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Ökosystemfunktionen von naturnahen Mooren – eine Übersicht

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Vera Luthardt & Claudia Schröder<br />

<strong>Ökosystemfunktionen</strong> <strong>von</strong> <strong>naturnahen</strong><br />

<strong>Mooren</strong> <strong>–</strong> <strong>eine</strong> <strong>Übersicht</strong><br />

bedeutende Wasserspeicher<br />

Kleinklima-<br />

Regulatoren<br />

Kohlenstoffsenken<br />

Torfbildung<br />

Spezifische<br />

Lebensräume<br />

stabilisierende Elemente im<br />

Landschaftswasserhaushalt<br />

Stoffsenken („Entsorgungsräume“)<br />

für Nähr- und Schadstoffe<br />

spezifische<br />

Landschaftsbilder<br />

Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (FH) · Friedrich-Ebert-Straße 28 · D-16225 Eberswalde<br />

Identität und<br />

Heimatverbundenheit<br />

Plön, 17. März 2011<br />

DGMT- Tagung<br />

Moore und Wasser<br />

Touristische<br />

Destinationen<br />

Prof. Dr. Max Mustermann · HNE Eberswalde (FH) · Modul Wirtschaftskreisläufe · Seite 1


Gliederung<br />

� Einführung<br />

� <strong>Ökosystemfunktionen</strong> <strong>von</strong> <strong>Mooren</strong> mit Bezug<br />

auf ihre Einbettung in die Landschaft<br />

(Aktueller Forschungsbedarf)<br />

� Von der Ökosystemfunktion zur<br />

Ökosystemdienstleistung<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 2


Definition: Ökosystem<br />

Ein ökologisches System bestehend aus lebenden Organismen<br />

→ Pflanzen, Tieren, [Pilzen] und Mikroorganismen<br />

und deren unbelebter Umwelt<br />

→ Klima und Boden im Fall <strong>von</strong> terrestrischen Ökosystemen;<br />

→ aquatische Umwelt und Substrate in aquatischen Ökosystemen.<br />

Ökosysteme sind durch fünf wesentliche Eigenschaften charakterisiert:<br />

+Struktur,<br />

+ Funktionen,<br />

+ Komplexität,<br />

+ Interaktion <strong>von</strong> Komponenten und<br />

+ Wandel im Laufe der Zeit.<br />

(nach Hamish Kimmins, 1997)<br />

Ecological functions or processes:<br />

“Characteristic physical, chemical, and biological activities that influence the flows, storage, and<br />

transformations of materials and energy within and through ecosystems, such as the uptake of nitrogen<br />

from soil by vegetation.” US Environmental Protection Agency (2006)<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 3


<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher Moore<br />

• stabilisierende Elemente im Landschaftswasserhaushalt<br />

LUA 2005<br />

FO-Bedarf:<br />

• Zusammenhang zwischen Grundwasser und Moorwasserernährung<br />

• Wasserspeicher als Quellen in Dürreperioden (?)<br />

• Klimawandelsensitivitäten und <strong>–</strong> vulnerabilitäten und deren Abmilderung<br />

• Quantifizierung <strong>von</strong> Schwellenwerten<br />

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<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher Moore<br />

• stabilisierende Elemente im Landschaftswasserhaushalt<br />

• bedeutende Wasserspeicher<br />

� pflanzenphysiologisch wirksamer Speicher:<br />

veränderliche Wassermengen in den Moorpflanzen selbst, bei<br />

Torfmoosen bes. ausgeprägt, mehr als 80% des Pflanzenvolumens<br />

(Elina, 1987)<br />

Fotos: C. Schröder<br />

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<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher Moore<br />

• stabilisierende Elemente im Landschaftswasserhaushalt<br />

• bedeutende Wasserspeicher (Ausgleich <strong>von</strong> Hochwassern)<br />

� pflanzenphysiologisch wirksamer Speicher:<br />

veränderliche Wassermengen in den Moorpflanzen selbst, bei<br />

Torfmoosen bes. ausgeprägt, mehr als 80% des Pflanzenvolumens<br />

(Elina, 1987)<br />

� hydrodynamisch wirksamer Speicher:<br />

zusammengesetzt aus: Porenwasser, Wasserkissenspeicher,<br />

Muldenspeicher, Überflutungsspeicher<br />

d.h. verschiedene Moortypen haben sehr unterschiedliches<br />

Speichervermögen<br />

� hydrodynamische Speicheränderung zeigt sich im Gang<br />

des Moorwasserspiegels, Mooroszillation ist <strong>eine</strong><br />

<strong>von</strong> Folgeerscheinung Dürreperioden dieser Wasserspiegelschwankungen<br />

