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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-73134
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7313/


Nakou, Aikaterini

Struktur- und Biodiversität-Untersuchung in NATURA 2000- Waldgebieten : Fallbeispiel Dadia-Leukimi-Soufli NATURA 2000-Waldgebiet in Griechenland

Structure and biodiversity surveys in NATURA 2000 forest areas : case study Dadia-Leukimi-Soufli NATURA 2000-forest area in Greece

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Kurzfassung in Deutsch

Die zentralen Elemente der EU zum Schutz der Europäischen Umwelt sind die Vogelschutzrichtlinie sowie die Fauna-Flora-Habitatrichtlinie (FFH-Richtlinie). Diese Richtlinie soll dazu beitragen, die biologische Vielfalt in den Mitgliedstaaten durch Festlegung eines gemeinsamen Rahmens für die Erhaltung der wildlebenden Pflanzen und Tiere und der Lebensräume von gemeinschaftlichem Interesse aufrechtzuerhalten. Durch die Richtlinie wird ein europäisches ökologisches Netz mit der Bezeichnung „Natura 2000" geschaffen. Dieses Netz umfasst „besondere Schutzgebiete", die von den Mitgliedstaaten gemäß den Bestimmungen der Richtlinie auszuweisen sind sowie besondere Schutzgebiete im Sinne der Richtlinie 79/409/EWG über die Erhaltung der wildlebenden Vogelarten. Es ist damit auch einer der entscheidenden, wenn nicht der entscheidende Beitrag Europas zur Erreichung der Ziele der Konvention über biologische Vielfalt (CBD) und zur Erreichung des 2010-Biodiversitätszieles.

Alle EU- Mitgliedsstaaten, darunter auch Griechenland, müssen den Zustand und die Entwicklung ihrer biologischen Vielfalt erfassen und quantifizieren. Aber die Waldinventuren sind bisher fast ausschließlich auf die Erhebung der Holzfunktion ausgerichtet. Es werden dabei oft metrische Daten erhoben, die sich durch einfache statistische Maßzahlen beschreiben lassen. Für die Erfassung ökologischer Grundlagen wie Artenvielfalt und Bestandesstruktur fehlen bisher adäquate Konzepte und Instrumentarien. Derzeit werden im Rahmen von Inventuren zwar häufig ökologische Indikatoren erhoben, diese Erhebungen finden jedoch meist losgelöst von einer ganzheitlichen Betrachtung statt. Oft handelt es sich um einfach zu erhebende Indikatoren mit nur ordinalem oder nominalem Skalenniveau, die nicht weiter ausgewertet werden. Es wird nach Algorithmen und gültigen Messverfahren für die Beschreibung der Bestandesstruktur und deren Artenvielfalt als Weiser für ökologisch stabile Verhältnisse gesucht. Die Parameter sollen die Vielfalt und die Standortsgemäßheit beschreiben und durch Stichprobenverfahren erhoben werden können. Um für beliebige Bestände ihre Biodiversität zu quantifizieren, ist es sinnvoll, verschiedene Indizes für Arten- und Strukturdiversität zu berechnen und zu kombinieren.

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines angepassten Inventurmethode-Modells für Natura 2000 Waldgebiete durch die Optimierung der Aufnahmemethoden mit der Kombination von terrestrischen Aufnahmen und vorhandenen Daten. Eine Biodiversitätsanalyse von Natura 2000 Waldgebieten wurde durchgeführt durch die Entwicklung, Kombination und Berechnung von verschiedenen Struktur- und Artendiversitätsindizes, wie auch geostatistischen Ansätzen.

Das Set der Indizes zur Beschreibung der Artenvielfalt, die in dieser Arbeit verwendet wurden, sind:
• Shannon Index
• Evenness Index
• Simpson Index
und der Artenfrequenz vor allem auf die Werte:
• der Alpha-Diversität
Hinsichtlich der Analyse der Strukturdiversität wurden verwendet:
• Aggregationsindex
• Segregationsindex
• Winkelmaß
• Durchmischung Index
• Dimensionsdifferenzierung Index
• Dimensionsdominanz Index
• Artprofilindex.

