Projekt 25276/01

Entwicklung eines operationalen Monitoring-Instrumentes für die Erfassung und Bewertung der Habitatqualität zu schützender Arten in Natura 2000-Gebieten

Projektträger

Georg-August-Universität Göttingen Abteilung Waldinventur u. Fernkundung der Fakultät für Forstwissenschaften u. Waldökologie
Büsgenweg 5
37077 Göttingen
Telefon: 05 51/39 34 72

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes ist es, zur Entwicklung eines aussagekräftigen Monitoringsystems zur Erfassung großräumiger Habitatstrukturen und Bewertung ihrer Qualität im Kontext des Natura 2000-Programmes beizutragen.
Zurzeit werden Methoden zur Beurteilung der Habitatqualität auf Landschaftsebene für zahlreiche faunis-tische Arten mit großen Raumansprüchen erarbeitet. Nach wie vor lässt sich in diesem Zusammenhang aber ein deutlicher Forschungsbedarf ausmachen, der zwei Kernaspekte des Monitorings umfasst:
(1) Ansätze für eine objektive und quantifizierbare Erfassung der großräumigen Habitatstruktur liegen bisher nicht oder nur in unvollständiger Form vor. So beschränkt sich die Erfassung bisher zumeist auf eine Beschreibung der Landschaftskomposition, d. h. der absoluten oder prozentualen Flächenanteile lebensraumrelevanter Landschaftselemente. Werden Strukturmerkmale zur Charakterisierung der Habitatqualität eingesetzt, sind diese meist nicht reproduzierbar definiert und werden nicht quantifiziert. Das Genannte steht dabei der fachlichen Forderung nach Habitatstrukturanalysen und standardisierten Monitoring-Komponenten entgegen.
(2) Offene methodische Fragen bestehen auch zur Bewertung der Habitatqualität. Dies bezieht sich sowohl auf die Identifizierung messbarer Merkmale, die Aussagen zur Habitatgüte erlauben, aber auch auf die Methodik zur Einstufung von Habitatelementen in Güteklassen. In besonderer Weise sind hier Kritikpunkte in Bezug auf wenig flexible Zustandsindikatoren, den Informationsverlust durch die angewandten Aggregationsverfahren, ungewichtete Bewertungskriterien und eine eingeschränkte räumliche Differenzierung der Habitatgüte innerhalb von Schutzgebieten zu nennen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenÜber zwei zentrale methodische Ansätze wird die Weiterentwicklung bestehender Monitoringansätze angestrebt:
(1) Die Einbeziehung von Landschaftsstrukturmaßen (Landscape Metrics) erlaubt die Berücksichtigung von Merkmalen der Landschaftskonfiguration zur Beschreibung der räumlichen Ausprägung einzelner Habitatelemente sowie ihrer Lage zueinander und auf die Gesamtlandschaft bezogen. Im Monitoring spielt für die Frage, ob bestimmte Landschaftselemente dauerhaft von einer Art als Lebensraum genutzt werden können, die Landschaftskonfiguration oft eine mindestens ebenso wichti-ge Rolle wie die Landschaftskomposition. Landscape Metrics ermöglichen statt subjektiver oder rein gutachtlicher Beschreibungen der Landschaftsstruktur als objektive Kennzahlen deren quantitative und vergleichbare Erfassung. Landschaftsstrukturmaße im Natura 2000-Monitoring tragen zu einer Erweiterung der Bewertungsmöglichkeiten bei, da die Datengrundlage um zusätzliche ökologisch aussagekräftige Eingangsgrößen ergänzt wird. Diese Erweiterung um die Komponente der Land-schaftskonfiguration bringt eine Konkretisierung raumbezogener Kriterien mit sich und definiert klare Messgrößen. Die Verwendung von Fernerkundungsdaten in der Ableitung der Landscape Metrics ermöglicht die ökologisch bedeutsame Erfassung der Landschaftsstruktur auf multiplen Maßstabsebenen und trägt wesentlich zur angestrebten Ableitung standardisierter Monitoringmodule bei.
