TY  - THES
A1  - Rock, Joachim
T1  - Klimaschutz und Kohlenstoff in Holz : Vergleich verschiedener Strategien
T1  - Climate protection and carbon in wood : comparison of management strategies
N2  - Wälder haben im Bezug zum Klimawandel mehrere Rollen: Sie sind Kohlenstoffspeicher, -senken, sowie Lieferanten von Holz als Rohstoff für die Kohlenstoffspeicher in Produkten und für Substitution fossiler Energieträger. Unter Klimaschutzgesichtspunkten ist es wünschenswert, die Kohlenstoffbindung im Gesamtsystem aus Senken, Speichern und Substitution zu maximieren und zu entscheiden, welche Maßnahme an welchem Ort und unter welchen Rahmenbedingungen den größten positiven Effekt auf die CO2-Bilanz hat. Um die Speicherung in den verschiedenen Kompartimenten erfassen zu können müssen geeignete Inventurverfahren zur Verfügung stehen. Die IPCC – GPG benennen die Speicher und geben zum Teil Anforderungen an die zu erreichende Inventurgenauigkeit. Aus der klassischen Forsteinrichtung stehen genügend Methoden zur Verfügung, um das oberirdische Volumen sehr genau zu erheben. Um den Anforderungen an ein umfassendes Kohlenstoffmonitoring genügen zu können, müssen diese Verfahren in den Bereichen Erfassung von Störungsfolgen, Totholzdynamik, Boden und der Berechnung von Gesamt-Kohlenstoffvorräten aus dem Holzvolumen ergänzt werden. Zusätzlich bietet sich an, Bewirtschaftungsmaßnahmen entsprechend zu erfassen, um ihre Auswirkung auf die Kohlenstoffdynamik ebenfalls feststellen zu können. Dies ist für die Berichterstattung zwischen Inventuren sowie für die Herausrechnung von nicht-menschenverursachter erhöhter Kohlenstoffspeicherung („factoring out“ im Sinne des KP) wünschenswert. Wenn Bewirtschaftungsmaßnahmen unterschieden werden können und ihre Auswirkungen auf C-Vorräte bestimmbar sind, ist eine Verifizierung erhöhter Speicherung auch z. B. für Projekte nach Art. 3.4 des KP durchführbar. Diese Arbeiten stecken jedoch noch in der Anfangsphase. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die erste verfügbare qualitative Übersicht zu dieser Thematik erstellt. Die Optimierung der Wald-Holz-Option wird durch die im Kyoto-Protokoll (und den zugehörigen Folgeabkommen) vereinbarten Regelungen erschwert, da einerseits zwischen Wald und Produkten eine Trennung besteht und andererseits die Maßnahmenverantwortlichem im Wald nicht direkt durch das KP angesprochen werden. Eingeschlagenes Holz wird im Wald als Emission betrachtet und dem entsprechenden Sektor zugerechnet, was jedoch keine Auswirkungen auf den Forstbetrieb hat. Dieser profitiert im Gegenteil derzeit von der durch die – auch von KP Regelungen beeinflussten – Holzpreise und erhöht die Nutzungen, was zu Vorratsabsenkungen im Wald führt. Ob diese Absenkungen durch die Substitutionseffekte des geernteten Holzes kompensiert werden ist derzeit noch nicht geklärt. Um die Trennung zwischen Wald und Produktpool aufzuweichen bietet es sich an, die Waldbesitzer am Emissionsrechtehandel teilhaben zu lassen, damit nicht nur die Ernte sondern auch der Ernteverzicht finanziell bewertbar sind. Sozio-ökonomische Szenarien zur künftigen Entwicklung der Landwirtschaft zeigen große Flächenpotentiale, die für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion nicht mehr benötigt werden oder nicht mehr rentabel sein werden. Eine mögliche Nutzung in Zukunft sind Energieholzplantagen. Informationen zu möglichen Erträgen sind zur Zeit noch unzureichend und Analysen zur Nachhaltigkeit dieser Erträge unter Klimawandel sind nicht vorhanden. In dieser Arbeit wurde mit dem ökophysiologischen Waldwachstumsmodell 4C an Beispielsstandorten in Brandenburg das Wachstum von Energieholzplantagen unter derzeitigem Klima und unter verschiedenen regionalisierten Klimawandelszenarien bis 2055 simuliert. Ertragspotentiale liegen derzeit auf der Mehrzahl der Standorte im positiven Bereich, auf einigen Standorten ist jedoch nur begrenzt mit positiven Deckungsbeiträgen zu rechnen. Bis 2055 ist in allen Szenarien mit einem leichten Rückgang der Erträge und einer deutlicheren Verringerung der Grundwasserneubildung unter Energieholzplantagen zu rechnen. Die Unterschiede zwischen Standorten sind jedoch derzeit und unter zukünftig möglichem Klima