Damaged Trees Caused by Selective Thinning in Two Tropical Mountain Rain Forest Types in Southern Ecuador

The proportion of damaged trees and the type caused by the selective thinning can have serious impacts on the ecological and economic sustainability of forests. So far, the damage caused by thinning operations in montane tropical forests is unknown. In this study, we try to quantify the damages caused by selective thinning in two types of humid montane forests in southern Ecuador. For this, we installed 52 permanent plots of 50 m x 50 m in two force types. In the valley forest (VF), we extracted an average basal area of 2.75 m² ha–1, in the ridge forest (RF) an average basal area of 0.8 m² ha–1 was extracted. For each felled tree, we counted and categorized the damage separated by large (>20cm DBH) and small ( 20 cm. The extracted basal area significantly influences the proportion of (TD) trees with DBH < 20 cm. In general, the proportion of temporarily damaged (TD) trees is greater than the proportion of permanently damaged (PD) trees in both types of forest. Considering only the heavily damaged trees we can conclude that the damage in total is acceptable

Compositional diversity of rehabilitated tropical lands supports multiple ecosystem services and buffers uncertainties

High landscape diversity is assumed to increase the number and level of ecosystem services. However, the interactions between ecosystem service provision, disturbance and landscape composition are poorly understood. Here we present a novel approach to include uncertainty in the optimization of land allocation for improving the provision of multiple ecosystem services. We refer to the rehabilitation of abandoned agricultural lands in Ecuador including two types of both afforestation and pasture rehabilitation, together with a succession option. Our results show that high compositional landscape diversity supports multiple ecosystem services (multifunction effect). This implicitly provides a buffer against uncertainty. Our work shows that active integration of uncertainty is only important when optimizing single or highly correlated ecosystem services and that the multifunction effect on landscape diversity is stronger than the uncertainty effect. This is an important insight to support a land-use planning based on ecosystem services

Compositional diversity of rehabilitated tropical lands supports multiple ecosystem services and buffers uncertainties

High landscape diversity is assumed to increase the number and level of ecosystem services. However, the interactions between ecosystem service provision, disturbance and landscape composition are poorly understood. Here we present a novel approach to include uncertainty in the optimization of land allocation for improving the provision of multiple ecosystem services. We refer to the rehabilitation of abandoned agricultural lands in Ecuador including two types of both afforestation and pasture rehabilitation, together with a succession option. Our results show that high compositional landscape diversity supports multiple ecosystem services (multifunction effect). This implicitly provides a buffer against uncertainty. Our work shows that active integration of uncertainty is only important when optimizing single or highly correlated ecosystem services and that the multifunction effect on landscape diversity is stronger than the uncertainty effect. This is an important insight to support a land-use planning based on ecosystem services

Accounting for multiple ecosystem services in a simulation of land‐use decisions: Does it reduce tropical deforestation?

Conversion of tropical forests is among the primary causes of global environmental change. The loss of their important environmental services has prompted calls to integrate ecosystem services (ES) in addition to socio-economic objectives in decisionmaking. To test the effect of accounting for both ES and socio-economic objectives in land-use decisions, we develop a new dynamic approach to model deforestation scenarios for tropical mountain forests. We integrate multi-objective optimization of land allocation with an innovative approach to consider uncertainty spaces for each objective. These uncertainty spaces account for potential variability among decisionmakers, who may have different expectations about the future. When optimizing only socio-economic objectives, the model continues the past trend in deforestation (1975–2015) in the projected land-use allocation (2015–2070). Based on indicators for biomass production, carbon storage, climate and water regulation, and soil quality, we show that considering multiple ES in addition to the socio-economic objectives has heterogeneous effects on land-use allocation. It saves some natural forest if the natural forest share is below 38%, and can stop deforestation once the natural forest share drops below 10%. For landscapes with high shares of forest (38%–80% in our study), accounting for multiple ES under high uncertainty of their indicators may, however, accelerate deforestation. For such multifunctional landscapes, two main effects prevail: (a) accelerated expansion of diversified non-natural areas to elevate the levels of the indicators and (b) increased landscape diversification to maintain multiple ES, reducing the proportion of natural forest. Only when accounting for vascular plant species richness as an explicit objective in the optimization, deforestation was consistently reduced. Aiming for multifunctional landscapes may therefore conflict with the aim of reducing deforestation, which we can quantify here for the first time. Our findings are relevant for identifying types of landscapes where this conflict may arise and to better align respective policies

Sustainable and resource efficient intensivation of crop production – Perspectives of agro-ecosystem researchPolicy paper of the DFG Senate Commission on Agroecosystem Research