(2) Ein empirisches Habitatmodell wird für die verbesserte Einschätzung der Habitatqualität in Natura 2000-Gebieten eingesetzt. Die Modellintegration in Standardverfahren des Monitorings ermöglicht Aussagen zu den lokal einflussreichsten Habitatfaktoren, indem potenziell artrelevante Habitatgütekriterien als Prediktorvariablen in eine Bedeutungsreihenfolge gebracht werden. Auf diese Weise wird die Gewichtung der Habitatattribute in objektiver Weise für das jeweils konkrete Gebiet ermittelt. Auch lässt sich die insbesondere für größere Schutzgebiete wichtige explizite Ansprache der Habitatqualität nach Teilbereichen differenziert durch die Anwendung des Modells realisieren. Über detaillierte Habitateignungskarten werden die Bewertungsresultate anschaulich und flächendeckend dargestellt.
Die Entwicklung der erläuterten methodischen Ansätze erfolgt in Form einer Modellstudie anhand des EU-Vogelschutzgebietes V19 ‚Unteres Eichsfeld für die Greifvogelart Rotmilan (Milvus milvus).
Das Arbeitsprogramm gliedert sich in folgende fünf Phasen, wobei die Arbeitsschritte der Phasen 1-3 für zwei Erfassungs- und Bewertungszeitpunkte vorgenommen werden, um die Auswertung der Modellstudie und die konzeptionellen Überlegungen zur Integration der methodischen Projektansätze in ein operationales Standard-Monitoring zu ermöglichen:
(1) Datenaufbereitung und Identifikation von Habitatpräferenzen
Den Ausgangspunkt sämtlicher Analysen innerhalb des Vorhabens bildet eine fernerkundungsgestützte Landnutzungsklassifizierung zum jeweiligen Monitoring-Zeitpunkt. Parallel erfolgt die Ermittlung von Habitatpräferenzen der Modellart aus Fachliteratur, Experteninterviews und GIS-Auswertungen. Diese werden im Rahmen statistischer Voranalysen auf ihre Bedeutung im konkreten Untersuchungsgebiet geprüft.
(2) Habitatstrukturanalyse und Umsetzung der Artpräferenzen in quantifizierbare Habitatqualitätskriterien
Über die Voranalysen als lokal relevant ermittelte Kennwerte der Landschaftsstruktur werden für das Gesamtgebiet mit Hilfe entsprechender Strukturanalyse-Software und ggf. Entwicklung eigener Indices bestimmt. Es schließt sich der zentrale Schritt der Ableitung quantitativer Umweltvariablen an, die geeignet sind, die Präferenzen der Zielart bezüglich der Struktureigenschaften sowie sämtlichen weiteren artrelevanten Umweltcharakteristika aussagekräftig abzubilden. Die multiplen Maßstabsebenen in Verbindung mit der angewandten objektbezogenen Analyseperspektive erlauben hierbei einerseits die Einbeziehung zahlreicher raumbezogener Kennwerte (z. B. Nachbarschaftsbeziehungen der Habitatelemente) und über die Kombination verschiedener Umweltvariablen die Abbildung komplexer Habitatbedürfnisse. Zum anderen führt erst diese objektorientierte Sichtweise auf die Landschaft zu einer Annähe-rung an die Perzeption der Umwelt durch faunistische Arten mit großen Raumansprüchen.
(3) Habitatqualitätsbewertung mit dem empirischen Modell der ENFA
Für die Modellierung der Habitatgüte ist im Projekt das Verfahren der Ecological-Niche Factor Analysis (ENFA) ist vorgesehen. Die ökologische Interpretation der durch die ENFA abgeleiteten Faktoren stellt mit der Analyse der Beiträge der ursprünglichen Habitatqualitätskriterien an den Faktoren (Faktorladungen) einen Kernaspekt des Vorhabens dar. Als graphisches Hauptprodukt der Modellierung werden Habitateignungskarten abgeleitet. Die Modellvalidierung umfasst interne Überprüfungen der Modellgüte ebenso wie terrestrische Evaluierungen und Vergleiche mit Habitatqualitätsbewertungen bestehender Monitoring-Verfahren.