Die räumliche Charakterisierung der Struktur- und Artenvielfalt wurde auch mittels geostatistischer Ansätze durchgeführt. Die Theorie der Geostatistik basiert auf der Eigenschaft der "Regionalisierbarkeit" von Variablen. Hier handelt es sich um Zufallsvariablen, die eine räumliche Beziehung aufweisen. Dies erlaubte die Herstellung einer räumlichen Modellierung der untersuchten Biodiversitätsvariablen aus einer begrenzten Anzahl von Proben durch die Anwendung der Geostatistik mit Hilfe der Variographie. Mit den ermittelten räumlichen Strukturen aus der Variographie konnte eine Interpolation (Kriging) durchgeführt werden, um Parameterfelder stochastisch zu generieren und Krigingskarte für das Untersuchungsgebiet zu entwerfen.
Die Diversitätsindizes, trotz ihrer Schwächen, haben ein Bild der Vielfalt des Untersuchungsgebiets und die Unterschiede zwischen den verschiedenen Lebensräumen dargestellt. Die Straten 1 (Natura 2000- Kennzeichnung, 9280: Wälder mit Quercus frainetto) mit 2 (Natura 2000- Kennzeichnung, 91E0: Auen-Wälder mit Alnus glutinosa und Fraxinus excelsior und 9340: Wälder mit Quercus ilex und Quercus rotundifolia) und 3 (Natura 2000- Kennzeichnung, 9540: Mediterrane Pinienwälder mit endemischen Kiefern, Pinus Brutia) weisen signifikante Unterschiede zwischen den Mittelwerten ihres α- Diversitäts-Index auf. Im Gegensatz dazu unterscheiden sich die Mittelwerte des Shannon Index nicht signifikant zwischen den vier Straten. Der Simpson Index gibt signifikant unterschiedliche Werte nur zwischen den Straten 1 und 2 mit höheren Mittelwerte des Index in den Straten 1 und 3.

Die Untersuchung der Strukturdiversität mittels des Aggregationsindex R und Winkelmaß- Index W ergab, dass die Baumarten der Straten 1, 2 und 3 sich zufällig bis unregelmäßig verhalten und nur im Stratum 4 weisen die meisten Bestände eine regelmäßige Verteilung ihrer Baumarten auf. Der Durchmesserdifferenzierungsindex T zeigt, dass im Stratum 3 und 4 die Durchmesserdimensionen der Bäume mittlere Differenzierung haben, im Gegensatz zum Stratum 1 und 2, in denen der Index eine schwache Durchmesserdifferenzierung zwischen den Bäumen verrät. Für den Artprofilindex A wurden signifikante Unterschiede zwischen den Werten im Stratum 4 und Stratum 2 gezeigt. Die Werte des M Index unterscheiden sich signifikant zwischen Stratum 1 mit 3.

Die Werte aller vier Artendiversitätsindizes weisen eine niedrige Mikrovariabilität auf. Mit Reichweite von 4320m hat der α- Diversitätsindex eine sehr große räumliche Kontinuität. Der Shannon- und Simpson- Index haben gleiche Reichweite und aus der Sicht der Geostatistik können beide zusammen berücksichtigt werden. Wie bei den Artendiversitätsindizes sind auch bei den Strukturindizes die Werte der Nugget- Effekte sehr klein und besonders in dem Variogramm- Model des Artprofilindex ist er gleich Null. Die Spanne der Reichweite liegt von 38280m für den Durchmesserdifferenzierungsindex T bis 1890m für den Durchmischungsindex M. Die größte räumliche Kontinuität weißt der Durchmesserdifferenzierungsindex T, gefolgt vom Aggregationsindex R und Winkelmaß W.


Kurzfassung in Englisch

The central elements of the EU to protect the European environment are the Birds Directives and the Flora- Fauna- Habitats Directives (FFH- Habitats Directives). These directives should contribute to the biological diversity in the Member States by establishing a common framework for the conservation of wild plants and animals and habitats of Community interest. These directives established a European ecological network known as "Natura 2000". The network comprises "special protected areas", which must be provided by Member States under the provisions of the directives, as well as the special protected areas which are included in the Directive 79/409/EEC on the conservation of wild birds. It is also one of the crucial, if not the most decisive contribution of Europe, to achieve the objectives of the Convention of Biological Diversity (CBD) and to achieve the 2010 biodiversity target.

