Tutorial Entscheidungsbäume - FloraWeb

BioPopDas Beratungssystem von BIOPOPTutorial EntscheidungsbäumeDas Beratungssystem von BioPop soll eineEntscheidungshilfe für Landschaftsplanung undNaturschutz darstellen. Es handelt sich um einExpertensystem, das Informationen zu Merkmaleneiner Pflanzenart verarbeitet, um Voraussagen überPotenziale der Art (z.B. Fernausbreitungsvermögen)oder über ihre wahrscheinliche Reaktion aufUmweltveränderungen wie bestimmtenPflegemaßnahmen, Brachfallen oder Fragmentierungzu geben.Die den Entscheidungsbäumen zugrunde liegendenRegeln sind zum großen Teil der Literatur, aber aucheigenen Analysen entnommen.Im vorliegenden Prototyp von BioPop sind als Beispiel4 Entscheidungsbäume implementiert:-- Entscheidungsbaum „Dauerhaftigkeit derSamenbank“-- Entscheidungsbaum „Fähigkeit zurFernausbreitung“Ein wichtiges Ziel von BioPop ist die größtmöglicheTransparenz der Datenausgabe. Daher werden imFolgenden sämtliche bisher implementiertenEntscheidungsbäume dargestellt und erläutert.Eine ausführlichere Darstellung finden Sie im Manual(Zitat!).Diese Entscheidungsbäume stellen erste Entwürfe darund sind noch nicht in der Praxis getestet. Wir bittenSie also, die Antworten des Expertensystems aufgrundIhrer Erfahrungen und Kenntnisse zunächst aufPlausibilität zu prüfen. Das gilt besonders, wennseltene oder gefährdete Arten betroffen sind.Wir freuen uns, wenn Sie uns Kommentare und Kritikzu BioPop an folgende Adresse mailen:AuC.Jackel@t-online.de.-- Entscheidungsbaum „Reaktion auf Beweidung“-- Entscheidungsbaum „Reaktion auf Brachfallen“

BioPopTutorial EntscheidungsbäumeDie Überlebensdauer der Samen einer Art im Boden –ihre Fähigkeit zum Aufbau einer dauerhaftenSamenbank - ist ein grundlegender Aspekt desLebenszyklus einer Art (Thompson et al. 1997). Es gibtkaum einen Aspekt der Pflanzenökologie, für denSamenbanken keine Rolle spielen. Die Dauerhaftigkeitder Samenbank ist von großer Bedeutung für denSchutz und die Renaturierung vonPflanzengesellschaften und sie ist ein wichtiger Faktorfür die Vorhersage der Reaktion von Pflanzenartenund –gesellschaften auf Nutzungsänderungen undKlimawandel (Hodgson & Grime 1990).Die Klassifikation der Samenbank wurde demzusammenfassenden Werk von Thompson et al.(1997) entnommen, neuere und unveröffentlichteDaten wurden entsprechend klassifiziert:Vorübergehend (transient) – Samen der Artüberdauern weniger als ein Jahr (oft viel kürzer) imBodenKurzfristig dauerhaft (short-term persistent) – Samenüberdauern mindestens 1 Jahr, aber weniger als 5Jahre im BodenLangfristig dauerhaft (long-term persistent) – Samenüberdauern mindestens 5 Jahre im BodenAusbreitung in der Zeit (Samenbank)Für viele Pflanzenarten liegen – je nachgeographischer Region, Habitat, Bodentyp,Populationsdichte, Methode usw. – unterschiedlicheErgebnisse (Datensätze) zur Dauerhaftigkeit derSamenbank vor. In der Original-Datenbank sind dieseDaten einzeln aufgeführt und können dort auchabgerufen werden. Für das praktische Arbeiten undzum Vergleich von Arten untereinander ist es jedochgünstig, mit einem einzigen Wert pro Art arbeiten zukönnen. Diese Klassifikation des Samenbank-Typseiner Art liefert der Entscheidungsbaum Samenbank.Zunächst werden die Ergebnisse aus Untersuchungenan natürlichen Samenbanken im Boden für dieKlassifikation herangezogen. Sind keine solchenUntersuchungen vorhanden, so werden dieErgebnisse von Vergrabungsexperimenten betrachtet(erst in zweiter Linie, da diese die Langlebigkeit vonSamen im Boden oft überschätzen). Liegen auch hierkeine Daten vor, kann nach Bekker et al. (2000) ausSamenmerkmalen der Art auf ihren wahrscheinlichenSamenbanktyp geschlossen werden. DieserZusammenhang gilt jedoch nicht in stark bis unter dieBodenoberfläche gestörten Habitaten wie z.B. Äckern.Thompson, K., J. P. Bakker, et al. (1997). The soil seed banks of North West Europe: methodology, density and longevity. Cambridge, Cambridge University Press.Hodgson, J. G. and J. P. Grime (1990). The role of dispersal mechanisms, regenerative strategies and seed banks in the vegetation dynamics oftheBritishlandscape. Species dispersal in agricultural habitats. R. G. H. Bunce and D. C. Howard, Belhaven Press: 65-81.Bekker et al. (2000). Zeitschrift für Ökologie und Naturschutz 9(1-2): 1-128.