(4) Auswertung des Modellarten-Monitorings
Eine Sensitivitätsanalyse der vorgeschlagenen Methodik soll Prüfungen der Genauigkeit, Konsistenz und Vergleichbarkeit der Auswertungen beinhalten. Auch erfolgt in dieser Projektphase die konkrete Veränderungsanalyse der Habitatqualität für die Zielart zwischen zwei Monitoringzeitpunkten, um Handlungsbedarf zur Habitaterhaltung und -verbesserung nach Teilbereichen des untersuchten Gebietes differenziert abzuleiten.
(5) Integration in Standard-Monitoring und weitergehende Einsatzmöglichkeiten
Die Komplementarität als Voraussetzung der Integration der entwickelten Verfahrensvorschläge in das bisherige Natura 2000-Monitoring sowie die möglichen Synergie-Effekte zwischen den Ansätzen werden überprüft bzw. ermittelt. Praktikable und operationale Verfahrensmodule und ein die entwickelten Handlungsschritte strukturiert aufbereitendes Handbuch (Manual) werden als Grundlage einer standardisierten Einbeziehung der Projektansätze in bestehende Monitoring-Ansätze ausgearbeitet. Die Übertragbarkeit des methodischen Vorgehens auf unterschiedliche Arten(gruppen) bildet in diesem Kontext einen entscheidenden Aspekt. Das Potential der Projektmethodik für weitere naturschutzfachliche Anwendungen wie Gefährdungsanalysen und Verträglichkeitsprüfungen im Vorfeld geplanter Projekte wird über Simulationsstudien überprüft.


Ergebnisse und Diskussion

Die Ergebnisse nach den Monaten 25-36 der Projektlaufzeit sowie der kostenneutralen Verlängerung um 4 weitere Monate umfassen als zentrale Elemente die Produkte der Phasen III-V des Vorhabens. Als Endprodukte aus der Komplettierung der Projektphase III sind im Wesentlichen die Habitatqualitätskarte des besten Modells für den Monitoring-Zeitpunkt 2008 sowie die Interpretation der abgeleiteten Bedeutungsrangfolge der in das entsprechende Modell einbezogenen Umweltvariablen zu nennen. Zahlreiche Zwischenergebnisse auf dem Weg zur Ableitung dieser Produkte wurden dabei analog zur Monitoring-Saison 2003 erstellt.
Aus der Komplettierung der Projektphase IV, der Auswertung des Modellarten-Monitorings, ging als Hauptergebnis zum einen die Veränderungskarte zur Habitatqualität in der Entwicklung zwischen 2003 und 2008 hervor, welche die Zu- bzw. Abnahme der Habitatgüte für jede Landschaftszelle anzeigt. Weiterhin wurde die zugehörige tabellarische Flächenänderungsstatistik erzeugt, aus der die Verschiebungen in den Flächensummen der einzelnen Habitateignungsklassen deutlich wurden.
Aus der abschließenden Phase V, die in Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern sowie unterstützt durch Beiträge aus dem Abschluss-Workshop des Vorhabens und Projektpräsentationen im Bun-desamt für Naturschutz und an der Universität Göttingen, bearbeitet wurde, gingen zum einen Einschätzungen zur Integrierbarkeit der entwickelten Projektkonzepte in das bestehende Standard-Monitoring hervor. Hierbei wurde Aspekten der Komplementarität, Praktikabilität und Übertragbarkeit besonderes Augenmerk gegeben.
Als weiteres Hauptprodukt dieser Phase ließ sich eine Handlungsanweisung in Form eines Manuals ableiten, in dem die Arbeitsschritte zur Durchführung der Erfassung und Bewertung der Habitatgüte nach dem Projektverfahren in chronologischer Reihenfolge aufgeführt sind.
