmental Protection, TUD Dresden University of Technology
(6) Chair of Forest Entomology and Forest Protection, University of Freiburg
(7) Animal Population Ecology, Animal Ecology I, BayCEER, University of Bayreuth
(8) Ecology of Fungi, University of Bayreuth
(9) Silviculture and Forest Ecology of the Temperate Zones, University of Göttingen
(10) Spatial Structures and Digitization of Forests, University of Göttingen
(11) Field Station Fabrikschleichach, Chair of Conservation Biology and Forest Ecology, Biocenter, Julius-Maximilians-Universität Würzburg
(12) German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv)
(13) Institute of Biology, Leipzig University
(14) Bavarian Forest National Park
(15) Animal Ecology Group, BIOM, University of Bremen
(16) Bioduron.com
(17) Chair of Silviculture, TUD Dresden University of Technology
(18) Philipps Universität Marburg, Applied Ecology
(19) Hessian Agency for Nature Conservation, Environment and Geology, State Institute for the Protection of Birds
(20) Czech Academy of Sciences, Biology Centre, Institute of Entomology
(21) University of Würzburg, Institute of Geography and Geology, Department of Remote Sensing
Abstract
Mitteleuropäische Wälder verzeichnen seit mehreren Jahren eine überdurchschnittliche Baumsterblichkeit infolge aufeinanderfolgender Dürreperioden. Es wird von einer zunehmenden Häufigkeit und Intensität von Störungen berichtet, die zu mehr geplanten und ungeplanten Veränderungen der Waldstruktur führen. Um die künftige Waldgesundheit zu erhalten, sind neue forstwirtschaftliche Methoden erforderlich, die durch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen die Biodiversität und Multifunktionalität fördern. Die Steigerung der strukturellen Heterogenität von Wäldern gilt als eine Schlüsselmaßnahme zur Förderung der biologischen Vielfalt. Wir untersuchen experimentelle waldbauliche Maßnahmen – wie selektive Durchforstung und Lückenhieb zur Schaffung vielfältigerer Lichtverhältnisse sowie die Förderung von Totholzstrukturen (liegendes und stehendes Totholz, Habitatbäume) –, die in mitteleuropäischen Laubwäldern zur Erhöhung der strukturellen Heterogenität umgesetzt wurden. Dieses einzigartige, großflächige Experiment zur Waldmanipulation (234 Flächen in sechs deutschen Waldregionen) im Rahmen des interdisziplinären Projekts BETA-FOR zielt darauf ab, neue Erkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Waldstruktur und Biodiversität zu gewinnen, die einen direkten Bezug zur forstlichen Praxis aufweisen. In der vorliegenden Studie wurden Analysen auf der Basis von multi-sensor Fernerkundungsdaten durchgeführt, die sowohl in-situ-Daten (mobile und terrestrische Laserscans) als auch satellitengestützte Daten (Sentinel-1- und Sentinel-2-Zeitreihen) umfassten, um die durch die waldbaulichen Maßnahmen erhöhte strukturelle Heterogenität zu untersuchen. Zusätzlich wurden flächendeckende Waldstrukturdaten einbezogen, die mittels eines auf maschinellem Lernen basierenden Modellierungsverfahrens unter Kombination von GEDI-, Sentinel-1- und Sentinel-2-Daten generiert worden waren. Wir stellten starke Korrelationen zwischen den in-situ-Daten und den satellitengestützten Daten zur Waldstruktur fest. Dieses Ergebnis unterstreicht das Potenzial räumlich-zeitlich kontinuierlicher Waldstrukturindikatoren aus satellitengestützten Sensoren, die lokalen Messungen der Waldstruktur (von in-situ-Plattformen) zu ergänzen. Darüber hinaus wurden Biodiversitätsdaten verschiedener Artengruppen (taxonomische Vielfalt von Fledermäusen, Vögeln, Schnecken, Schwebfliegen, Nachtfaltern, Spinnen, niederige Vegetation und Baumarten) analysiert, um die Beziehungen zwischen Waldstruktur und biologischer Vielfalt zu untersuchen. Dabei wurden Zusammenhänge zwischen der taxonomischen Vielfalt von Vögeln, Schnecken, Schwebfliegen, niederiger Vegetation sowie Baumarten und den satellitengestützten Waldstrukturindikatoren festgestellt. Unsere Ergebnisse belegen das Potenzial Fernerkundung für das Monitoring von Waldstruktur und Biodiversität. Somit bestätigt unsere Studie die Eignung satellitengestützter Waldstrukturindikatoren zur Überwachung der Waldstrukturdynamik im Kontext neuartiger, die strukturelle Heterogenität fördernder Bewirtschaftungsmaßnahmen.
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