BioPopEntscheidungsbaum Samenbankseedbank studiesavailableTutorial Entscheidungsbäumestudies onnaturallyburied seedsavailableresults ofburialexperimentsavailable1. Zur Ermittlung der Dauerhaftigkeit derSamenbank einer Art werden bevorzugtUntersuchungen an natürlichen Samenbankenherangezogen.2. Sind solche Untersuchungen nicht verfügbar,werden die Ergebnisse vonVergrabungsexperimenten genutzt.no seedbank studiesavailable3. Wurden auch keine Vergrabungsexperimentemit der gewählten Art durchgeführt, so wird derwahrscheinliche Samenbanktyp anhand derMasse und Form der Samen abgeleitet.

BioPopEntscheidungsbaum Samenbankseedbank studiesavailableonly transient recordsTutorial Entscheidungsbäumestudies onnaturallyburied seedsavailableresults ofburialexperimentsavailableshort-term persistent, butno longterm-persistentrecordslong-term persistentrecords4. Wenn die Art in natürlichenSamenbanken gefunden wurde, wirdzunächst abgefragt, ob dauerhafteSamen im Boden gefunden wurden.no seedbank studiesavailable

BioPopEntscheidungsbaum Samenbankseedbank studies availableTutorial Entscheidungsbäumestudies onnaturally buriedseeds availableresults of burialexperimentsavailableonly transient recordsshort-term persistent, butno longterm-persistentrecordslong-term persistentrecords≤ 10% short-termpersistent11 - 49% shorttermpersistent≥ 50% short-termpersistent≤ 10% long-termpersistent11 - 49% longtermpersistent≥ 50% long-termpersistentwith highprobabilitytransientprobably shorttermpersistentwith highprobability shorttermpersistentprobably long-termpersistentwith highprobability longtermpersistent5. Je nach dem Anteil kurz- oder langfristigdauerhafter Einträge wird die Art dementsprechenden Samenbanktyp zugeordnet.no seedbank studies available

BioPopEntscheidungsbaum Samenbankseedbank studiesavailableTutorial Entscheidungsbäumestudies onnaturallyburied seedsavailableresults ofburialexperimentsavailableall records withlongevity < 1 yrrecords with longevity1 to 5 yrs, but norecords of longevity >5yrsrecords with longevity> 5 yrs6. Vergrabungsversuche werden erst dannzur Klassifikation der Art hinzugezogen,wenn keine Untersuchungen annatürlichen Samenbanken vorliegen, dadie Langlebigkeit von Samen im Bodenhier oft überschätzt wird (s. Manual).Auch hier wird zunächst geprüft, obdauerhafte Einträge vorliegen.no seedbank studiesavailable

BioPopEntscheidungsbaum SamenbankTutorial Entscheidungsbäumeseedbank studiesavailablestudies onnaturallyburied seedsavailableresults ofburialexperimentsavailableno seedbank studiesavailableall records withlongevity < 1 yrrecords with longevity1 to 5 yrs, but norecords of longevity >5yrsrecords with longevity> 5 yrs7. Anschließend wird die Samenbank derArt je nach Anteil lang- und kurzfristigdauerhafter Einträge klassifiziert.≤ 20% records withlongevity 1 to 5 yrs> 20% records withlongevity 1 to 5 yrs≤ 20% records withlongevity > 5 yrs>20% records withlongevity > 5 yrswith highprobabilitytransientprobably shorttermpersistentprobably long-termpersistent

