Kiesel, Günter

Tauchnitz, Joachim

German

Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg: Elektronische Zeitschriften

Hercynia N. F., Leipzig 22 (1985) 2, S. 204-211 Aus der Bezirkshygieneinspektion und -institut Leipzig, Fachgebiet Bodenhygiene Differenzierung metahemerober Standorte Von Günter Kiesel und Joachim Tauchnitz Mit 4 Abbildungen und 1 Tabelle (Eingegangen am 10. November 1984) 1. Einleitung Zur Charakterisierung des anthropogenen Einflusses auf naturräumliche Einheiten wird seit den Arbeiten von Jalas (1955) in zunehmendem Ma6e der Begriff "Heme-robie" herangezogen (Sukopp 1969, Blume u. a. 1976, Tauchnitz u. a. 1984). Da die Vegetation in ihrer natürlich standörtlichen und anthropogenen Differen-ziertheit eine wesentliche, die Landschaftskulturen prägende Komponente darstellt (Schlüter 1982), bildet sie die Grundlage der Einteilung des anthropogenen Einflusses nach der Hemerobieskala (Sukopp 1969, Bornkamm 1980) . Solch eine Gliederung, die letztendlich eine Inventarisierung vorhandener Strukturen von Ökosystemen darstellt, liefert wesentliche Erkenntnisse für landschaftsplanerische Ma6nahmen (Bomkamm 1980, Sukopp 1969). Die aus botanischer Sicht gewonnene Hemerobieeinteilung ist das Ergebnis der verschiedenen Ökofaktoren. Um zu anwendbaren Aussagen kommen zu können, ist eine differenzierte Betrachtung der Hemerobie notwendig. Dabei ist das Wechselverhältnis zwischen den, den Hemerobiegrad bestimmenden Faktoren, dem Ökotop und der Zönose genauer zu fassen . In vorliegender Arbeit wird auf die Bedeutung substratunabhängiger und substrat-abhängiger hemerober Erscheinungsformen unter besonderer Berücksichtigung der Deponiestandorte und auf die Möglichkeit einer weiteren Differenzierung der meta-hemeroben Stufe eingegangen. 2. D i e K o m p 1 e x i z i t ä t d e s H e m e r o b i e b e g r i f f e s Eine Vielzahl von Arbeiten zu Fragen der Hemerobie und deren Umsetzung in der Praxis .ergeben, da6 es sich letztendlich "nur" um eine stufenweise (graduelle) nutzungs-formbedingte Entmischung der Arten handelt. Denn der menschliche Einflu6 auf die Natur differenziert sich durch unterschied-liche Nutzungsarten und Intensitäten der Eingriffe in das natürlich entstandene ·Öko-system. Dabei gilt im wesentlichen, da6 der Hemerobiegrad eines Gebietes auf der komplexen Wirkung vieler anthropogener Einflüsse beruht. Diese anthropogenen Ein-flüsse lassen sich grob unterteilen, in die - substratunabhängigen und in die - substratabhängigen. Substratunabhängige Einflu/jgrö/jen sind in erster Linie mechanischer Natur, z. B. Boden-bearbeitung, Mahd, Bodenverdichtung. Die Wirkung ist meist unmittelbar und verläuft im Sinne einer Katastrophe für die momentan existierende Zönose. Substratbedingte Einflu/jgrö/jen resultieren aus der Wechselwirkung nutzungsform-bedingter anthropogener Einflüsse und den physikalischen, chemischen und biologischen Verhältnissen im Ökotop. G. Kiesel und J . Tauchnitz: Differenzierung metahem erober Standorte 205 Die Wirkung erfolgt in der Regel indirekt. Das Ökotop wirkt durch sein natür-liches Pufferungsvermögen diesen Einflüssen entgegen. Die Wirksamkeit solcher an-thropogener Einflu.fJgrö.fJen ist konzentrationsabhängig. Diese führen erst bei Über-schreiten bestimmter Schwellenwerte und bei Erschöpfung der Pufferkapazität der Sub-strate zu Veränderungen einzelner Parameter bzw. zur Neueinstellung des Gleich-gewichtszustandes im "Boden" und damit zu Veränderungen des Hemerobiegrades. Die