Mit dem vorliegenden Grundsatzpapier zeigt die Senatskommission für Agrarökosystemforschung Perspektiven für die Grundlagenforschung zur nachhaltigen Erhöhung der Kulturpflanzenproduktion auf.Agrarsysteme stehen im Spannungsfeld zwischen steigendem Bedarf an landwirtschaftlichen Produkten, der Verknappung der Ressourcen, dem Verlust der Biodiversität und dem Klimawandel. Die für das Jahr 2050 prognostizierte notwendige Ertragssteigerung zur Sicherstellung des Bedarfs an Nahrungsmitteln kann, ohne die Belastbarkeitsgrenzen ökologischer Systeme zu überschreiten, nur durch wissenschaftlichen Fortschritt bewältigt werden (Abb. 1), der eine nachhaltige und ressourcen­effiziente Steigerung der Agrarproduktion ermöglicht (FAO, 2011; Dobermann und Nelson, 2013). Die nachhaltige Intensivierung stellt die Agrarwissenschaften vor neue Aufgaben, die weit über ihre klassischen Grenzen hinausgehen.Die Senatskommission plädiert daher für eine Erweiterung der agrarwissenschaftlichen Perspektive. Die meist auf einzelne Feldfrüchte bezogene Bewertung der Rela­tion zwischen Input und Ertrag muss ergänzt werden um die Optionen, die sich aus der räumlichen und zeitlichen Diversifikation der Produktionssysteme unter Einbeziehung der standörtlichen Eigenschaften, des Landschaftskontextes sowie des Klimawandels ergeben. Um Ökosystemleistungen einzubeziehen, müssen Produktionsstrategien entwickelt werden, die sich auf ganze Landschaften und Regionen richten und auch entsprechende sozio­öko­no­mische und agrarpolitische Rahmenbedingungen berücksichtigen.Vor diesem Hintergrund schlägt die Senatskommission drei interdisziplinäre Forschungsschwerpunkte zur ressourceneffizienten Erhöhung der Flächenproduktivität vor:(1) Ausnutzung des Potentials von Kulturpflanzen zur umweltschonenden Ertragssteigerung im Kontext öko­systemarer Bedingungen.(2) Nachhaltige Steigerung der Pflanzenproduktion im Landschaftskontext.(3) Ökonomische, gesellschaftliche und politische Dimensionen der Ertragssteigerung von Kulturpflanzen. DOI: 10.5073/JfK.2014.07.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2014.07.01With its policy paper the Senate Commission on Agro-ecosystem Research of the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) summarizes potential benefits of basic research for the sustainable intensification of crop production. Agro-ecosystems critically contribute to fulfilling the need for increasing food and fiber production, diminishing resource depletion as well as counteracting biodiversity loss and climate change. Yield demands that are needed to ensure the food supply predicted for the year 2050 can only be achieved by scientific progress that allows the intensive yet environmentally friendly production of plant biomass (Figure 1), (FAO, 2011; Dobermann und Nelson, 2013; Ray et al., 2013). Sustainable intensification requires a scientific realignment that allows for broadening the scope of agricultural research. The productivity of farming systems should be evaluated with regard to their efficiency (input-output relation). In addition, the spatial and temporal variability of these systems must be considered by addressing local conditions, the landscape context and climate change. With respect to ecosystem services, new production strategies must be developed that take all aspects of landscape and regional complexity as well as socio-economic conditions and agricultural policy into account.Against this background, the Senate Commission on Agro-ecosystem Research proposes three priority areas of interdisciplinary research on resource efficient intensification of crop production:(1) Exploiting the biological potential of the individual crop plants for an environmentally friendly intensification in an ecosystem approach(2) Exploring sustainable intensification of crop production within a landscape context(3) Taking full account of the economic, social and political dimensions of sustainable intensification of crop production DOI: 10.5073/JfK.2014.07.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2014.07.0

Late successional stage dynamics in natural Oriental beech (Fagus orientalis Lipsky) stands in northern Iran (Case study: Gorazbon district of Kheiroud-Kenar experimental forest)

To study the beech stand dynamics followed by the definition of developmental phases in natural mixed beech stands, three sample plots, each covering 25 ha, were inventoried in undisturbed natural mixed beech (Fagus oreintalis Lipsky) stands in Kheiroud-Kenar experimental forest in the north of Iran. The plots were subdivided into 25 one-hectare subplots. Within each mail plot, the subplots were numbered from 1 to 25, within which a number of stand parameters including diameter, canopy gaps properties, natural regeneration and dead trees were recorded. In terms of late successional stage, three stages and eight phases were recognized. According to those, development of beech stands occur in three main stages including early, middle and late characterized by volume growing up, volume accumulations and volume transition terms. Various phases within those stages were recognized. The Growing up stage embraces gap forming, understory initiation and regeneration phases. As for the volume accumulations stage, volume stability, lightning and stem exclusion phases were recognized. Subsequently, the decline stage includes gap making, old growth and volume degradation phases. Some of those phases could be subdivided into small-scale cycles e.g. pre or late volume stability. Furthermore, the intermediate stage includes mixed phases which are mainly created by small-scale and frequent disturbances. The F. orientalis stand were covered to a major extent by phases of stem exclusion, volume stability and understory initiation. In other words, the beech stands are currently in the middle stage of development. Here, we attempted to prepare quantitative characteristics of each of the recognized phases. Finally we illustrated the developmental pattern of beech stands as well as related silvicultural pathways. Dynamics of oriental beech stands begin by formation small-sized gaps (often created by the fall of a single gap maker tree). This fact shows that the single tree selection method is a near-to--nature method within this area. Our findings emphasize that silvicultural methods and related treatments must be regulated based on stand developmental phases. This can lead to decrease the intensity of human intervention and to choose the most appropriate, timely treatments e.g. tree marking