BioPopEntscheidungsbaum Samenbankseedbank studiesavailableTutorial Entscheidungsbäumestudies onnaturallyburied seedsavailableresults ofburialexperimentsavailableno seedbank studiesavailable8. Sind lediglich Angaben zu Samengewicht und–form verfügbar, kann nach Bekker et al.(2000) abgeschätzt werden, ob die Art ehereine vorübergehende oder eine dauerhafteSamenbank ausbildet. Dieser Zusammenhanggilt jedoch nicht in sehr stark und tief gestörtenHabitaten wie z.B. bei der Ackerbegleitflora.information onseed mass andseed shapeavailableM x √V < 0,915M x √V ≥ 0,915probablypersistentprobablytransient

BioPopEntscheidungsbaum Samenbankseedbank studiesavailableTutorial Entscheidungsbäumestudies onnaturallyburied seedsavailableresults ofburialexperimentsavailableno seedbank studiesavailable9. Sind auch keine Daten zu Samenmasse und –form verfügbar, sind keine Aussagen zurDauerhaftigkeit der Samenbank möglich.information onseed mass andseed shapeavailableM x √V < 0,915M x √V ≥ 0,915probablypersistentprobablytransientinformation on seedmass and seed shapemissingno statementpossible

BioPopAusbreitung im RaumTutorial EntscheidungsbäumeAusbreitung ist einer der zentralen Prozessepflanzlichen Lebens. Arten, die ihre Nachkommennicht an andere geeignete Wuchsplätze ausbreitenkönnen, werden früher oder später aussterben, wennsich die Standortfaktoren des aktuellen Wuchsortesverändern oder die Art durch Konkurrenten verdrängtwird. In den letzten Jahrzehnten ist dieAusbreitungsfähigkeit von Pflanzenarten zu einemsehr aktuellen Thema für Pflanzenökologie undNaturschutz geworden: In der heutigen Landschaft, inder naturnahe Habitate meist als kleine isolierteFragmente in einer intensiv genutzten Matrix liegen,kann die Ausbreitung zu noch unbesiedeltengeeigneten Standorten oder zwischen Populationenzum Schlüssel für ein langfristiges Überleben werden.Zudem wird mit der fortschreitendenKlimaveränderung eine Verschiebung vonWuchszonen erwartet, denen nur Pflanzenarten mitguter Ausbreitungsfähigkeit folgen können.Die meisten Pflanzenarten können durch mehrereVektoren ausgebreitet werden und oft unterscheidensie sich nur graduell in ihrem Ausbreitungspotenzialdurch einen bestimmten Vektor. Zur Ermittlung desFernausbreitungspotenzials einer Art werden daherdie Möglichkeiten der Fernausbreitung nacheinanderabgefragt.Die graduelle Abstufung des Ausbreitungspotenzialsist aufgrund der vorhandenen Datengrundlage bishernur für die Windausbreitung möglich

BioPopEntscheidungsbaum FernausbreitungTutorial EntscheidungsbäumeFernausbreitungspotenzial durch Wind nachTackenberg (Terminalvelocity und releasingheight müssen gegebensein ⇒Windausbreitungspotenzialkann in Tabelleabgelesen werden)Fernausbreitungdurch natürlicheFaktorennachgewiesen:WindausbreitungZunächst wird das Ausbreitungspotenzial durch denWind anhand von Fallgeschwindigkeit des Samensund Ausstreuhöhe der Art ermittelt (9-stufige Skala,Ergebnis des Windausbreitungsmodells PAPPUS,Tackenberg 2000)

BioPopEntscheidungsbaum FernausbreitungTutorial EntscheidungsbäumeFernausbreitungspotenzial durch Wind nachTackenberg (Terminalvelocity und releasingheight müssen gegebensein ⇒Windausbreitungspotenzialkann in Tabelleabgelesen werden)Fernausbreitungdurch natürlicheFaktorennachgewiesen:WindausbreitungFernausbreitungdurch Dysochorienachgewiesen(dispersal type =dysozoochor +Tierart)Fernausbreitung durchWildtiere (größereSäugetiere/Vögel)nachgewiesenFernausbreitungdurch natürlicheFaktorennachgewiesen:Ausbreitung durchWildtiereDie Ausbreitung durch Sammeln undVerstecken ist nur für Wildtiere bekannt undhier sind vor allem Vögel ein bedeutenderFaktor für die Fernausbreitung.