Erscheinungsbilder der o. g. Einflu(Jfaktoren lassen sich wie folgt in den Abb. 1, 2 und 3 darstellen. Wi ~ JSUF RV RB 'RV 3 2 RB ---- ---------- - ~aF \ \ Wd 0 Zeit 00 Abb. 1. Dominanz substratunabhängiger Faktoren (in Anlehnung an Sukopp 1969). Wi - Wirkungsintensität, Wd - Wirkungsdauer, RV - Regenerationsvermögen, RB - Regenerationsbestreben, SaF - Substratabhängige Faktoren, SuF - Substrat-unabhängige Faktoren RV Wd 0 R RB RB Zeit co Abb. 2. Dominanz substratabhängiger Faktoren (siehe auch Legende zu Abb. 1) Wi ~ 3 2 RV RB RB V Zeit co Abb. 3. Komplexe Wirkung substratabhängiger und -unabhängiger Einfluljfak-toren (siehe auch Legende zu Abb. 1) 206 G. Kiesel und J. Tauchilitz : Differenzierung m etah em erober Standor te Im ersten Fall sind das Regenerationsvermögen und -bestreben sehr hoch und er-reichen in relativ kurzer Zeit das Ausgangsniveau. Bei Dominanz substratabhängiger Faktoren bleibt das Regenerationsbestreben hoch bzw. erhöht sich, während das Re-generationsvermögen sehr gering ist. Die Zeiträume der Standortentwicklung sind extrem vergröljert. Der in Abb. 3 dargestellte Zustand liegt zwischen den oben beschrie-benen. In allen drei Fällen können metahemerobe Zustände erreicht werden (Born-kamm 1980). Dabei gilt, dalj mit Zunahme des Hemerobiegrades das Regenerations-bestreben im Gegensatz zum Regenerationsvermögen zunimmt (siehe auch Schlüter (1980)). Bei Dominanz substratabhängiger anthropogener Einflüsse wird das Regene-rationsvermögen sehr gerin:g sein und mit Abklingen dieses Faktors zunehmen (Abb. 2). 3. H e m e r ob i e g r a d u n d D e p o n i e s t a n d o r t Deponiestandorte sind Ausdruck der anthropogenen Einfluljnahme auf die Stoff-kreisläufe der Biosphäre. Die menschliche Tätigkeit führt dazu, dalj die verschiedensten Substrate, das sind toxische, nichttoxische, flüssige, feste und gasförmige, zu Abfällen werden. Diese, z. T. lebensfeindlichen Stoffgruppen, gelangen angehäuft auf Deponien, mit denen sich die Lebewelt der Biosphäre auseinanderzusetzen hat. Entsteht dabei ein lebensfeindlicher Standort, so erfolgt auf diesem in bestimmten Zeiträumen keine Regeneration. Denn (biotische) Regeneration bedeutet die Entwicklung von Ökotop und Zönose unter gegenseitiger Einfluljnahme (Campbell1981, Uhlmann 1977) . Lebens-feindliche Ökotope müssen, bevor der Regenerationsprozelj einsetzt, physikalische und ch~mische Verwitterungsprozesse durchlaufen. Dieser Prozelj kann Jahrzehnte dauern (Tauchnitz u. a. 1984). Das Regenerationsstreben und -vermögen solcher Standorte ist vor Ablauf der Verwitterungsprozesse praktisch "Null". Damit werden Verhältnisse bezeichnet, die mit dem Begriff "biotische Regeneration" nicht zu beschreiben sind. Vor dem Einsetzen der "biotischen Regeneration" mulj eine "chemisch-physikalische · Ab-reaktion" des abiotischen Kompartimentes des betroffenen Ökosystems einsetzen. Erst wenn die chemisch-physikalischen Standortverhältnisse eine Besiedlung mit Organismen zulassen, gelten die o. g. Betrachtungen zur biotischen Regeneration (Regenerations-vermögen und -bestreben). · Insofern ist es gerechtfertigt, bei der ökologischen Ansprache einer reinen Schad-stoffdeponie von einer nichtregenerativen Deponie zu sprechen (Tauchnitz u. a. 1985), da diese sich in jedem Fall im a- oder ß-metahemeroben Zustand befindet (Tauchnitz u. a . 