Ökosystemanalyse

Einleitung

Das Geländepraktikum in der Lehrveranstaltung „Ökosystemanalyse“ findet in Bad Iburg im Landkreis Osnabrück statt. Bad Iburg grenzt im Norden an den Teutoburger Wald an, in südlicher Richtung schließt sich das Münsterländer Kreidebecken an. Aufgrund kleinräumig sehr heterogener naturräumlicher Verhältnisse ist der Raum um Bad Iburg ideal für landschaftsökologische Analysen geeignet. Im Sommersemester 2006 standen die Standortanalyse entlang ökologischer Gradienten und die geoökologische Kartierung im Vordergrund des Geländepraktikums. Im Folgenden werden Ergebnisse der Gradientenanalyse auszugsweise vorgestellt.

Gradientenanalyse entlang eines geologisch-geomorphologischen Gradienten

Das Untersuchungsgebiet liegt innerhalb eines Waldgebietes am Spannbrink, der zum östlich Bad Iburgs gelegenen Natrup gehört. Aufgrund der geologisch besonderen Begebenheiten bietet es sich an, ein Transekt entlang eines geologisch-geomorphologischen Gradienten zu legen (Abb. 1). Das Transekt am Spannbrink verläuft quer zum Ausstreichen der Schichten. Das Transekt beginnt auf Löss und verläuft den Hang aufwärts zum Kalkstein über den Nordhang und von dort abwärts zum weicheren Mergel bis hin zum Osning-Sandstein (Abb. 1). Im Untersuchungsgebiet wurden an acht Standorten Boden- und Vegetationsaufnahmen vorgenommen.  Das Ziel war es, ökosystemare Zusammenhänge zu erkennen, herauszuarbeiten und eine Ökotopausweisung vorzunehmen sowie zu prüfen, ob und wie sich die Vegetation und die Böden entlang des Transektes ändern.

Abb. 1: Geologische Schichtung am Spannbrink (eigene Darstellung)

Die Vegetationsaufnahmen wurden auf jeweils 100 m2 großen Flächen vorgenommen. Es wurden keine pflanzensoziologischen Aufnahmen durchgeführt, sondern lediglich notiert, welche Arten auf der betrachteten Fläche auftreten. Daraus wurde die Turnover-Rate berechnet, welche die Artendynamik zwischen Flächen beschreibt. Die Turnover-Rate ist gut geeignet, um die Veränderung der Pflanzengemeinschaften entlang eines Gradienten zu kennzeichnen (Tremp 2005). 

An jedem Standort wurden Datum, Uhrzeit sowie die Position (in Rechts- und Hochwerten) und die Höhe ü. NN mit Hilfe eines GPS-Geräts aufgenommen (Abb. 2). Zudem wurde jeweils die Inklination und Exposition des betrachteten Standorts sowie die Luft- und Bodentemperatur vermerkt.

Abb. 2: GPS-Messungen an den einzelnen Standorten
Abb. 3: Bohrstockansprache

Für die Bodenbeprobung wurden Spaten, Pürckhauer und ein Hellige-pH-Meter verwendet sowie die Bodentemperatur mit einem Stabthermometer gemessen. Die Ansprache der Böden basiert auf der Bodenkundlichen Kartieranleitung (AG Boden, 2001). Anhand des Bohrstockeinschlags konnten die Bodenhorizonte ermittelt werden, woraus sich der Bodentyp ableiten lässt. Mittels Fingerprobe konnte die Bodenart bestimmt werden (Abb. 3).

Abb. 4: Bestimmung der Humusform und Spatenausstich des Oberbodens.
Abb. 5: PH-Meter nach Hellige.

Ergebnisse der Gradientenanalyse
Die für die Gradientenanalyse im Gelände erhobenen Daten sind zum Teil der unten stehenden Tabelle 1 zu entnehmen. Die einzelnen Standorte werden durch Profilzeichnungen und detaillierte Standortbeschreibungen beschrieben. Als kurzes Beispiel sei hier Standort Nr. 5, eine Rendzina auf Turon-Kalk, kurz bildlich beschrieben (Abb. 6, Abb. 7).

Tabelle 1: Standortdaten Spannbrink
Abb. 6: Rendzina auf Turon-Kalk auf der Kuppe am Spannbrink.
Abb. 7: Frühjahrsaspekt von Standort Nr. 5, Rendzina auf Kalkstein mit Corydalis cava, Anemone nemorosa und Mercurialis perennis.

Die Turnover-Rate erreicht ihren höchsten Wert (0,778) beim Übergang vom Waldrand am Unterhang zum Mittelhang, da hier die Boden-, Licht- und Wasserverhältnisse dieser beiden Standorte ihre größten Abweichungen erreichen. Nur eine neue Art kommt hinzu, aber 20 Arten des ersten Standorts fehlen. Ein weiteres Maximum mit 0,769 liegt beim Übergang vom Tal zwischen den Kalkschichtrippen und dem Osningsandstein. Die Vegetation spiegelt die geologischen Verhältnisse wider, die ihrerseits maßgeblichen Einfluss auf die Bodenparameter haben. Die niedrigsten Werte liegen zwischen den Aufnahmen fünf und sechs mit 0,471 und sechs und sieben mit einer Rate von 0,487 (Abb. 8).

Abb. 8: Turnover-Rate (eigene Darstellung)

Auf Basis der Auswertung der Geländedaten wurde ein landschaftsökologisches Profil erstellt, welches den Verlauf des Transektes widerspiegelt (Abb. 9). Dieser Schritt ist bereits mit einer gewissen Interpretation der Geländebefunde verbunden, da die punktuellen und kleinflächigen Aufnahmen auf größere Landschaftsbereiche übertragen werden. Die acht Standorte der vegetations- und bodenkundlichen Geländeaufnahmen sind daher im landschaftsökologischen Profil verzeichnet. Die Betrachtung des landschaftsökologischen Profils macht deutlich, dass die Grenzen bzw. Grenzräume (= Ökotone) zwischen den Ökotopen häufig eng mit den Grenzen des oberflächennah anstehenden Gesteins übereinstimmen (Abb. 9). Die unterschiedliche Härte der Gesteine (Kalkstein, Mergel, Sandstein) führte im Pleistozän zur Ausbildung des Schichtkammreliefs. Zusammen mit dem weichselzeitlichen Löss lieferten die oberflächenah anstehenden Gesteine zudem die verschiedenen Ausgangssubstrate der Bodenbildung, aus denen sich entsprechend Böden mit z. T. sehr unterschiedlichen Eigenschaften entwickelten. Als eine wesentliche Bodeneigenschaft, die steuernd auf Vegetation und Landnutzung einwirkt, kann der pH-Wert herausgestellt werden. Der pH-Wert stellt die entscheidende Steuergröße für die Nährstoffverfügbarkeit dar. Die hieraus resultierenden verschiedenen Wachstumsbedingungen spiegeln sich in der Nutzung (Buchenwald, Laubwald mit Edellaubgehölzen, Fichtenforst) und im Artenvorkommen der Krautschicht wider. Nutzung und Vegetation haben ihrerseits wieder zu Veränderungen der Standorte geführt. Das heutige Landschaftsbild am Spannbrink und die räumliche Gliederung in verschiedene Ökotope sind somit als Resultat der Wechselbeziehungen zwischen naturräumlichen, physischen Gegebenheiten und der Landnutzung zu deuten (Abb. 9).

Abb. 9: Landschaftsökologisches Profil (eigene Darstellung)