Early Growth Response of Nine Timber Species to Release in a Tropical Mountain Forest of Southern Ecuador

Research Highlights: This study determined that treatment &ldquo;release from competitors&rdquo; causes different reactions in selected timber species respective to diametrical growth, in which the initial size of the tree (diametric class) is important. Also, the growth habit and phenological traits (defoliation) of the species must be considered, which may have an influence on growth after release. Background and Objectives: The objective of the study was to analyze the diametric growth of nine timber species after their release to answer the following questions: (i) Can the diametric growth of the selected timber species be increased by release? (ii) Does the release cause different responses among the tree species? (iii) Are other factors important, such as the initial diameter at breast height (DBH) or the general climate conditions? Materials and Methods: Four-hundred and eighty-eight trees belonging to nine timber species were selected and monitored over a three-year period. Release was applied to 197 trees, whereas 251 trees served as control trees to evaluate the response of diametrical growth. To determine the response of the trees, a linear mixed model (GLMM, R package: LMER4) was used, which was adjusted by a one-way ANOVA test. Results: All species showed a similar annual cycle respective to diametric increases, which is due to the per-humid climate in the area. Precipitation is secondary for the diametric growth because sufficient rainfall occurs throughout year. What is more important, however, are variations in temperature. However, the species responded differently to release. This is because the initial DBH and growth habit are more important factors. Therefore, the species could be classified into three specific groups: Positive, negative and no response to release. Conclusions: Species which prefer open sites responded positively to release, while shade tolerant species and species with pronounced phenological traits responded negatively. The initial DBH was also an important factor for diametric increases. This is because trees of class I (20 cm to 30 cm DBH) responded positively to the treatment, whereas for bigger or older individuals, the differences decreased or became negative

Neue dynamische Prozesse im Auenwald – Monitoring der Auenrenaturierung an der Donau zwischen Neuburg und Ingolstadt

