Störungsökologie

Thomas Wohlgemuth ist Leiter der Forschungsgruppe Störungsökologie an der Eidg. Forschungsanstalt WSL in Birmensdorf (Schweiz). Er untersucht die Wiederbewaldung nach Windwurf, Waldbrand und trockenheitsbedingter Mortalität sowie die Verjüngung von Baumarten unter experimentellen Bedingungen. Sein Augenmerk gilt dem Wechselspiel von Störungen und Klimaveränderungen sowie den Auswirkungen auf Waldgesellschaften.

Anke Jentsch ist Professorin für Störungsökologie an der Universität Bayreuth (Deutschland). Sie forscht u.a. zu Störungen und Biodiversität, Naturrisiken und Klimawandel. Der Schwerpunkt ihres wissenschaftlichen Interesses liegt im Verständnis der Dynamik von Ökosystemen und der Resilienz von Lebensgemeinschaften. Ihre Arbeiten umfassen umfangreiche Freilandexperimente in Mitteleuropa zu den Auswirkungen von Wetterextremen auf Ökosystemfunktionen.

Rupert Seidl ist Professor für Waldökosystemmanagement an der Universität für Bodenkultur Wien (Österreich). Er forscht zur Dynamik von Waldökosystemen mit dem Ziel, durch ein verbessertes Verständnis von Störungen und Resilienz zu einem robusten Management von Ökosystemen im globalen Wandel beizutragen. Methodisch entwickelt er dynamische Simulationsmodelle um vergangene und mögliche zukünftige Änderungen in der Struktur, Zusammensetzung und Funktion des Waldes quantitativ zu beschreiben.