Im dritten Projektjahr mit der Komplettierung der Phasen III und IV sowie der Phase V galt es, die folgenden Teilziele zu erreichen:
Auswertung des Modellarten-Monitorings (mit Prüfung der Sensitivität der Methode für Veränderungserfassungen und der Vergleichbarkeit ableitbarer Habitatbewertungen);
Empfehlungen zur Integration der Projektansätze in ein operationales Standard-Monitoring; hierzu Ableitung konkreter Arbeitsschritte in Form eines Handbuchs (Manual);
Einschätzung der Umsetzbarkeit als Ergänzung innerhalb eines Standard-Monitoringkonzeptes für Natura 2000-Gebiete; Vergleich der Resultate aus der aktuellen Monitoring-Praxis mit denen des neu entwickelten Verfahrens;
Überprüfung der Übertragbarkeit der Ansätze auf andere Arten und auf das flächendeckende Moni-toring (allg. Überwachung, Art. 11 FFH-RL);
Überprüfung der Einsetzbarkeit der Verfahrensansätze (a) zur Erkennung von Entwicklungstrends der Habitatqualität, (b) zur Erstellung von Gefährdungsanalysen sowie (c) im Rahmen von Verträglichkeitsprüfungen in Natura 2000-Gebieten über Szenarienbewertungen.
Die Ausführungen zu Methodik und Arbeitsschritten (vgl. Kap. 3) sowie die Darstellung der erzielten Re-sultate (vgl. Kap. 4) zeigen an, dass die genannten Teilziele im dritten Jahr der Projektbearbeitung er-reicht werden konnten.
Die einzige Ausnahme betrifft die im letzten Teilziel enthaltene geplante Szenarienentwicklung. Im Verlauf des Projektes wurde deutlich, dass eine Analyse alternativer Szenarien - sollten sie ebenso sorgfältig entwickelt werden wie die zwei betrachteten Monitoring-Zeitpunkte - im zeitlichen Rahmen des Vorhabens nicht zu leisten war.
Dies lag darin begründet, dass der aufwändigste Teil der Projektmethodik in der präzisen Ableitung der Landnutzungskarte besteht, welche wiederum den Ausgangspunkt für die weiteren Arbeitsschritte im Zuge der Modellierung bildet. Dieser Aufwand verringert sich im Verlauf einer Monitoring-Zeitreihe bereits während des ersten Folgedurchganges (vgl. Kap. 4.3.2.). Für die Entwicklung von Szenarien, wie sie sich im Fall der Umsetzung von Projekten mit starken Eingriffen in die Landschaft darstellen können, hätte sich jedoch ein hoher Aufwand ergeben, diese Eingriffe über deutliche Veränderungen der Landnutzung adäquat abzubilden und für zahlreiche Varianten den gesamten Modellierungsprozess, wie er im Modulhandbuch (vgl. Kap. 4.3.3.) beschrieben ist, wiederholt zu vollziehen. Daher konnte dieser Aspekt des o. g. Teilzieles nicht erreicht werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Im Verlauf des dritten Projektjahres und insbesondere begünstigt durch die gewährte kostenneutrale Laufzeitverlängerung des Vorhabens (01.01.-30.04.2011) konnten etliche Aktivitäten im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit vollzogen werden.
Durch die Tatsache, dass die Ergebnisse beider Monitoring-Zeitpunkte aufbereitet vorlagen, ließen sich die Projektinhalte interessierten Fachleuten vorstellen und Diskussionen insbesondere zur Integrierbarkeit (von Teilen) der Projektansätze in das bestehende Standard-Monitoring führen.
Kernpunkt der Öffentlichkeitsarbeit war der am 28.04.2011 in der Abteilung für Waldinventur und Fernerkundung der Universität Göttingen vom Projektbearbeiter veranstaltete Abschluss-Workshop des Vorhabens. Zu diesem waren Vertreter der Naturschutzverwaltungen auf Kreis-, Landes- und Bundesebene eingeladen. Darüber hinaus waren das Büro für Faunistische Untersuchungen Brunken sowie die Kreis-gruppe des Bundes für Naturschutz in Göttingen e.V. als Kooperationspartner innerhalb des Projektes vertreten. Ergänzt wurde der Teilnehmerkreis durch VertreterInnen aus der Abteilung für Naturschutzbiologie (Fakultät für Biologie) sowie der Abteilung für Naturschutz und Landschaftspflege (Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie) der Universität Göttingen.