Wie viele Flüsse in Deutschland wurde auch die Donau stark durch den Men-schen verändert. Durch Begradigung, Eindeichung und Aufstau zur Wasserkraft-nutzung wurde die longitudinale und laterale Konnektivität von Fluss und Aue unterbrochen. Dennoch konnte zwischen Neuburg a.d. Donau und Ingolstadt einer der größten zusammenhängenden Auenwaldbereiche Deutschlands erhalten werden. Besonders seit dem Staustufenbau in den 1970er Jahren traten allerdings erhebliche Veränderungen in der Artenzusammensetzung auf, so dass vom Frei-staat Bayern das Projekt zur „Dynamisierung der Donauauen zwischen Neuburg und Ingolstadt“ beschlossen und ab 2005 schrittweise vom Wasserwirtschafts-amt Ingolstadt umgesetzt wurde. Oberstes Ziel war eine Erhöhung der hydrologi-schen Dynamik im Auenwald, wodurch auentypische Prozesse wieder verstärkt und/oder in Gang gesetzt und entsprechende Arten und Habitate gefördert werden sollten. Nach der baulichen Fertigstellung wurden im Jahr 2010 die folgenden drei Maßnahmen gestartet: • Neuer Auenbach (Ottheinrichbach) mit variablem Abfluss, gleichzeitig Umge-hungsgewässer der Staustufe Bergheim; • Ökologische Flutungen während mittlerer Hochwässer der Donau; • Grundwasserabsenkung zu Niedrigwasserzeiten der Donau. Bereits 2009 wurde durch das Bundesamt für Naturschutz mit Mitteln des Bun-desministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit ein Erpro-bungs- und Entwicklungsvorhaben eingerichtet, welches mit seinem Hauptvorha-ben die Grundwasserabsenkung umsetzte. Das dazugehörende Begleitvorhaben erarbeitete die hier vorgestellten Untersuchungen: Das „Monitoring auenökologi-scher Prozesse und Steuerung von Dynamisierungsmaßnahmen“, ist unter dem Akronym MONDAU (Monitoring Donauauen) bekannt und sollte überprüfen und erfassen, ob die Wasserstände im Projektgebiet dynamisiert wurden, auentypische Sedimentations- und Erosi-onsprozesse ablaufen, die noch vorhandenen auenty-pischen Habitate und Arten revitalisiert werden und/oder neue Lebensräume ent-stehen, in denen sich Zielarten ausbreiten oder neu ansiedeln können. Dabei konnten zunächst die Ausgangsdaten (baseline) vor dem Start der Maßnahmen erfasst werden, anschließend folgte in vier Jahren eine Intensiv-Monitoringphase. Unter der Leitung des Aueninstituts Neuburg wurde von 2009 bis 2014 ein For-schungsverbundprojekt mit einem interdisziplinären Team aus acht Teilprojekten durchgeführt, bei dem abiotische und biotischen Parameter untersucht wurden. Dabei wurden alle vorkommenden Lebensraumtypen vom Fließgewässer bis zur Hartholzaue und zu Brennenstandorten untersucht. Prinzipiell wurden dabei zwei räumliche Schwerpunkte festgelegt: zum einen das lineare, neue Umgehungsge-wässer Ottheinrichbach mit seinen Uferbereichen, zum anderen die flächenhaft ausgebildete Donauaue. Als abiotische Faktoren sind Parameter aus den Bereichen fluviale Morphody-namik, Bodenfeuchte und Grundwasser für die Dynamisierung von besonderer Bedeutung. Die Untersuchungsergebnisse hierzu zeigen, wie sehr die Prozesse, welche die Entwicklung der Donauauen maßgeblich mit beeinflussen, von der Steuerung der Wassermenge abhängen. Die Daten, Analysen und Schlussfolge-rungen sind als Grundlage für die in den anderen Kapiteln vorgenommen Aus-wertungen zu sehen. Der Ottheinrichbach und die Maßnahme der Ökologischen Flutung lassen den Grundwasserspiegel in der direkten Umgebung des Baches steigen und stärker schwanken als zuvor, je nach Ausleitungsmenge werden ver-schiedene Wasserkörper aktiv. Seit der Existenz des Ottheinrichbaches sind einige Standorte im Auenwald dauerhaft überschwemmt und die Vernetzung mit der Aue konnte über die Anbindungen an die Donau wieder hergestellt werden. An-dere Flächen werden nur bei höheren Ausleitungsmengen oder einer Ökologi-schen Flutung überflutet oder überstaut. Bei einer Ökologischen Flutung füllen sich Senken mit Grund- oder Bachwasser. Allerdings führt dieser Wasserstands-anstieg nicht zu einer weitläufigen Überflutungsfläche. Die Auswirkungen der Ökologischen Flutungen hinsichtlich der Überschwemmungsfläche bleiben hinter der Prognose zurück. Eine entscheidende Rolle für die Funktionsfähigkeit des Auenökosystems spielen schwankende Wasserstände, die über das Grundwasser an den Boden weitergegeben und die Voraussetzung für die Ausbildung einer auentypischen Vegetation sind. Mit den im Projektgebiet vorhandenen Grundwas-ser- und Bodenfeuchtemessstellen wurden die Veränderungen und Schwankun-gen im Bereich des Grundwassers und des Wassergehalts im Boden erfasst. Über die Kombination von unterschiedlichen Methoden konnte die eigendynamische Entwicklung des Ottheinrichbaches dokumentiert werden. An einem Standort konnte eine Seitenerosion von über 12 m in zweieinhalb Jahren festgestellt wer-den. Andere Fließgewässerstecken zeigten relativ stabile, weniger dynamische Verhältnisse. Unter den gegenwärtigen Rahmenbedingungen entwickelt sich die Sekundäraue des Ottheinrichbaches innerhalb der Donauauen. In dieser wird die Voraussetzung zur Ansiedlung von auentypischen Pflanzen und Tieren geschaf-fen, da die wesentlichen hydromorphologischen Funktionen erfüllt werden. Ob die Ökologischen Flutungen längerfristig für eine ausreichende Störung sorgen können, um eine weitgehend natürliche Morphodynamik zu erhalten, konnte noch nicht beantwortet werden. Die wichtigste Voraussetzung für ein lebendiges