BioPopEntscheidungsbaum FernausbreitungTutorial EntscheidungsbäumeFernausbreitungspotenzial durch Wind nachTackenberg (Terminalvelocity und releasingheight müssen gegebensein ⇒Windausbreitungspotenzialkann in Tabelleabgelesen werden)Fernausbreitungdurch natürlicheFaktorennachgewiesen:WindausbreitungFernausbreitungdurch Dysochorienachgewiesen(dispersal type =dysozoochor +Tierart)Fernausbreitung durchWildtiere (größereSäugetiere/Vögel)nachgewiesenFernausbreitungdurch natürlicheFaktorennachgewiesen:Ausbreitung durchWildtiereFernausbreitungdurchEpizoochorienachgewiesen(dispersal type =epizoochor +Tierart)Fernausbreitungdurch weidendeHaustierenachgewiesenFernausbreitungdurch (indirekte)Einwirkung desMenschennachgewiesen:Ausbreitung durchweidendeHaustiereDie Möglichkeit zur Ausbreitungdurch Anheftung an Tiere(Epizoochorie) wird anhand vonNachweisen in der Literaturgeprüft.

BioPopEntscheidungsbaum FernausbreitungTutorial EntscheidungsbäumeFernausbreitungspotenzial durch Wind nachTackenberg (Terminalvelocity und releasingheight müssen gegebensein ⇒Windausbreitungspotenzialkann in Tabelleabgelesen werden)Fernausbreitungdurch natürlicheFaktorennachgewiesen:WindausbreitungFernausbreitungdurch Dysochorienachgewiesen(dispersal type =dysozoochor +Tierart)Fernausbreitung durchWildtiere (größereSäugetiere/Vögel)nachgewiesenFernausbreitungdurch natürlicheFaktorennachgewiesen:Ausbreitung durchWildtiereFernausbreitungdurchEpizoochorienachgewiesen(dispersal type =epizoochor +Tierart)Fernausbreitungdurch weidendeHaustierenachgewiesenFernausbreitungdurch (indirekte)Einwirkung desMenschennachgewiesen:Ausbreitung durchweidendeHaustiereFernausbreitungdurchEndozoochorienachgewiesen(dispersal type =endozoochor +Tierart)Fernausbreitungdurch FischenachgewiesenFernausbreitungdurch natürlicheFaktorennachgewiesen:Ausbreitung durchFischeEbenso wie bei derAusbreitung über denVerdauungstrakt vonTieren(Endozoochorie) wirdhier die Ausbreitungdurch Wildtiere unddurch weidendeHaustiereunterschieden, dadieseunterschiedlichenAusbreitungsvektorenauch ganzunterschiedlicheImplikationen für dasNaturschutzmanagemnt haben.

BioPopEntscheidungsbaum Fernausbreitung...Tutorial EntscheidungsbäumeFernausbreitungdurch Wassernachgewiesen(dispersal type =nautochor)Fernausbreitungdurch natürlicheFaktorennachgewiesen:WasserausbreitungDie Fernausbreitung durchWasser ist schließlichhauptsächlich in wassernahenund/oder zeitweiseüberschwemmten Habitaten vonBedeutung

BioPopEntscheidungsbaum FernausbreitungTutorial EntscheidungsbäumeFernausbreitungdurch Wassernachgewiesen(dispersal type =nautochor)Fernausbreitungdurch natürlicheFaktorennachgewiesen:WasserausbreitungFernausbreitung durchden Menschennachgewiesen(dispersal type =hemero-, ethelo-,speiro- od. agochor )Fernausbreitung durchEinwirkung des Menschennachgewiesen:Ausbreitung- als Gartenpflanze /- mit dem Saatgut vonNutzpflanzen- durch andere FaktorenMöglichkeiten derSamenausbreitung durch denMenschen sind sehr vielfältig undhaben sich in den letzten 150Jahren grundlegend gewandelt(Bonn et al. 1998)

BioPopEntscheidungsbaum FernausbreitungTutorial EntscheidungsbäumeFernausbreitungdurch Wassernachgewiesen(dispersal type =nautochor)Fernausbreitungdurch natürlicheFaktorennachgewiesen:WasserausbreitungFernausbreitung durchden Menschennachgewiesen(dispersal type =hemero-, ethelo-,speiro- od. agochor )Fernausbreitung durchEinwirkung des Menschennachgewiesen:Ausbreitung- als Gartenpflanze /- mit dem Saatgut vonNutzpflanzen- durch andere FaktorenKeineMöglichkeitder FernausbreitungnachgewiesenKeine Aussage zurFernausbreitungmöglichWenn keine Möglichkeit derFernausbreitung in der Literaturnachgewiesen ist, muss dies –gerade bei seltenen Arten – nichtauch heißen, dass es keine gibt.