Nach einer Begrüßung durch Prof. Dr. Christoph Kleinn als Leiter der Abteilung für Waldinventur und Fernerkundung wurden in zwei Vortragsteilen durch den Projektbearbeiter Hintergründe und Ziele des Vorhabens sowie dessen konzeptionelle Ansätze vorgestellt. Im Anschluss konnten durch Vertreter der Staatlichen Vogelschutzwarte Niedersachsens (Herr Knut Sandkühler) sowie des Büros für Faunistische Untersuchungen Brunken (Herr Dipl.-Biol. Gerd Brunken) die Zielart Rotmilan als prioritäre Brutvogelart Niedersachsens sowie ihre spezielle Entwicklung im Projektgebiet ‚Unteres Eichsfeld beleuchtet werden.
Die Konzeptumsetzung, die Resultate und Rückschlüsse aus der Fallstudie zum Rotmilan wurden durch den Projektbearbeiter vorgestellt. Der Vortragsteil wurde abgerundet durch Information aus einer Studie der Abteilung für Naturschutzbiologie zum Nahrungserwerb des Rotmilans im Projektgebiet und angren-zenden Landschaftsbereichen (Dr. Eckhard Gottschalk).
Anschließend konnten in einer gemeinsamen Diskussionsrunde Aspekte der Praktikabilität und Umsetzbarkeit der im Projekt erarbeiteten konzeptionellen Ansätze in der Monitoring-Praxis erwogen werden. Hierbei zeigte sich Interesse seitens der durch die Staatliche Vogelschutzwarte vertretenen Landesbehörde, die Projektansätze in anderen Untersuchungsgebieten des Landes Niedersachsen zur Anwendung kommen zu lassen. Die Agenda des Workshops findet sich in Anhang 3 dieses Berichtes.
Der Projektbearbeiter konnte durch zwei weitere Vorträge der Öffentlichkeit die Inhalte des projektes vermitteln. Zum einen ging es hierbei um eine Präsentation am Bundesamt für Naturschutz (BfN)in Bonn. Das BfN konnte aus zeitlichen Gründen nicht beim Abschluss-Workshop des Vorhabens in Göttingen vertreten sein, lud jedoch den Bearbeiter seinerseits zu einer Projektvorstellung ein. In deren Rahmen konnten die Konzepte, Resultate und Schlussfolgerungen aus dem Vorhaben vorgestellt und Fragen der Integrierbarkeit der methodischen Ansätze - insbesondere der fernerkundungsbasierten Erfassung der Landschaft und ihrer Habitatstrukturen - diskutiert werden. Es zeigte sich hierbei u. a., dass der Erfassung von Habitatstrukturen mittels des auf Fernerkundungsdaten aufbauenden Ansatzes Potential zugemessen wird. Dahingegen ist bezüglich des Aspektes der Modellierung der Habitatqualität offensichtlich noch Überzeugungsarbeit zu leisten, da dieses - für große Gebiete aus Sicht des Bearbeiters unabdingbare - Vorgehen inhaltlich noch verhältnismäßig unbekannt ist. Weitere Forschungsprojekte, idealerweise in sehr enger Abstimmung mit den zuständigen Fachbehörden könnten hier für eine größere Akzeptanz der Methodik sorgen. Außerdem bestand im Rahmen eines Seminars der Abteilung für Ökosystemmodellierung der Universität Göttingen die Möglichkeit, das hochschulinterne Umfeld von den Inhalten des Projektes in Kenntnis zu setzen.
Nach dem Abschluss des Vorhabens sind zudem Publikationen zu den Projektinhalten in Fachzeitschriften geplant.


Fazit

Als Fazit für das dritte Projektjahr und den Abschluss des Vorhabens lässt sich festhalten, dass sich die Ausarbeitung und Entwicklung der methodischen Ansätze zur Erfassung und Bewertung der Habitatqualität für Arten mit Aktionsräumen auf Landschaftsebene als zielführend erwiesen haben.
