StSP Entwicklung von Managementstrategien zur Etablierung von Naturverj\u00fcngung der Traubeneiche<\/p>\n
Ziel und \u00dcberblick des Promotionsvorhabens<\/strong><\/p>\n Eine erfolgreiche Verj\u00fcngung von Eichen ist ohne menschliche Hilfe kaum umzusetzen (BURSCHEL & HUSS 1996), auch wenn es keine Seltenheit ist, wenn einj\u00e4hrige S\u00e4mlinge im Wald angetroffen werden (K\u00dcHNE 2004). Dass diese ohne Pflegema\u00dfnahmen oder dergleichen oft ausfallen (d.h. sterben), ist in einigen Untersuchungen bereits dokumentiert (MEYER et al. 2006, WOLF et al. 2005). Wildsch\u00e4den, die Auspr\u00e4gung der Begleitvegetation in der Krautschicht sowie die Zusammensetzung der Strauchschicht, sind die ma\u00dfgeblichen Faktoren, die die Verj\u00fcngung beeinflussen und komplex miteinander verwoben sind. Die Begleitvegetation in der Krautschicht wirkt sich besonders auf die Lichtversorgung von Eichens\u00e4mlingen und vor allem Jungeichen (ELLENBERG 1996, JONES 1959, SIEBEL & BOUWMA 1998) und den Wasserhaushalt des Standortes aus (CATER & BATIC 2006). Ein weiterer wichtiger Punkt ist der Verbiss von Jungeichen, der haupts\u00e4chlich durch Schalenwild verursacht wird (GILL 1992, SENN & H\u00c4SLER 2005). Eine Erforschung der Ursachen des Problems der erfolgreichen Eichennaturverj\u00fcngung, sowie die Entwicklung von geeigneten Pflegema\u00dfnahmen zur F\u00f6rderung des Jungwuchses sind daher von entscheidender Bedeutung. Modellaufbau<\/strong><\/p>\n Das zu entwickelnde Modell soll aus den Entit\u00e4ten Kiefernoberstand, Eichenverj\u00fcngung, Begleitvegetation und Wilddichte bestehen. Die pflanzlichen Entit\u00e4ten sollen in dem Modell um die Ressourcen Wasser und Licht konkurrieren. Dies macht die Implementierung eigener Submodelle f\u00fcr die Berechnung der Verf\u00fcgbarkeit beider Ressourcen notwendig.<\/p>\n \n Die Verf\u00fcgbarkeit der Ressourcen bildet die Grundlage f\u00fcr die Konkurrenzprozesse im Modell, welche Auswirkungen auf Wachstum und Mortalit\u00e4t der einzelnen Individuen hat (siehe Abbildung). Das Wachstum der einzelnen Entit\u00e4ten wird durch unterschiedliche Wachstumsfunktionen definiert, welche das optimale Wachstum dieser beschreiben sollen. Aus der Konkurrenzsituation eines jeden Individuums wird dieses Wachstum entsprechend reduziert. Pflanzenspezifische Parameter in den Funktionen sollen die Anpassung an den Standort der DBU-Naturfl\u00e4che gew\u00e4hrleisten. Analysen<\/strong><\/p>\n \u00a0Lokale Sensitivit\u00e4tsanalyse zur Transpiration<\/em><\/p>\n Bei einer Sensitivit\u00e4tsanalyse wird ein bestimmter Output bei sich \u00e4ndernden Parame-ter- oder Variableneinstellungen betrachtet (RAILSBACK & GRIMM 2012). Die lokale Sensitivit\u00e4tsanalyse unterscheidet sich von der globalen dadurch, dass die Werteeinstellun-gen nur um wenige Prozent ver\u00e4ndert werden. Als Output wurde die Transpiration ausgew\u00e4hlt. Dabei handelt es sich um das Wasser, das aus dem Spross einer Pflanze in die Atmosph\u00e4re flie\u00dft. Betrachtet wurden bei der Analyse neben der stomat\u00e4ren Leitf\u00e4-higkeit und dem LAI auch noch die H\u00f6he der Laubfl\u00e4che und die Trockenmasse. Wurzeltiefe und \u2013dichte haben dagegen im Modell keinen direkten Einfluss auf die Transpi-ration.