All EU member states, including Greece, have to measure and quantify the condition and the development of their biodiversity. But forest inventories in the past have concentrated almost exclusively on the collection of timber-oriented function. Often metric data are collected, which are described by simple statistical measures. Until now adequate concepts and instruments for the measurement of ecological variables such as species and structural diversity are missing. Currently inventories also collect ecological indicators, these surveys taking place, however, mostly in isolation. Often they are concerned with easily collected indicators with nominal or ordinal scales, which are not further evaluated. Valid measurement methods and algorithms for the description of stand structure and their biodiversity as a basis for environmentally stable conditions are needed. The parameters should describe the diversity of an area and also should be collected with sampling techniques. In order to quantify the stands biodiversity, it is useful to be calculated and combine various indices of species and structural diversity.

The objective of this thesis is to develop a customized inventory model for Natura 2000 forest areas through the optimization of sampling methods with the combination of terrestrial surveys and existing available data. Moreover, the implementation of a biodiversity analysis of Natura 2000 forest areas through the development, combination and calculation of various structural and species diversity indices, as well as geostatistical approaches has been conducted.
The set of indices to describe the species diversity, used in the study is:
• Shannon Index
• Evenness Index
• Simpson Index

Frequency and species:
• Alpha-diversity Index

For describing the structural diversity the following indices have been used:
• Aggregation Index, R
• Segregation Index, S
• Winkelmass Index, W
• Mixture Index, M
• Dimension Differentiation Index, T
• Dimension Dominance Index, DD
• Species Profile Index.

The spatial characterization of the structure and species diversity was also performed using geostatistical approaches. The theory of geostatistics is based on the theory of "regionalized" variables. These are random variables, which have a spatial relationship. This permitted the production of a spatial modelling of the studied biodiversity variables from a limited number of samples by the application of geostatistics using variography. With the identified spatial structures from variography, an interpolation (Kriging) was conducted to generate the parameter fields and to develop Kriging cards for the study area.

The diversity indices, despite their weakness, represented a picture of the diversity of the study area and their differences between the different habitats. The Strata 1 (Natura 2000 - Drawing, 9280: Forests with Quercus frainetto) with 2 (Natura 2000 - Drawing, 91E0: Floodplain forests with Alnus glutinosa and Fraxinus excelsior and 9340: Quercus ilex and Quercus rotundifolia) and 3 (Natura 2000 - Drawing, 9540: Mediterranean pine forests with endemic pine, Pinus brutia) show significant differences between the mean of its α-diversity index. The means of the Shannon index do not differ significantly between the four Strata. The Simpson index has significantly different values only between the strata 1 and 2, with higher index averages in Strata 1 and 3.

Related to the structural diversity, it was found that the tree species in Strata 1, 2 and 3, measured by the aggregation index R and “Winkelmass” index W, are behaved incidental or irregularly and only in the most stands of Strata 4 there is a regular distribution of their tree species. The diameter differentiation index T shows that in strata 3 and 4 the diameter dimensions of the trees have a medium differentiation, in contrast to the strata 1 and 2, in which the index shows a weak differentiation between the diameters of the trees. Regarding the species profile index A there are significant differences between its values in strata 4 and 2, with higher values in strata 2. Finally, the values of the M index differ significantly between Strata 1 and 3.

The values of all four species diversity indices show a low microvariability. With ranges of 4320m the α-diversity index showed a very large spatial continuity. The Shannon and Simpson index have the same ranges and from the perspective of geostatistics can be considered together. As with the species diversity indices also for the structural indices the values of the nugget effects are very small and especially the variogramm model of the species profile index A it is equal to zero. The margin of the ranges reached from 38280m, for the diameter differentiation index T, to 1890m, for the mixture index M. The greatest spatial continuity has the diameter differentiation index T, followed by the aggregation index R and the “Winkelmass” index W.


SWD-Schlagwörter: Biodiversität , Geostatistik , NATURA 2000 , Strukturanalyse , Visualisierung
Freie Schlagwörter (deutsch): Inventurmodell , Struktur- und Artendiversitätsindizes
Freie Schlagwörter (englisch): Biodiversity , Geostatistic , NATURA 2000 , Structural analysis , Visualisation , Inventory modell , Diversity Index
MSC Klassifikation 92F05
Institut: Institut für Waldwachstum
Fakultät: Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
DDC-Sachgruppe: Land- und Forstwirtschaft, Veterinärmedizin
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Pelz, Dieter R. (Prof. Dr. Dr. h. c. )
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 08.12.2009
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 15.07.2010
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