Die zentralen Ansatzpunkte des Projektes konnten in ihrer Relevanz für aussagekräftige Monitoring-Ergebnisse bestätigt werden. Als geeignete Ergänzung zu den bisherigen Feldaufnahmen im Monitoring zeigte sich die fernerkundungsbasierte Methodik der Erfassung von Habitatstrukturen für größere Untersuchungsgebiete. Insbesondere die Verwendung hochaufgelöster Luftbilder und Satellitenszenen erscheint hier als vielversprechender Ansatz, um in der Kombination mit den terrestrischen Aufnahmen zu einer umfassenderen Berücksichtigung relevanter Habitatelemente und beeinträchtigender Strukturen zu gelangen. Werden bezüglich der Bereitstellung entsprechender Bilddatensätze Synergien zwischen den Fachverwaltungen genutzt, stellen speziell digitale Luftbilder ein Medium hohen Potentials für das Monitoring dar.
Auch die explizite Ansprache der Landschaftskonfiguration, d. h. der räumlichen Habitatstruktur, wurde in ihrer Bedeutung bestätigt. So zeigte sich die Anordnung hochwertiger Flächen für den Nahrungserwerb als bedeutsam für die Bruthabitatqualität des Rotmilans. Der methodische Weg zur Ableitung der Strukturmetriken und ihre Einbindung in ein statistisches Habitatmodell konnten anhand der auf Landschaftsebene aktiven Zielart erprobt werden.
Die Einbindung eines Habitatmodells für die Bewertung der Lebensraumqualität konnte in der Projekt-Fallstudie erfolgreich getestet werden. Für großräumige Habitate stellen multivariate empirische Modelle eine geeignete Möglichkeit zur flächendeckenden Einschätzung der Lebensraumgüte dar. Das Modell führte zu plausiblen Resultaten, wobei die Akzeptanz eines derartigen statistischen Ansatzes über weitere Beispielanwendungen auf andere Arten gestärkt werden muss. Auch kommt der möglichst einfachen Ausgestaltung der jeweiligen Modelle vor diesem Hintergrund große Bedeutung zu. In der Projekt-Fallstudie zeigte sich, dass die Identifizierung eines Kern-Sets an Umweltvariablen über mehrere Monitoring-Zeitpunkte hinweg speziell für Agrarlandschaften mit hoher Nutzungsdynamik angestrebt werden sollte, um die für die Habitatwahl bedeutsamsten Umweltkenngrößen zu ermitteln.
Es zeigte sich im Rahmen der beispielhaften Methodenumsetzung auf die Zielart Rotmilan, dass die Konzepte sich technisch umsetzen ließen, was für die Frage nach der Praktikabilität von besonderer Bedeutung ist. Auch wurde klar, dass die wiederholte Anwendung des Verfahrens im Zuge von Folgeaufnahmen zu einer deutlichen Reduktion des Arbeitsaufwandes führt. Dieser Aspekt spielt vor dem Hintergrund der angestrebten Integrierbarkeit der Konzepte in das bestehende (terrestrische) Standard-Monitoring eine wichtige Rolle. Die Komplementarität terrestrischer und fernerkundungsgestützter Ver-fahrensansätze ist nach den Projekterfahrungen positiv zu beurteilen. Die umfangreichen Feldbegänge innerhalb des Vorhabens mit gleichzeitigem Input der Kooperationspartner, die langjährige Erfahrung mit dem bestehenden Monitoring haben, führten zu dieser Einschätzung.
Die weitere Erprobung der methodischen Ansätze und fortgesetzte Diskussion mit Vertretern der mit der Umsetzung des Monitorings betrauten Fachbehörden sollte angestrebt werden. Hierbei ist sowohl im Sinne einer Überprüfung der Konzepte an die Anwendung auf die bisherige Zielart Rotmilan in anderen Untersuchungsgebieten, weiterhin mit Blick auf die Weiterentwicklung jedoch auch an die Anwendung auf weitere Arten zu denken.