<\/p>\n \n Ver\u00e4ndert wurden die Input-Werte um jeweils 5 % nach oben und unten (siehe Tabelle). Es wurde bei einem Versuchslauf jeweils nur der Wert eines Parameters ver\u00e4ndert. Abschlie\u00dfend wurde die absolute Ver\u00e4nderung des Outputs notiert. Die Werte S- und S+ geben die relative Ver\u00e4nderung des Outputs wieder. Es zeigt sich bei der Auswertung deutlich, dass die Annahme des Hohen Einflusses von Leitf\u00e4higkeit und LAI auf die Transpiration richtig war. Im Vergleich zu den anderen drei Input-Parametern tritt eine deutlich h\u00f6here Ver\u00e4nderung des Output-Wertes hervor.<\/p>\n Maximale r\u00e4umliche Skalierung<\/em><\/p>\n Die verwendete Programmiersprache NetLogo und deren Framework ist daf\u00fcr bekannt nur eine begrenzte Anzahl an Objekten innerhalb einer Simulation laden zu k\u00f6nnen (WILSENKY). Bei einer zu gro\u00dfen Zahl wird der Arbeitsspeicher \u00fcberladen und das Framework st\u00fcrzt ab. Da im oak-lay f\u00fcr jeden simulierten Quadratmeter mindestens ein Objekt f\u00fcr die Begleitvegetation generiert werden muss, ist die r\u00e4umliche Skalierung in diesem Modell besonders abh\u00e4ngig von der Anzahl der Objekte. Ausblick<\/strong><\/p>\n Das Modell oak-lay wurde im Vergleich zum Vorjahr um einige Submodelle erweitert. Neben der Vielzahl an Parametern des Wassermodells sind daher noch einige Parameter hinzugekommen, die genaueren Analysen bed\u00fcrfen. Auch wenn f\u00fcr die einzelnen Modellkomponenten auf etablierte Ans\u00e4tze zur\u00fcckgegriffen werden kann, so besteht eine besondere Herausforderung in deren Verkn\u00fcpfung, um das Modell f\u00fcr die gestellte Zielstellung nutzen zu k\u00f6nnen. \u00a0<\/p>\n Literaturverzeichnis<\/strong><\/p>\n BERGER, U., HILDENBRANDT, H. (2000): A new approach to spatially explicit modelling of forest dynamics \u2013 Spacing, ageing and neighbourhood competition of mangrove trees. Ecological Modelling 132, (3), 287\u2013302. StSP Entwicklung von Managementstrategien zur Etablierung von Naturverj\u00fcngung der Traubeneiche Ziel und \u00dcberblick des Promotionsvorhabens Eine erfolgreiche Verj\u00fcngung von Eichen ist ohne menschliche Hilfe kaum umzusetzen (BURSCHEL & HUSS 1996), auch wenn es keine Seltenheit ist, wenn einj\u00e4hrige S\u00e4mlinge im Wald angetroffen werden (K\u00dcHNE 2004). Dass diese ohne Pflegema\u00dfnahmen oder dergleichen oft ausfallen (d.h. sterben), […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[2477],"class_list":["post-52662","promotionsstipendium","type-promotionsstipendium","status-publish","hentry","tag-deutschland"],"meta_box":{"dbu_stipendiaten_az":"20013\/236","dbu_stipendiaten_anrede":"","dbu_stipendiaten_nachname":"Hamkens","dbu_stipendiaten_vorname":"Hans","dbu_stipendiaten_titel":"Dr.","dbu_stipendiaten_fbeginn":"2013-08-01 00:00:00","dbu_stipendiaten_fende":"2016-07-31 00:00:00","dbu_stipendiaten_e_anschrif":"Technische Universit\u00e4t Dresden
Um f\u00fcr die DBU-Naturerbefl\u00e4chen der Oranienbaumer und K\u00fchnauer Heide geeignete Manage-mentma\u00dfnahmen zu entwickeln, soll es das Ziel des Promotionsvorhabens sein, ein individuen-basiertes Modell (IBM) zu erstellen, durch dessen Einsatz als sogenanntes decision support tool (DST) die Wirkung m\u00f6glicher Managementma\u00dfnahmen vor ihrer Einf\u00fchrung getestet und evaluiert werden k\u00f6nnen (SIEHOFF 2011, TREMBLAY et al. 2004). Bei der individuen-basierten Modellierung werden individuelle Pflanzen erstellt, die in ihrer abiotischen Umgebung und in ihren Interaktionen mit den