1984) (wie in den folgenden Ausführungen noch bewiesen wird). Auf Grund dieses Sachverhaltes mulj die Ansprache metahemerober Standorte differenziert erfolgen, da diese au/jerhalb von Deponiestandorten auch (biotisch) re-generativ sein können. ' r Wie in Abb. 1 dargestellt wurde, können sowohl Regenerationsvermögen und -bestreben auf metahemeroben Standorten hoch sein. Daraus ergibt sich die Notwendig-keit, metahemerobe Standorte (also auch reine Schadstoffdeponien) hinsichtlich ihrer Regenerationsfähigkeit weiter zu unterteilen. Das geschieht wie folgt : 1. Ökotop und Zönose werden ständig mechanisch direkt beeinfluljt (Betritt, Verdich-tung), 2. Ökotop ist versiegelt oder wird durch gemeinsame Wirkung von substratabhängigen und -unabhängigen Faktoren beeinfluljt (z. B. Bodenkontamination und Verdich-tung), und 1 3. Ökotop wird durch substratabhängige Faktoren so beeinfluljt, dalj ein lebensfeind-liches Milieu entsteht. G . Kiese l un d J. T a uchn itz: Differ en zierung m etahem crober Sta ndorte 207 Nun wird erkennbar, da(} für eine ökologische Ansprache dieser metahemeroben Erscheinungsformen das Verhalten der Vegetation nicht ausreicht. Erst bei Betrachtung der gesamten Zönose wird die Differenzierung im metahemeroben Bereich deutlich. Unter Berücksichtigung der bisher von uns vorgenommenen Zuordnungen (Tauchnitz u. a. 1984, Kiesel u. a. 1985) unterscheiden wir deshalb folgende metahemeroben Stufen: Y-metahemerob : Phytocönose durch mechanische Beeinflussung vernichtet; Ökotop verdichtet; mikro-biell nicht tot; Veränderungen reichen nur in bestimmte Bodentiefen. Metahemerobie wird nur durch ständigen mechanischen Einflu.f) aufrechterhalten. Mit Aufhören der anthropogenen Beeinflussung setzt sofort eine biotische Regeneration ein. ß-metahemerob: Phytocönose durch substratabhängige und -unabhängige Einflüsse vernichtet. Substrat ist bedingt lebensfeindlich. Nach Beendigung der anthropogenen Beeinflussung setzt nach Erreichung eines bestimmten chemisch-physikalischen Zustandes nach der zweiten Vegetationsperiode die Besiedlung durch Pflanzen ein. Die initialen Pflanzenbestände können über mehrere Vegetationsperioden in diesem Entwicklungsstadium verharren. a-metahemerob : Das Substrat ist durch seine chemischen und physikalischen Eigenschaften lebensfeind-lich. Eine biotische Regeneration wird erst nach ·einer längeren chemisch-physikalischen Regenerationsphase möglich. Eine Vegetationsbesiedlung setzt frühestens in der dritten Vegetationsperiode ein. 4. B e i s p i e 1 e a - , ß - , y - m e t a h e m e r o b e r Z u s t ä n d e Beispiele für solche Standorte möchten wir nachfolgend in Tab. 1 anführen. Anband von durchgeführten Vegetationsaufnahmen solcher Standorte, die in der Regel anfängliche Sukzessionsphasen und Stadien der Vegetationsentwicklung dar-stellen, wird die Regeneration dokumentiert. Die Entwicklung y-metahemerober Zustände zum polyhemeroben Bereich wird im allgemeinen durch die in den Spalten 1-3 der Tab. 1 aufgeführten Arten aufgezeigt. Es sind vor allem Betritt bzw. Verdichtung ertragende Species des Polygonion. Auch Deponien und andere oberflächlich verdichtete Standorte werden durch diese Arten besiedelt, bzw. diese sind in hohem Ma.f}e am Bestandsaufbau beteiligt. Deponien können darüber hinaus durch Neophyten mit extrem weiter ökologischer Amplitude, wie z. B. Kochia scoparia ssp. densiflora (Spalte 4) oder auch Atriplex tatarica, bei nachlassendem Betritt schnell besiedelt werden. Die Vitalität der Arten ist dann trotz hoher Dominanz sehr gering. Entstehen durch die gemeinsame Wirkung substratunabhängiger und -abhängiger