Gewässer mit vielfältigen Funktionen wurde aber geschaffen: Es gibt Raum für eine eigendynamische Fließgewässerentwicklung. Die Kombination der drei im Projektgebiet implementierten Maßnahmen führt zu mehr Dynamik, als wenn nur eine Maßnahme allein wirksam wäre. Die Veränderung der Wasser- und Ufervegetation wurde untersucht, um den Einfluss des Ottheinrichbaches und der Ökologischen Flutungen auf diese Berei-che zu analysieren. Dazu wurde das Gewässer anhand des ursprünglichen Was-serhaushaltes in sechs Abschnitte eingeteilt, welche drei unterschiedliche Aus-gangssituationen repräsentierten. Vor der Wassereinleitung wurde die Zusammen-setzung der Samenbank untersucht, um das Potenzial für die Wiederansiedlung auentypischer Pflanzenarten zu ermitteln. Drei Jahre nach Maßnahmenbeginn war in allen untersuchten Abschnitten eine positive Entwicklung hinsichtlich der Ziele des Dynamisierungsprojektes zu verzeichnen. Insgesamt stiegen die Artenzahlen an, wobei vor allem Zielarten der Fließgewässer und der Wechselwasserzone ge-fördert wurden, darunter viele Arten der Roten Liste Bayerns. In den ehemals trockenen Altarmen fiel der Artenanstieg am größten aus. In den schon vor der Wassereinleitung wechselfeuchten Abschnitten waren Zielarten sowohl in der aktuellen Vegetation als auch in der Samenbank bereits vorhanden, so dass sie sich leicht weiter ausbreiten konnten. In den Abschnitten mit großen Altwassern kam es zwar im ersten Jahr nach der Wassereinleitung zu einem Artenrückgang, da typische Vertreter der Stillgewässervegetation ausfielen. Bis zum Ende des Monitorings stieg die Artenzahl dann aber durch die Ausbreitung auentypischer Zielarten wieder an. Zu dieser positiven Entwicklung trug auch das 10-jährliche Hochwasser im Juni 2013 bei. Die Ergebnisse zeigen, dass der negative Trend der Vegetationsentwicklung nach Eindeichung und Staustufenbau zumindest im di-rekten Einflussbereich des Umgehungsgewässers gestoppt und umgekehrt werden konnte. Es ist aber notwendig, die Wasserstandsschwankungen vor allem in den Extrembereichen zu fördern und die mechanischen Störungen zu verstärken. Bei der Untersuchung der Waldvegetation konnte festgestellt werden, dass vor Beginn der Dynamisierung bergahornreiche Auenfolgegesellschaften und eschen-reiche Hartholzauen unterschiedlichen Wasserhaushalts dominierten. Eine Ent-wicklung hin zu überflutungsintoleranten Waldgesellschaften hatte somit stattge-funden. Nach Maßnahmenbeginn sind die stärksten Veränderungen an Standorten nachzuweisen, die periodisch durch den Ottheinrichbach und während der Öko-logischen Flutungen überflutet werden. Hier fand ein Artenwechsel statt und neue auentypische Arten haben sich schnell etabliert. Dabei konnten sich insbesondere Arten, die wechselnde Wasserstände bzw. Störung anzeigen, aber auch typische Röhrichtarten bevorzugt ansiedeln. In weiten Teilen des Untersuchungsgebiets sind jedoch nur geringe Veränderungen nachzuweisen. Flächen, die bisher nicht direkt von den Maßnahmen betroffen sind, zeigen aktuell keine Reaktion auf die geänderten hydrologischen Bedingungen an. Insbesondere die Effekte der Ökolo-gischen Flutungen auf die Waldvegetation sind als schwach einzustufen. Ein na-türliches Hochwasser (HQ10), welches im Juni 2013 den Auenwald flächig über-flutete, konnte die Vegetationsdecke weitaus deutlicher stören. Allerdings zeigt eine Modellierung der Ellenberg-Feuchtezahl, dass durch den Grundwasseranstieg im Projektgebiet mit einem flächigen Anstieg der Feuchte zu rechnen ist. Es ist daher davon auszugehen, dass die Waldvegetation in der gesamten Aue zeitver-zögert auf die getroffenen Maßnahmen reagieren wird. Aspekte der Waldbaumartenentwicklung wurden betrachtet, um Aussagen zur Vitalität, Verjüngung und dem Dickenwachstum treffen zu können. Ab den Jah-ren 1967 bis 1970 veränderte sich durch den Bau der Staustufe Bergheim die Grundwasserdynamik im angrenzenden Auenwald. Die Veränderung wirkte sich negativ auf den Baumbestand aus. Das Dickenwachstum von Stieleiche, Berg-ahorn und Esche ging deutlich zurück. Die Auswertungen zeigten in den 10 Jah-ren nach dem Staustufenbau einen Zuwachsrückgang bei allen genannten Baum-arten. Außerhalb des Einflussbereichs der Staustufe stiegen dagegen in der glei-chen Zeit die Zuwächse leicht. Die Verjüngungssituation von 2009 bis 2014 war auf allen Standorten sehr gut, die Stieleiche konnte sich aber nicht etablieren. Die Intensität der bisher durchgeführten Ökologischen Flutungen erzeugte keine Re-aktion bei der Baumvitalität, auch da die Flächen größtenteils gar nicht geflutet wurden. Die anfälligen Sämlinge und Jungpflanzen überstanden jedoch auch die kurzen Überstauungen durch das Hochwasser des Jahres 2013. Zur Wirkung der Dynamisierungsmaßnahme auf die Baumvegetation können zum momentanen Zeitpunkt noch keine definitiven Aussagen getroffen werden. Mit der Anbindung des Ottheinrichbaches an die Donau war eine erhebliche Ver-änderung der Biodiversität der Fische im Gebiet zu erwarten, die von Teilpro-jekt VIII untersucht wurde. Durch die Inbetriebnahme des Ottheinrichbaches hat sich der aquatische Lebensraum insbesondere für die Fließgewässerarten stark vergrößert und erheblich verbessert. Dementsprechend erfolgte eine sehr schnelle Besiedelung mit Fischen, welche mit einem starken Anstieg der Arten- und Indi-viduenzahlen einherging. Insbesondere rheophile