FO-Bedarf: zur Abschätzung der Klimawandelbetroffenheit:<br />

- Verhältnis der Mächtigkeit der oszillierenden Torfe zu deren Pufferungsvermögen<br />

- Ausgleich <strong>von</strong> Hochwassern ?<br />

(SUCCOW & JOOSTEN 2001 S. 216)<br />

Foto: R. Meier-Uhlherr<br />

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<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher Moore<br />

• stabilisierende Elemente im Landschaftswasserhaushalt<br />

• bedeutende Wasserspeicher<br />

• Kleinklimaregulatoren<br />

FO-Bedarf: Mikroklimatischen Wirkungen und deren zunehmende Funktion in den Klimazukünften?<br />

Foto: R. Meier-Uhlherr<br />

Schutz dieser Funktion als neuer Schwerpunkt naturschutzfachlichen Agierens ?<br />

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<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher Moore<br />

• stabilisierende Elemente im Landschaftswasserhaushalt<br />

• bedeutende Wasserspeicher<br />

• Kleinklimaregulatoren<br />

• Torfbildung & Akkumulation <strong>von</strong> Kohlenstoff<br />

Durchschnittliche Torfakkumulation <strong>von</strong> 0,5 <strong>–</strong> 1 mm/a<br />

Jedoch weite Streuung der Daten und Beeinflussung durch: (S & J 2001)<br />

• hydrologischen Moortyp • fortlaufender anaerober Abbau • Lokalklima<br />

• Komprimierung durch zunehmende Auflast • Wasserspeisung • Vegetationsbedeckung<br />

jüngere Torfakkumulationsraten weitaus höher:<br />

z.B. Lange et al (1986): in Kesselmooren 16 mm/Jahr,<br />

Heim & Frielinghaus (1998): in „Echtem Soll“ 7 mm/Jahr<br />

Dreger (2002): in „Echtem Soll“ ab 1550 4-5 mm/Jahr, d.h. 2 m Torfzuwachs in 400 J.<br />

Luthardt & Meier (2009): Verlandungsmoore BR SC Torfalter 400 J.: 4 - 5 mm<br />

2000 J.: 1,5 mm<br />

3200 J.: 1,0 mm<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 8


<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher Moore<br />

• stabilisierende Elemente im Landschaftswasserhaushalt<br />

• bedeutende Wasserspeicher (Ausgleich <strong>von</strong> Hochwassern)<br />

• Kleinklimaregulatoren<br />

• Torfbildung & Akkumulation <strong>von</strong> Kohlenstoff<br />

(LUA 2007)<br />

Zeitz et al. 2010: ca. 188 Mio. t<br />

org. C in Brandenburger <strong>Mooren</strong><br />

gespeichert!<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 9


<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher Moore<br />

• stabilisierende Elemente im Landschaftswasserhaushalt<br />

• bedeutende Wasserspeicher (Ausgleich <strong>von</strong> Hochwassern)<br />

• Kleinklimaregulatoren<br />

• Torfbildung & Akkumulation <strong>von</strong> Kohlenstoff<br />

Abschätzung der C-Speicherung in den Brandenburger <strong>Mooren</strong> (Zeitz et al. 2010)<br />

Versumpfungsmoor 548 t/ ha<br />

Gesamtspeicherung: 84,94 Mt<br />

Überflutungsmoor 548 t/ ha<br />

Gesamtspeicherung: 2,19 Mt<br />

Abbildungen nach Huttler et al. 1997, Design W. Lang<br />

Kesselmoor 1346 t/ ha<br />

Gesamtspeicherung: 4,04 Mt<br />

Quellmoor 1346 t/ ha<br />

Gesamtspeicherung: 6,73 Mt<br />

Verlandungsmoor 2068 t/ ha<br />

Gesamtspeicherung: 41,36 Mt<br />

Durchströmungsmoor 2024 t/ ha<br />

Gesamtspeicherung: 48,58 Mt<br />

FO-Bedarf: neu einsetzende Torfakkumulationsraten nach Wiedervernässung<br />

unter differenzierter Vegetationsausbildung<br />

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<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher Moore<br />