Faktoren ß-metahemerobe Verhältnisse, wird deren Entwicklung zu weniger hemeroben Bereichen durch das Hinzutreten von Convolvulo-Agropyrion und Sisymbrion-Arten aufgezeigt (vgl. Spalte 6 mit Spalte 8). Die Vegetationsaufnahmen in den Spalten 10 bis 16 belegen eine Sukzession von a-metahemeroben zu polyhemeroben Standorten. Charakteristische Arten sind Pucci-nellia distans, Salsola kali, Funaria hygrometrica, Dipiotaxis tenuifolia und - muralis. Je nach Intensität der wirkenden Einflüsse und ökologischer Amplitude der auf-tretenden Arten finden sich solche, die bei der Sukzession sowohl aus dem Y- und ß-metahemeroben Bereich als auch aus dem ß- und a-metahemeroben Bereich in die poly-hemerobe Stufe eine Rolle spielen. ----------------------------·-···---·· 208 G. Kiesel und J. Tauchnitz : Differenzierung m etahemerober Standorte Tabelle 1. Vegetationsbeispiele der Entwicklung metahemerober Standorte y-metahemerob ß-metahemerob Spalte 1 2 3 4 5 6 7 Aufn. Zahl 13 11 3 3 4 5 6 Alter Artenzahl 6 9 9 5 5 12 15 Matricaria discoidea + -3IV + I + n rii + -1 II Sagina procumbens 1-2V liV + -2! IV Eragrostis minor + -1 V 2IV 2 Bryum argenteum 1-2V + -1 V + -3V + -2II Bryum cespiticium 1-2 III Ceratodon purpureus + I 1II + II 1I 3 Polygonum auiculare 1-3 V + -2IV + IV + -1II + II + I Taraxacum officinale + -1 IV + -2V + I r- + II Poa annua + -3IV 1-3V + II + -1II + -2IV Piantago major +-2V +-2V + II r- + II 2I r- + II 4 Kochia scoparia subsp. densitlora 2°-4° V Artemisia uulgaris J + -1 III + I Solidaga canadensis J r- + II Daucus carota J 5 Poa compressa 1-2II + -1 IV Poa angustifolia + -2IV Agropyron repens 2-5V Conuoluulus aruensis 2-4V 6 Calamagrostis epigejos + -1III Matricaria maritima r-+ II Cirsium aruense 21 Atriplex patula ri Chenopodium rubrum r I Lepidium ruderale 7 Puccinellia distans Salsola kali Funaria hygrometrica Dipiotaxis tenuifolia Dipiotaxis muralis In Tab. 1 kommen weiterhin vor: Spalte 2 Betula pendula J + -1 V; Spalte 6 Crepis capil-laris + -1 II, Conyza canadensis + -1 II; Spalte 7 Tussilago farfara + III, Chenopodium album ri; Spalte 8 Poa palustris ri, Senecio viscosus r-2V, Rorippa palustris rii; Spalte 9 Atriplex tatarica 1-2 III; Spalte 10 Sonchus aruensis r 0 II, Phragmites australis + 0 IV, Eupa-torium cannabium r 0 IV; Spalte 11 Sonchus oleraceus r II; Spalte 13 Lactuca serriola r III; Spalte 14 Oenothera paradoxa r-1 II, Populu spec. + -2 V; Spalte 16 Erigeron acris r 0 , Meli-lotus spec. r 0 , Crepis spec. r 0 G. Kiesel und .J. Tauchnitz: Differenzierung m e tahe m erober Standorte 209 ß -metahemerob a-metahemerob 8 9 10 11 12 13 14 16 6 3 6 4 4 6 2 3 2-3 2-3 2-5 2-5 8 2-3 14 3 11 6 10 9 8 5 3 1 2 3 r-1 V r- + V rii rii r-2 III 4 r I r-1 III rii r II +-2 II r- + III + II r 5 +III r-1 IV rJ rii 6 1 I r-1 II r 0 - + 0 III r-1III 2°-4V + -2III +o rr + o n 2 +0 + II r 0 II r- + III r-5 III r 0 II 3:...sv r 0 -+ IV r 0 II r 0 I 7 rii riV + -1 V 2°-SV + r o r-+ 0 V 1-3V 1-2 II 4 5 rV r 0 II r-3 III Spalte 1 Polygono-Matricarietum; 4 Aufn. nach Hard 1983 u. 9 Aufn. n. Nezadal1978 Spalte 2 Sagino-Bryetum; 9 Aufn. n. Nezadal1978 u. 2 Aufn. n . Hard 1983 Spalte 3 Eragrostio-Polygonetum; 3 Aufn. n. Bornkamm 1974 u. 1 Aufn. n. Nezadal 1978 Spalte 4 3 Aufn. n. Kiesel n . p . Spalte 5 Sagino-Bryetum; 3 Aufn. n. Bornkamm 1974 u. 1 Aufn. n . Hard 1983 Spalte 6 3 Aufn. n . Bornkamm 1974, 1 Aufn . . n. Hard 1983 u. 1 Aufn. n. Kiesel n . p. Spalte 7 Convolvulo-Agropyretum; 2 Aufn. n. Bornkamm 1974 u. 4 