Spezialisten kamen mit hoher Stetigkeit in den Fließgewässerstrecken vor. Die Auswirkungen der untersuchten Ökologischen Flutungen auf die abiotische Habitatqualität und die Fischartenzu-sammensetzung waren nur kurzfristig und von geringer Intensität. Das natürliche Hochwasserereignis (HQ10) hatte eine wesentlich höhere Störintensität mit größe-rem Einfluss auf die Totholz- und Substratdynamik sowie die Fischartenzusam-mensetzung. Um nachhaltige Effekte erzielen zu können, ist sowohl die Flu-tungsdauer als auch die Abflussmenge der Ökologischen Flutungen deutlich zu erhöhen. Durch die Vernetzung mit der Donau und den übrigen aquatischen Ha-bitaten ist ein vielfältiger Lebensraumkomplex sowohl für stagnophile und indif-ferente als auch für rheophile Fische entstanden. Die Besiedelungsgeschwindig-keit hängt sehr stark von der betrachteten Fischart und dem Habitattyp ab. Durch einen dynamischen Abfluss mit natürlicher Stoffdynamik werden z.B. wichtige Schlüsselhabitate für den Lebenszyklus, wie Reproduktions- und Juvenilhabitate, immer wieder neu und funktional gestaltet. Die Donau scheint in unmittelbarer Umgebung als Lieferbiotop ausgeschöpft zu sein. Für eine weitere Besiedelung des Ottheinrichbaches müssen andere Maßnahmen zur Erschließung neuer Lie-ferbiotope (Durchgängigkeit der Staustufe Ingolstadt) und/oder ein Initialbesatz mit den entsprechenden Arten durchgeführt werden. Bei der Terrestrischen Fauna wurden Mollusken, Arthropoden und Vögel beo-bachtet. Auf allen betrachteten Raumebenen (vom Mikrohabitat bis zur Land-schaftsebene) und Straten (Arthropoden: Boden-, Stamm-/Strauch- und Kro-nenstratum; Vögel: Nutzungsschwerpunkte im Vegetations- und Kronenprofil) wurden signifikante Veränderungen der faunistischen Diversität bzw. des Verhal-tens nach Aufnahme der Dynamisierung belegt. Die α-Diversität und die Biomas-se der generell auf Feuchtigkeit angewiesenen Mollusken waren im dynamisierten Zustand signifikant höher. Die α-Diversität von Arthropodengilden am Boden nahm dagegen signifikant ab. In Insektenzönosen höherer vertikaler Straten traten keine Veränderungen in der α-Diversität auf. Bei auenwaldtypischen Käfer-Arten wirkte sich die Dynamisierung negativ auf die α-Diversität aus. Je direkter die Feuchtigkeit das Habitat beeinflusste, desto stärker ist der Einfluss auf die α-Diversität weniger mobiler Arten. Grundsätzlich anders reagierten phytophage Arten, da vermutlich das größere Wasserangebot die Qualität der Nahrungsres-sourcen verbesserte. In der Avizönose erfolgten signifikante Veränderungen der α-Diversität, der Raumnutzung und der Abundanz im Zuge der Dynamisierung vor allem auf der Habitatebene. Der Anstieg der Arten- und Individuenzahl kann eher als Reaktion auf die verbesserten Nahrungsressourcen gesehen werden, als direkt auf die Veränderung der hydrologischen Bedingungen. Auf Landschafts-ebene veränderten sich die α-Diversität und die Abundanz der Avizönose kaum. Die Auswirkungen der Dynamisierung auf die Fauna des Projektgebiets können nach dem Ende des Monitorings in der Aue nicht abschließend beurteilt werden. Hierfür sind die Zeitdauer und die Intensität der hydrologischen Veränderungen zu gering. Die Veränderung der Biodiversität bei den Arthropoden wird noch durch die Störung infolge der Baumaßnahmen überlagert. Die Zunahme von au-enwaldtypischen Arten durch Einwanderung aus Spenderpopulationen entlang der Donau hat bisher nur ansatzweise, bei Mollusken, stattgefunden. Die genann-ten Maßnahmen induzieren als auentypische Zustände bzw. Prozesse Grundwas-serstandsschwankungen und ein kleinräumiges Habitatmosaik, dass die Zusam-mensetzung der Zönosen verändert. Da die faunistischen Untersuchungen nicht auf einzelne Indikatorarten ausgerichtet waren, sondern auf die Reaktion der Zönosen, können die Ergebnisse auf andere Gebiete übertragen werden. Die Biodiversität sowie der Biber als Schlüsselart und seine Auswirkungen auf Spechte und Fledermäuse wurden in einem weiteren Teilprojekt unabhängig von den Dynamisierungsmaßnahmen untersucht. Biber sind die größten Landschafts-gestalter in unseren Auen. Mit Licht und Wasser steuern und verändern sie die Lebensbedingungen zahlreicher Arten. Über die Erfassung der Spechtspuren an Totholz auf Biberflächen und Nullflächen wurde zunächst eine höhere Spechtak-tivität auf den Biberflächen festgestellt. Eindeutig ist, dass die Zusammenhänge zwischen der Aktivität des Bibers und der Nahrungssuche der Spechte dazu bei-tragen, die Artenvielfalt der Spechte zu erhöhen. Insgesamt konnte in Gebieten mit Biberaktivität eine etwa doppelt so hohe Anzahl an Insekten festgestellt wer-den wie in den Gebieten ohne Bibereinfluss. Des Weiteren zeigten Untersuchun-gen mittels Batcorder, dass die Fledermausaktivität an Biberstrukturen signifikant höher war als an Kontrollstellen. In Biberlichtungen waren alle Fledermausarten um ein Vielfaches aktiver als an den Kontrollstellen. Durch den Anstieg der In-sekten an Biberstrukturen und die Veränderung der Strukturen wird ein attraktiver Jagdgrund für Fledermäuse geschaffen. Somit zeigt sich im Bereich der Fleder-mausaktivität eine positive Interaktion zwischen Bibern und Fledermäusen. Bei weiterer Entwicklung der Biberpopulation in den Donauauen und deren Damm-bauaktivität, könnte dies einen erheblichen, positiven Einfluss auf die Biodiversi-tät haben. Ein weiteres Teilprojekt des