Vorwort 11

1 Störungsökologie: Ein Leitfaden13

1.1 Die Rolle von Störungen in Sukzession und Ökosystemdynamik13

1.2 Störung als Ausgangspunkt wichtiger ökologischer Konzepte15

1.3 Störungsregime im Wandel16

1.4 An wen richtet sich dieses Buch?17

2 Definitionen und Quantifizierungen21

2.1 Störungen und Störungsregime21

2.1.1 Inhalte und Themen der Störungsökologie21

2.1.2 Definition von Störungsereignissen und Störungsregimen23

2.1.3 Die relevanten Skalen der Störungsökologie32

2.1.4 Störungen lösen Primär- und Sekundärsukzession aus33

2.1.5 Störungen in der Landschaftsökologie: Das dynamische Gleichgewicht36

2.1.6 Störungen und Nischendifferenzierung in Pflanzengemeinschaften39

2.1.7 Die «Intermediate Disturbance Hypothesis»40

2.1.8 Störungen, Artenvielfalt und Produktivität41

2.2 Die Störungsregime und Klimaextreme der Vegetationszonen der Erde45

2.2.1 Einleitung45

2.2.2 Die polare/subpolare Zone46

2.2.3 Die boreale Zone49

2.2.4 Die temperate Zone57

2.2.5 Die mediterrane Zone60

2.2.6 Die subtropischen und tropischen Trockenzonen62

2.2.7 Die feuchten Subtropen64

2.2.8 Die Zone der sommerfeuchten Tropen66

2.2.9 Die Zone der immerfeuchten Tropen69

3 Konzepte75

3.1 Störungen und Biodiversität75

3.1.1 Einleitung75

3.1.2 Störungen fördern die Biodiversität – aber nicht immer und überall76

3.1.3 Wie die Stärke der Störung die Biodiversität beeinflusst78

3.1.4 Störungen und Biodiversität im Kontext von zeitlicher Ökosystemdynamik79

3.1.5 Störungen und Biodiversität im räumlichen Kontext84

3.2 Resilienz gegenüber Störungen91

3.2.1 Einleitung und Definition91

3.2.2 Mechanismen der Resilienz96

3.2.3 Messen und Beschreiben von Resilienz101

3.3 Adaptation an Störungen108

3.3.1 Komplexe Interaktionen von Selektionsfaktoren formen Pflanzengemeinschaften108

3.3.2 Adaptationen an Störungen – wer profitiert?122

3.3.3 Störungen als Selektionsfaktor für Pflanzeneigenschaften in Gemeinschaften124

4 Abiotische Störungen129

4.1 Störungen durch Feuer in Waldökosystemen: Prozesse und Managementstrategien129

4.1.1 Geschichte und Geografie der Vegetationsbrände129

4.1.2 Die ökologische Rolle von Feuer in Ökosystemen134

4.1.3 Umgang mit Vegetationsbränden144

4.2 Windstörungen156

4.2.1 Ursache und Entstehung von Winden156

4.2.2 Unmittelbare Auswirkungen auf die Vegetation158

4.2.3 Ökonomische Schäden an Wäldern162

4.2.4 Einfluss auf die Ökosystemdynamik163

4.2.5 Waldbaustrategien zur Minimierung von Sturmschäden166

4.2.6 Mehr Stürme durch Klimawandel?170

4.3 Lawinen und andere Schneebewegungen175

4.3.1 Ursache und unmittelbare Wirkung von Schneebewegungen175

4.3.2 Einfluss von Lawinen auf Ökosysteme177

4.3.3 Lawinenschutzfunktion von Wald179

4.3.4 Interaktion zwischen Lawinen und anderen natürlichen Störungen181

4.3.5 Lawinen- und Waldmanagement183

4.3.6 Lawinen und Lawinenschutz bei wärmerem Klima?184

5 Biotische Störungen189

5.1 Baumkrankheiten als ökologische Störungen189

5.1.1 Charakterisierung des Systems189

5.1.2 Baumartenvielfalt als Anpassung von Wäldern an Baumkrankheiten?192

5.1.3 Baumkrankheiten und Biodiversität194

5.1.4 Mechanismen der Einschleppung von exotischen Pathogenen196

5.1.5 Klimawandel und Baumkrankheiten198

5.1.6 Interaktionen von Baumkrankheiten mit anderen Störungen199

5.1.7 Gesellschaftliche Aspekte200

5.1.8 Schlussfolgerungen202

5.2 Blatt- und nadelfressende Insekten212

5.2.1 Phyllophage Insekten als Ursache von Störungen in Wäldern212

5.2.2 Einfluss phyllophager Schmetterlingsraupen auf Wälder214

5.2.3 Auswirkungen von Insektenmassenvermehrungen auf die Gesellschaft222

5.2.4 Anpassung der Lebensgemeinschaften an Störungen227

5.2.5 Interaktionen mit anderen Störungen227

5.2.6 Blatt- und nadelfressende Insekten im globalen Wandel227

5.3 Borkenkäfer236

5.3.1 Verbreitung und Ökologie236

5.3.2 Befallsstrategien237

5.3.3 Auslöser von Massenvermehrungen239

5.3.4 Befallsdynamik241

5.3.5 Interaktionen mit anderen Störungen246

5.3.6 Bedeutung247

5.3.7 Borkenkäfer und Klimawandel249

5.4 Großherbivoren256

5.4.1 Herbivoren als Störung in Pflanzengemeinschaften256

5.4.2 Vergleich der Einflüsse von Nutztieren und Wildtieren auf die Vegetation258

5.4.3 Beeinflussung der Wald-Offenland-Verteilung durch große Herbivoren260

5.4.4 Management von Schutzgebieten mit wilden und domestizierten Huftieren267

6 Anthropogene Störungen273

6.1 Waldnutzungen273

6.1.1 Bedeutung der Störungsökologie für die Waldbewirtschaftung273

6.1.2 Historischer Wandel der Waldnutzung274

6.1.3 Bewertung von Störungen im Wald275

6.1.4 Vergleich natürlicher und forstlicher Störungen276

6.1.5 Waldbausysteme als anthropogene Störungen279

6.1.6 Störungswirkungen einzelner forstlicher Maßnahmen283

6.1.7 Effekte von Waldnutzung auf der Landschaftsebene292