Aufn. n. Physek 1976 Spalte 8 Chenopodium rubrum-Bestände n. Physek 1976 Spalten 9-16 n. Kieseln. p. 27 Hercynia 22/2 16 1 50 5 2'' 210 G. Kiesel und J. Tauehrritz: Differenzierung m etahemerober Standorte An allen Sukzessionen nehmen Polygonum aruiculare, Poa annua und Jungpflanzen von Artemisia vulgaris, Solidaga canadensis und Daucus carota teil. Die ersten beiden Arten sind jedoch schwerpunktrnä6ig an der Entwicklung aus dem y-metahemeroben Bereich beteiligt. Durch die Substratspezifität tritt vor allem beim Übergang aus dem a-meta-hemeroben zum polyhemeroben Bereich eine Entmischung der Arten ein, so da6 sich in Abhängigkeit von diesem spezifischen und z. T. sehr stark voneinander verschiedene Pflanzenbestände herausbilden können. Zusammenfassend möchten wir in einem Ökogramm (Abb. 4) unter Verwendung von Verdichtungsangaben bei Bornkamm u. a. (1977) das Gesagte darstellen. Die Grenzen zwischen den Pflanzenbeständen innerhalb der einzelnen Hemerobie-stufen sind dynamisch zu betrachten. Bod(J()(}icht~ Chem. Wir-g/cm3 0 ----------------------;-- -1---------------- cn kur>g vl 1 2 .1.-metah. i 3 I I I 6 7 5 ----------------------- _" _r_'"").:....-- ---------------: 8 : I 1,2 vl I 9 I I 13 j3-me tah. : 10 l 12 I 1,3 1 11 I : I I 1,1. - ------- ___ I_ - ------'r---J. --------- - -- ---\ 11. I 17 I l 20 1,5 vt \ 15 l 18 J 1 21 \ 16 1 19 1 I 22 '("- , I I I \ I I I metah \ I I 1 2 3 Ze it o 0 Abb. 4. Schematische Darstellung der metahemeroben Zustände in einem ökogramm. 1 Chenopodietum glauco-rubri, 2 Chenopodium rubrum-Bestände, 3 Atriplex ha-stata-Atriplex nitens-Bestände, 4 Puccinellia distans-Bestände, 5 Moosstadien, 6 Ca-lamagrostis epigeios-Bestände, 7 Silena vulgaris-Bestände, 8 Fragmente des Poly-gonomatricarietum, 9 Fragmente des Sagino-Bryetum, 10 Fragmente des Eragrostio-Polygonetum, 11 Eragrostis minor-Poa compressa-Bestände, 12 Poa pratensis-Poa compressa-Gesellschaft, 13 Agropyretum repentis, 14 Polygono-matricarietum, 15 Sagino-Bryetum, 16 Eragrostio-Polygonetum, 17 Lolio-Polygonetum, 18 Matri-caria maritima-Conyza canadensis-Gesellschaft, 19 Poa irrigata-Poa compressa-Be-stände, 20 Tanaceto-Artemisietum, 21 Melilotetum-albae officinalis, 22 Hordeturn murini metah. - metahemerob, ehern . - chemische, vl - vegetationslos Zusammenfassung In vorliegender Arbeit ,wird die Möglichkeit und Notwendigkeit der weiteren Differen-zierung der Hemerobiestufen aufgezeigt. Auf der Grundlage von Vegetationsaufnahmen und beobachteter bodenchemischer Verhältnisse von Standorten wird der metahemerobe Zustand in die a-, ß·- und y-metahemeroben Stufen unterteilt. Schrifttum Blume, H.-P., und H. Sukopp: ökologische Bedeutung anthropogener Bodenveränderungen. Sehr. Reihe f. Vegetationskde. 10 {1976) 75-80. Bornkamm, R.: Hemerobie und Landschaftsplanung. Landschaft u. Stadt 12 (2) {1980) 49-55. G . Kiesel und J. Tauchnitz: Differ en zierung metah emerober Standorte 211 Bornkamm, R., und G. Meyer: ökologische Untersuchungen an Pflanzengesellschaften unter-schiedlicher Trittbelastung mit Hilfe der Gradientenanalyse. Mitt. flor.-soz. Arbeitsgem. N. F. 19/20. Göttingen : Todenmann 1977, 225-240. Bornkamm, R.: Die Unkrautvegetation im Bereich der Stadt Köln. I. Die Pflanzengesellschaf-ten. Decheniana 126 (1974) 267-306. Campbell, R.: Mikrobielle Ökologie. Berlin : Akademie-Verlag 1981 . 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Differenzierung metahemerober Standorte

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