E+E-Vorhabens beschäftigte sich mit der Nutzbarkeit des Dynamisierungsprojekts für die Umweltbildung und mit der Sinnhaftigkeit einer solchen großen Renaturierungsmaßnahme sowie der gesellschaftlichen Ak-zeptanz. Bei Interviews mit SchülerInnen der achten und elften Klasse wurde festgestellt, dass zum Thema „biologische Vielfalt im Auenwald“ keine klaren Vorstellungen bestehen. Auch zum Begriff „Auenwald“ bestehen vor allem nicht zutreffende Vorstellungen, die Relevanz des Flusses ist nicht bekannt und auch nicht die große Bedeutung für die Artenvielfalt. Um diesen Umstand zu ändern, wurden im Projekt Umweltbildungsmaterialien entwickelt: ein Auenwaldpuzzle und eine Didaktische DVD über die Renaturierung von Flüssen und über das MONDAU-Projekt, die mit unterstützendem Unterrichtsmaterial ausgestattet ist. Die Untersuchungen der einzelnen Teilprojekte wurden durch eine gemeinsame, integrative Auswertung aller Artengruppen zusammengeführt. Hierbei konnte die Reaktion der Auenwaldzönose auf die Dynamisierungsmaßnahmen sehr gut auf ökosystemarer Ebene beschrieben werden. Die gemeinsame Auswertung und Betrachtung der Entwicklung ergab, dass die Dynamisierungsmaßnahmen deutli-che Effekte auf die Artenzusammensetzung des Untersuchungsgebietes haben. Obwohl die Effekte für die einzelnen Artengruppen sehr unterschiedlich sind (sowohl deutliche Zu- als auch Abnahme der Artenzahlen), konnte eine Gesamt-effektstärke quantifiziert werden. Dabei treten starke räumliche Unterschiede auf, die die Heterogenität der Aue und die unterschiedlichen Wirkbereiche der Maß-nahmen aufzeigen. Die beobachteten Veränderungen können mit der Änderung des Wasserstandes, der Bodenfeuchte und mit deren größerer Dynamik in Bezie-hung gebracht werden und so die Wirkung der Dynamisierungsmaßnahmen (v.a. des Ottheinrichbaches) bestätigen. Aufgrund der Unterschiede in Effektstärke und Reaktionszeit einzelner Organismengruppen ist es wichtig, bei Erfolgskon-trollen zu Auenrenaturierungen möglichst viele terrestrische und aquatische Öko-systemkomponenten mit einem gemeinsamen Probendesign zu berücksichtigen. Nur eine oder wenige Gruppen zu betrachten kann zu Fehlschlüssen führen, so dass bei einer Auswahl von Arten, Gruppen oder Parametern umsichtig vorgegan-genen werden muss. Zeitliche Verzögerungen der Reaktionen auf die Maßnah-men unterstreichen die Notwendigkeit für ein langfristiges Monitoring. Zum Ende der Projektlaufzeit beschäftigte sich eine Arbeitsgruppe innerhalb von MONDAU mit der Parameterreduktion, da das Aueninstitut Neuburg ein langfris-tiges Monitoring im Rahmen seiner Möglichkeiten durchführen soll. Derzeit wird diese Reduktion auf ihre Durchführbarkeit und Aussagekraft geprüft. Abschließend konnten Empfehlungen hinsichtlich der Dynamisierungsmaßnah-men und des Monitorings gegeben und Schlussfolgerungen aufgestellt werden. Die drei Maßnahmen funktionieren und helfen, die durch den Staustufenbau ent-standenen Einflüsse auf das Ökosystem abzumildern. Die Geschwindigkeit der Umwandlung eines semi-terrestrischen Auenwaldökosystems zu einem Land-waldökosystem kann verringert werden. Revidiert werden – im Sinne einer echten Renaturierung – können die entstandenen Veränderungen nicht! Nach bisherigem Kenntnisstand wird das alles aber nur im begrenzten Wir-kungsbereich der Maßnahmen stattfinden, im Grunde nur dort, wo fluvial-morphologische Veränderungen stattfinden. Dies ist auf die nähere Umgebung des Ottheinrichbaches beschränkt. Notwendig wären größere Wassermengen be-sonders bei den Ökologischen Flutungen (öfters und/oder über einen längeren Zeitraum), um die Donauauen zwischen Neuburg und Ingolstadt in ihrer gesamten Breite zu erreichen. Nur so lässt sich die auentypische Dynamik flächenhaft er-zeugen und die entsprechenden Lebensräume wie z.B. Wasserwechselzonen schaffen. Ein Erfolg kann aber auch dann nur eintreten, wenn die entsprechenden Arten vorhanden sind. Um das zu bestätigen oder zu widerlegen braucht es mehr Zeit und ein langfristiges Monitoring, da die initiierte, positive Entwicklung noch nicht abgeschlossen ist. Schlussendlich werden derzeit also nicht die Donauauen zwischen Neuburg und Ingolstadt großflächig dynamisiert, sondern es wird eine Sekundäraue etabliert, die der Ottheinrichbachs durchfließt, da die Donau inzwischen zu tief einge-schnitten ist und durch den Staustufenbau die Verbindung zur Aue verloren hat. In Bezug auf die Situation vor dem Dynamisierungsprojekt ist dieses aber unbe-dingt als Gewinn zu werten. Allerdings ist auch die neu geschaffene Sekundäraue nicht vollständig eigendynamisch, denn auch sie ist von der Steuerung der Was-serausleitungen abhängig und zudem abgetrennt von der natürlichen Geschiebe-zufuhr. Der Gewinn ist also ein erkaufter Ausgleich für die fehlenden Ökosys-temfunktionen der staugeregelten Donau zwischen Neuburg und Ingolstadt. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Dynamisierung der Abflüsse im Projektgebiet typische Auengesellschaften wieder fördern und/oder neu initiieren kann. Allerdings ist das auf den relativ schmalen Bereich entlang des neuen Au-engewässers begrenzt. Um wirklich den gesamten Bereich der Donauauen zwi-schen Neuburg und Ingolstadt in die Dynamisierung einzubeziehen, muss mehr Wasser über einen längeren Zeitraum ausgeleitet werden, damit die entsprechen-den Prozesse verstärkt in Gang gesetzt werden können