6.1.8 Schlussfolgerungen295

6.2 Grünlandnutzung304

6.2.1 Charakterisierung der Grünlandnutzungen304

6.2.2 Auswirkungen des Störungsregimes auf Struktur und Funktion von Grünland306

6.2.3 Anpassungen von Arten und Lebensgemeinschaften an Grünlandnutzungen311

6.2.4 Interaktionen mit anderen Störungsregimen (Wetterextremen)314

6.2.5 Gesellschaftliche Aspekte und zukünftige Entwicklungen318

7 Störungen im globalen Wandel325

7.1 Einfluss des Klimawandels auf Störungen325

7.1.1 Einleitung325

7.1.2 Klima im Wandel325

7.1.3 Klimaeffekte auf Störungen329

7.1.4 Klimawandel und Störungsdynamik333

8 Störungen und Management337

8.1 Risikomanagement im Kontext von Störungen337

8.1.1 Einleitung und Begriffsdefinition337

8.1.2 Risiko erkennen338

8.1.3 Risiko bewerten343

8.1.4 Risiko behandeln348

8.1.5 Ausblick351

8.2 Störungen und Ökosystemleistungen355

8.2.1 Unterstützende Ökosystemleistungen357

8.2.2 Bereitstellende Ökosystemleistungen359

8.2.3 Regulierende Ökosystemleistungen361

8.2.4 Kulturelle Ökosystemleistungen365

8.2.5 Zusammenfassende Betrachtung369

Register374

Kap. 2.1 Die Quantifizierung von Störungsregimen in dynamischen Landschaften27

Anke Jentsch

Kap. 2.1 Störungsinteraktionen, Störungszyklen, Störungskaskaden29

Anke Jentsch, Phil J. Burton und Lawrence R. Walker

Kap. 2.1 Die Rolle der Fernerkundung in der Störungsökologie34

Cornelius Senf

Kap. 2.1 Störungsregime einer alpinen Flusslandschaft: der Tagliamento37

Andreas von Heßberg

Kap. 2.1 Puls-Dynamiken in der Ökologie43

Anke Jentsch und Peter S. White

Kap. 2.2 Permafrost50

Max Schuchardt

Kap. 2.2 Marine ökologische Störungen55

Julian Gutt

Kap. 3.1 Störung und die Bildung von Artengemeinschaften80

Anke Jentsch

Kap. 3.1 Eine Vereinheitlichung vieler Diversitätshypothesen86

Thomas Wohlgemuth

Kap. 3.3 Störungen als Selektionsfaktor – eine alte Geschichte110

Georg Gratzer

Kap. 5.3 Der «Mountain Pine Beetle» in Nordamerika242

Beat Wermelinger

Kap. 6.2 Zu viel des Guten: Der Untergang der artenreichen Glatthaferwiese in Mitteleuropa 315

Andreas Bosshard

Kap. 8.1 Störungsmodellierung344

Werner Rammer und Rupert Seidl

Kap. 8.2 Ökologische Neuartigkeit – eine Herausforderung für Naturschutz und Gesellschaft366

Anke Jentsch

lt;p>Aus: Jahrbuch Naturschutz in Hessen Band 19 / 2020 - Thomas Meyer
[...] Konzeptionell hat das Lehrbuch unter den einschlägigen Fachbüchern auf dem Gebiet der Ökologie ein Alleinstellungsmerkmal und so wird es sicherlich eine breite Leserschaft unter den Studierenden der verschiedenen Studienfächer an Universitäten und Fachhochschulen finden. Aber auch anderweitig ökologisch Interessierte werden das handliche utb-Buch mit großem Gewinn lesen.

Aus: Geographische Rundschau - Thomas Fickert - Heft 12/19
[...] Das Buch ist das erste deutschsprachige Lehrbuch zum Thema. [...] Damit wendet sich das Buch an Studierende, Forschende und Praktiker, denen mit den Regionalbeispielen wertvolles Anschauungsmaterial an die Hand gegeben wird.

Aus: Holz Zentralblatt - Büchertisch - Nummer 26/Juni 2019
[...] Allen Kapiteln sind reichlich Literaturangaben angehängt. [...] Aus der Beschreibung konkreter Entwicklungen werden auch Modelle entwickelt, die zum Verständnis der Entwicklungen und ihrer Vorhersage dienen. Viele englischsprachige Fachbegriffe werden in Deutsch erklärt.

Aus: Wald und Holz - 05/2019
[...] Als erstes deutschsprachiges Lehrbuch auf diesem Gebiet gibt es in 18 Kapiteln einen Überblick über die Wirkungen von raschem Biomasseverlust, der als Folge von Störungen Lebensgemeinschaften vorübergehend verändert. Das verständlich verfasste Buch erklärt, warum und wie die Summe aller in einer Landschaft wirkenden Störungen ein Störungsregime ergibt, das durch typische Phasen und Interaktionen gekennzeichnet ist. [...] Und: Es bietet einen aktuellen und breiten Überblick zum Stand des Wissens, illustriert mit zahlreichen Beispielen, vor allem aus Mitteleuropa. Der Erstautor des Buches, Dr. Thomas Wohlgemuth, [...] hat dieses Arbeitsbuch und Nachschlagewerk nicht nur für Studierende und Forschende geschaffen, sondern auch für Fachleute in Verwaltung und Naturschutz.

Aus: ekz.de - Michael Mücke - 29.04.19
Dieses Buch ist ein Gemeinschaftswerk von Wissenschaftlern aus Deutschland, Österreich und der Schweiz und es ist das erste deutschsprachige Werk zum neuen Fachgebiet der "Störungsökologie", das erst an einer Universität durch einen Lehrstuhl vertreten ist. [...] Zahlreiche Beispiele aus Mitteleuropa veranschaulichen die Aussagen, die durch umfangreiche Literaturhinweise erhärtet werden. Empfohlen für Studenten, Forschende und Praktiker aus dem Bereich Biologie, Ökologie, Land- und Forstwirtschaft sowie Bibliotheken an Hochschulstandorten.