BioPopEntscheidungsbaum BeweidungDie Reaktion einer Art auf Beweidung hängt nicht nur von den Merkmalen der Art ab sondern auch vonanderen Faktoren wie Art und Rasse der Weidetiere, Schmackhaftigkeit der übrigen Arten desWuchsortes usw. Dennoch sind gewisse Aussagen (wahrscheinliche Zunahme / wahrscheinlicheAbnahme der Art bei Einsetzen von Beweidung) anhand von Wuchsform, Abwehrmechanismen undSchmackhaftigkeit für Herbivoren möglich.Tutorial EntscheidungsbäumeIm Entscheidungsbaum Beweidung werden mehrere Möglichkeiten einer Pflanzenart,Beweidungsdruck durch Ausweichen (räumlich oder zeitlich) oder Abwehrmechanismen zu begegnen,abgefragt. Bei diesen Arten wird eine Förderung durch Beweidung angenommen. Arten, die keine derabgefragten Merkmalskombinationen aufweisen, gehen durch Beweidung voraussichtlich zurück.Der Entscheidungsbaum Beweidung ist für extensive Weiden konzipiert. Auf sehr intensiven Weidengewinnen andere Merkmale an Bedeutung, da die Vegetation fast wie bei einer Mahd sehrgleichmäßig abgefressen und stärker trittbelastet wird (Briemle et al. 2002).Die Regeln für den Entscheidungsbaum Beweidung wurden z. T. aus Analysen von Dauerversuchen(Bracheversuche Baden-Württemberg), z.T. aus veröffentlichten Untersuchungsergebnissen undErfahrungswerten abgeleitet.Briemle et al. (2002):

BioPopEntscheidungsbaum BeweidungTutorial Entscheidungsbäumeleaf distribution= rosette UNDcanopy heightmax ≤ 0,3mcanopy heightmax ≤ 0,1mleaf phenology=vernalpreference =avoided ODERpoisonous(wennvorhanden, mitNennung derTierart)chemicaldefence =NICHT nophysicaldefence =NICHT noVoraussichtlich Erhaltung der Population / Zunahme bei Beweidunglife span = Lichtzahlannual, biennial ≥ 4or mono-carpicperennial UNDflower seasonstart ≤ 5Keine dervorstehendenMerkmalsausprägungenVoraussichtlichAbnahmebeiBeweidung

BioPopEntscheidungsbaum SukzessionDer Entscheidungsbaum Sukzession beantwortet die Frage, ob eine Art gefährdet ist, nachBrachfallen eines naturnahen (auf Nutzung angewiesenen) Habitates sehr schnell (innerhalbder ersten 5-10 Jahre) zu verschwinden.Tutorial EntscheidungsbäumeEs werden verschiedene Merkmalskombinationen abgefragt, die das schnelle Verschwindeneiner Art nach Brachfallen einer genutzten und gepflegten Fläche wahrscheinlich machen.Andere Arten können vermutlich ohne weiteres mehrere Jahre auf einer in Sukzessionübergehenden Fläche überdauern.Die Regeln für den Entscheidungsbaum Sukzession wurden auf der Grundlage der Analyseeines Dauerversuches (Göttinger Sukzessionsveruch) aufgestellt.

BioPopEntscheidungsbaum SukzessionTutorial Entscheidungsbäumelife span != perennial,polycarpic perennial,short-lived polycarpicperennial, medium-livedperennial, long-livedperennialcanopy height max< 0,5 m UND[clonal growth = noODER CGO = noclonal growth]leaf distribution =rosette, COM_VAL =Prim oder in ≥ 50%der FälleVoraussichtlich Abnahme der Population bei freier SukzessionLichtzahl ≥ 4Keine dervorstehendenMerkmalsausprägungenVoraussichtlichZunahme bei freierSukzession