• stabilisierende Elemente im Landschaftswasserhaushalt<br />

• bedeutende Wasserspeicher<br />

• Kleinklimaregulatoren<br />

• Torfbildung & Akkumulation <strong>von</strong> Kohlenstoff<br />

• Stoffsenken für Nähr- und Spurenelemente<br />

� in Niedermooren werden unter natürlichen Bedingungen durch<br />

Torfakkumulation jährlich 4,4-11,9 kg/ha Stickstoff und 0,068-0,408<br />

kg/ha Phosphor festgelegt<br />

(S & J 2001, S. 41)<br />

� Sphagnum magellanicum reichert bes. Blei an, bis 78 ppm (vgl.<br />

Grenzwert TVO: 0,025 ppm)<br />

Polytrichum strictum: Kupfer bis 26 ppm (vgl. TVO: 2 ppm),<br />

Vaccinium oxycoccus: Mangan in Blättern bis 2360 ppm, im<br />

Spross bis zu 920 ppm (vgl. Grenzwert TVO: 0,05 ppm)<br />

(Göttlich 1990, S. 246)<br />

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<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher Moore<br />

• stabilisierende Elemente im Landschaftswasserhaushalt<br />

• bedeutende Wasserspeicher<br />

• Kleinklimaregulatoren<br />

• Torfbildung & Akkumulation <strong>von</strong> Kohlenstoff<br />

• Stoffsenken für Nähr- und Spurenelementen<br />

• Lebensraum für hochspezialisierte Tier- und Pflanzenarten<br />

Wer im Moor überleben will, muss „fit“ dafür sein <strong>–</strong> um den Preis <strong>eine</strong>r hohen<br />

Standortbindung !<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 12


<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher Moore<br />

• stabilisierende Elemente im Landschaftswasserhaushalt<br />

• bedeutende Wasserspeicher<br />

• Kleinklimaregulatoren<br />

• Torfbildung & Akkumulation <strong>von</strong> Kohlenstoff<br />

• Stoffsenken für Nähr- und Spurenelementen<br />

• Lebensraum für hochspezialisierte Tier- und Pflanzenarten<br />

• Spezifische Glieder der Biodiversität <strong>von</strong> Landschaften<br />

Vielfalt der Ökosystemtypen<br />

Vielfalt <strong>von</strong> Lebensgemeinschaften<br />

Artenvielfalt<br />

genetische Vielfalt<br />

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Biodiversität: Genetische Vielfalt<br />

Uni Potsdam (FG Biodiversitätsforschung & Spez. Botanik):<br />

Christian Schwarzer (J. Joshi, Th. Heinken) 2009 - 2011<br />

“Anpassung <strong>von</strong> pfanzlicher Glazialreliktarten an den Klimawandel”<br />

- Experimental - Studie<br />

5 Moorarten: Torfmoos Sphagnum magellanicum; Scheidiges Wollgras (Eriophorum vaginatum)<br />

Rundblättriger Sonnentau (Drosera rotundifolia), Schlammsegge (Carex limosa),<br />

Moosbeere (Vaccinium ocxcoccus)<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 14


Laufkäfer:*<br />

Biodiversität: Artenvielfalt<br />

insgesamt 339 Laufkäferarten in Brandenburg<br />

da<strong>von</strong> 90 Arten = 27% u.a. an den Lebensraum<br />

Moor gebunden<br />

z.B. Hochmoor- Grubenhalsläufer (Patrobus assimilis)<br />

Lebensraum: nährstoffarme Niedermoore und Kleinseggensümpfe<br />

Mindestlebensraumgröße: 10 ha<br />

Flugunfähig, d.h. einmal zerstörte Lebensräume können <strong>von</strong><br />

der Art nicht wieder besiedelt werden.<br />

Foto <strong>von</strong>: Roy Anderson auf: www.coleopterist.org.<br />

* K<strong>eine</strong> Bindung an eng definierte Lebensräume mit Ausnahme der sehr<br />

nährstoffarmen, sauren Moore (5 Arten); i.d.R. Feuchtlebensraumbesiedler<br />

Quelle: Scheffler, et al. 1999: Rote Liste Laufkäfer des Landes Brandenburg- Naturschutz u. Landschaftspfl.<br />

Bbg. 8 (4): Beilage<br />

Fachl. Beratung: Dipl.Ing. O. Brauner<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 17


Heuschrecken:<br />

in Brandenburg 55 Arten.<br />

Biodiversität: Artenvielfalt<br />

11 Arten (20%) enger an Moore gebunden<br />

Z.B.Männchen <strong>von</strong> Metrioptera brachyptera<br />

(Kurzflügelige Beißschrecke)- siehe Foto<br />

Foto auf: www.tagschmetterlinge.de (2007)<br />

Quellen: MUNR (Hrsg.)1992: Rote Liste Tierarten in Brandenburg. Potsdam<br />

Klatt, R.; Braasch, D.;Höhnen, R.; Landeck, I. Machatzki, B. u. Vossen, B. 1999: Rote Liste und<br />