Nachbarpflanzen r\u00e4umlich explizit dargestellt werden. Auf diese Weise soll es m\u00f6glich sein, f\u00fcr die besonderen Umst\u00e4nde in den Naturerbefl\u00e4chen eine optimale Managementstrategie f\u00fcr die Verj\u00fcngung von Eichen auszuw\u00e4hlen. F\u00fcr die Entwicklung des Modells bedarf es Kenntnisse \u00fcber die Prozesse bzw. Hypothesen dar\u00fcber. Diese k\u00f6nnen zum einen aus der Literatur gezogen werden und sollen zum anderen durch eigene Feldversuche erg\u00e4nzt werden, um das Modell optimal an die regionalen Bedingungen anzupassen. In dem besagten Feldversuch sollen auf den Liegenschaften Daten der Begleitvegetation unter dem Einfluss des dar\u00fcber gelegenen Kronenschirmes eines Nachbarbaumes erfasst werden. Erstmalig soll Naturverj\u00fcngung der Traubeneiche in ein Modell dieser Art eingebracht werden. Bislang fehlt die Naturverj\u00fcngung in Waldwachstumsmodellen, die individuen-basiert modelliert sind, weitgehend. Dieses Vorhaben wird einen wesentlichen Beitrag zur Kl\u00e4rung leisten, wie eine solche Einbindung von Naturverj\u00fcngung in IBMs in Zukunft verbessert werden kann.
\u00a0<\/p>\n
In der Modellierung ist es au\u00dferdem \u00fcblich den Modellen einen Eigennamen zu geben. F\u00fcr dieses Modell wurde der Name oak-lay<\/em> gew\u00e4hlt. Der Name setzt sich aus dem englischen Wort f\u00fcr Eiche \u201eoak\u201c <\/em>und den ersten drei Buchstaben des englischen Wortes \u201elayer\u201c<\/em> zusammen, welches f\u00fcr die Modellierung der Begleitvegetation durch den Schicht-Ansatz nach Brunner (2004) steht und diese damit im Namen repr\u00e4sentieren soll.
\u00a0<\/p>\n
Mehrere Testsimulationen haben ergeben, dass Projektionsfl\u00e4chen von einer Gr\u00f6\u00dfe \u00fcber einem Hektar m\u00f6glich sind. Allerdings wird bei einer solchen Fl\u00e4che die Rechen-zeit deutlich erh\u00f6ht. Als Simulationsfl\u00e4che wurden daher 0,25 ha, also 50 m x 50 m festgelegt. Durch die periodischen Grenzbedingungen des Modells werden Randeffekte weitestgehend minimiert.<\/p>\n
Beispielsweise wurde das Differenzialgleichungsmodell Hurley-Pasture von THORNLEY (1998) nicht daf\u00fcr entwickelt, dass verschiedene Entit\u00e4ten aus einem Ursprungspool Wasser ziehen (THORNLEY 1996, THORNLEY 1991). Durch die mechanistische Bauweise des Hurley-Pasture kann dieses sehr sensitiv auf Parameter\u00e4nderung reagieren. Eine bisherige lokale Sensitivit\u00e4tsanalyse hat die Bedeutung wichtiger Pflanzenvariablen f\u00fcr die Feldaufnahmen deutlich gemacht. \u00dcber die Auswirkungen von weiteren Parameter\u00e4nderungen, die auch durch andere Submodelle bewirkt werden k\u00f6nnen, unter den Umst\u00e4nden des oak-lay ist nichts bekannt. Dies macht eine intensiviere Sensitivit\u00e4tsanalyse auf globalen Niveau notwendig.
Dar\u00fcber hinaus werden weitere Analysen notwendig, um das Modell weiter evaluieren zu k\u00f6nnen. Auch hier ist die gro\u00dfe Parameterzahl ausschlaggebend, um Unsicherheitsanalysen durchzuf\u00fchren. In dieser wird \u00fcberpr\u00fcft, wie Unsicherheiten von Parametern Unsicherheit in Modellresultaten verursachen. Abschlie\u00dfend wird das Modell einer Robustheitsanalyse unterzogen. Es werden einzelne Modellteile modifiziert, um zu \u00fcber-pr\u00fcfen, ob Ergebnismuster trotzdem reproduziert werden k\u00f6nnen (RAILSBACK & GRIMM 2012).
\u00a0<\/p>\n
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