Ecosystem Services, Biodiversity and Environmental Change in a Tropical Mountain Ecosystem of South Ecuador

XII, 440 p. 110 illus., 32 illus. in color.onlin

Forest Site Classification in the Southern Andean Region of Ecuador: A Case Study of Pine Plantations to Collect a Base of Soil Attributes

Forest site classification adapted to the respective site conditions is one prerequisite for sustainable silviculture. This work aims to initiate the forest site classification for pine plantations in the southern Andean region of Ecuador. Forest productivity, estimated by the dominant height of 20-year-old trees (DH20), was related to data from climate, topography, and soil using 23 plots installed in pine plantations in the province of Loja. Forest site productivity was classified as: low (class C: 13.4 m), middle (class B: 16.6 m), and high (Class A: 22.3 m). Strong determinants to differentiate the forest site classes were: the short to medium term available Ca and K stocks (organic layer + mineral soil standardized to a depth of 60 cm), soil acidity, the C:N ratio, clay and sand content, forest floor thickness, altitude, and slope. The lowest forest productivity (Class C) is mainly associated with the lowest short to medium term available K and Ca stocks. Whereas, in site classes with the highest forest productivity, pines could benefit from a more active microbial community releasing N and P, since the soil pH was about 1 unit less acidic. This is supported by the lowest forest floor thickness and the narrowest C:N ratio