Artenliste der Heuschrecken des Landes Brandenburg. Naturschutz u. Landschaftspfl.Brand. 8 (1): Beilage<br />

Fachl. Beratung: Dipl.Ing. O. Brauner<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 19


Libellen:<br />

Biodiversität: Artenvielfalt<br />

in Brandenburg 68 Libellenarten<br />

12 Arten an Moore gebunden (= 34 %).<br />

Foto: Torf-Mosaikjungfer - Aeshna juncea<br />

Foto <strong>von</strong> J.M. Müller auf:www.biologie.uni-ulm.de<br />

Quellen: Mauersberger, R. 2000: Artenliste und Rote Liste der Libellen (Odonata) des Landes Brandenburg.<br />

Naturschutz und Landschaftspflege in Brandenburg 9 (4) Beilage<br />

MUNR (Hrsg.)1992: Rote Liste Tierarten in Brandenburg. Potsdam<br />

Fachl. Beratung: Dipl.Ing. O. Brauner<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 20


Spinnen:<br />

Biodiversität: Artenvielfalt<br />

insgesamt in Brandenburg 641 Spinnenarten<br />

an Moore gebunden: sind 100 Arten (15,60%).<br />

Foto: Springspinne Marpissa radiata.<br />

Foto auf: www.flickr.com (2009)<br />

Quelle: Platen, R.; Broen, v. B.; Herrmann, A.; Ratschker,U.M. u Sacher, P.; 1999: Gesamtartenliste und Rote<br />

Liste der Wegspinnen, Weberknechte und Pseudoskorpione des Landes Brandenburg; Natursch. u. Landschaftspfl<br />

i. Bbg. 8(2): Beilage<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 21


Biodiversität: Vielfalt Lebensgemeinschaften<br />

Indikator: Vegetationsformen<br />

Vegetationsformen der <strong>naturnahen</strong> Gebüsche und Wälder auf Moorstandorten:<br />

43<br />

Vegetationsformen der <strong>naturnahen</strong>, offenen Moore:<br />

56<br />

∑ 99<br />

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Biodiversität: Vielfalt der Ökosystemtypen<br />

Untergliederung der Moore anhand:<br />

1) unterschiedlicher Wasserernährung:<br />

Hydrologische Moortypen<br />

Flächenverteilung der hydrologischen Moortypen in Brandenburg:<br />

VA<br />

K<br />

D<br />

Ü<br />

VS<br />

Q<br />

(VS) Versumpfungsmoore (74%)<br />

(D) Durchströmungsmoore (11%)<br />

(VA) Verlandungsmoore (10%)<br />

(Q) Quellmoore (2%)<br />

(Ü) Überflutungsmoore (2%)<br />

(K) Kesselmoore (1%)<br />

%-Zahlen beziehen sich auf die Fläche der Moorböden,<br />

nicht die Anzahl noch naturnaher Moore<br />

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Ökosystemdienstleistungen naturnaher Moore<br />

• Archive der Landschafts- und Vegetationsgeschichte<br />

Laacher See-Tuffband<br />

Foto: R. Meier-Uhlherr<br />

Horn <strong>eine</strong>s Auerochsens aus<br />

dem Finowtal 1997<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 29


Ökosystemdienstleistungen naturnaher Moore<br />

• Archive der Landschafts- und Vegetationsgeschichte<br />

• Prägende Elemente regionaler Landschaftsbilder Foto Erlenbruch Grumsin<br />

• Räume für Natur- und Landschaftserlebnis insbes. Ruhe<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 31


Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 33


Aktueller Forschungsbedarf<br />

• Methodenentwicklung<br />

• Quantifizierung <strong>von</strong> Ökosystemdienstleistungen<br />

• Quantifizierung des Beitrages <strong>von</strong> <strong>Ökosystemfunktionen</strong> zur Bildung <strong>von</strong><br />

Ökosystemdienstleistungen<br />

• Differenzierung <strong>von</strong> Qualität und Quantität <strong>von</strong> <strong>Ökosystemfunktionen</strong> in<br />

Abhängigkeit vom Moortyp<br />

Tagung „Moore und Wasser“ März 2011 Vera Luthardt, Claudia Schröder: „<strong>Ökosystemfunktionen</strong> naturnaher <strong>Mooren</strong>“ Seite 34


MOORE … sind Lebensinseln!<br />

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