stärker als klimabedingte Änderungen. Bei der großflächigen Anlage von Energieholzplantagen können negative Auswirkungen auf die Biodiversität und andere Naturschutzbelange eintreten. Eine diese Effekte abmildernde Flächengestaltung, die trotzdem Erträge auf dem Niveau heutiger Vollerwerbslandwirtschaft erreicht, ist möglich. Insgesamt lässt sich für die Optimierung der Wald-Holz-Option feststellen, dass eine Nicht-Nutzung bestehender Waldflächen unter Klimaschutzgesichtspunkten negativ ist. Der Substitutionseffekt geernteten Holzes beträgt zusätzliche ca. 70 Prozent Kohlenstoff, die in dieser Form in nicht bewirtschafteten mitteleuropäischen Wäldern nicht zusätzlich gespeichert werden. Es ist davon auszugehen, dass sich durch die Berücksichtigung von Substitutionseffekten andere – wahrscheinlich kürzere – als die heute üblichen Produktionszeiten ergeben. Auf bisher waldfreien Flächen ist die Anlage von Energieholzplantagen positiver zu werten als eine normale Aufforstung.
N2  - Forests are important for climate protection: They sequester and store carbon, and provide timber for wood products and fossil fuel substitution. These functions interact in a complex way. From a climate protection point of view it is desirable to optimize these interactions, i.e. to maximize the amount of carbon stored in the whole system (called „forest-timber-option“) and to analyse what impact a management decision at the local level has with regard to the amount of carbon in the atmosphere. Inventory methods to estimate the total amount of carbon in a forest are needed. Classical forest inventories assess above-ground tree volume. To estimate total car-bon in accordance with the requirements of the Kyoto-Protocol, these inventories need to be expanded with regard to the assessment of disturbances, dead wood de-composition, soil carbon, and the estimation of carbon from volume. Methods in-vented here can also be used to assess local-level management activities, or to “fac-tor out” non-human-induced changes in carbon pools. The optimization of the „forest-timber-option“ is restricted due to regulations of the Kyoto-Protocol, because forest-related measures are accounted for under other sec-tors than wood and timber use. Harvested timber is estimated as an “emission” from the forest, and forest owners have no benefit from the use of wood for industrial pur-poses. Here, an inclusion of forestry in emission trading schemes can be advanta-geous. Alternative ways to produce wood are short-rotation coppice plantations on agricul-tural soils. Information about growth and yield potentials are scarce for the regions where land availability is high. Aspen (P. tremula, P. tremuloides) was parameterized in an eco-physiological forest growth model (“4C”) to assess these potentials on sites in Eastern Germany under current and under changing climatic conditions. The re-sults indicate that growth potentials are more sensitive to soil quality than to climatic conditions. Potential yields allow for incomes comparable to standard agriculture, but biodiversity and groundwater recharge may be negatively affected by large-scale plantations. An optimization of the „forest-timber-option“ requests the use of timber from forests. Harvested timber substitutes additional 70 % of carbon from fossil fuels. Forests un-der total protection do store more carbon than managed forest, but not equivalent to the substitution effects. Total protection of forests is thus no viable means for climate protection under Central European conditions.
KW  - Waldbewirtschaftung
KW  - Kohlenstoffspeicherung
KW  - Kyoto-Protokoll
KW  - carbon sequestration
KW  - forest management
KW  - Kyoto Protocol
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-17531
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Verheyen, Kris
A1  - Baeten, Lander
A1  - De Frenne, Pieter
A1  - Bernhardt-Römermann, Markus
A1  - Brunet, Jorg
A1  - Cornelis, Johnny
A1  - Decocq, Guillaume
A1  - Dierschke, Hartmut
A1  - Eriksson, Ove
A1  - Hedl, Radim
A1  - Heinken, Thilo
A1  - Hermy, Martin
A1  - Hommel, Patrick
A1  - Kirby, Keith J.
A1  - Naaf, Tobias
A1  - Peterken, George
A1  - Petrik, Petr
A1  - Pfadenhauer, Joerg
A1  - Van Calster, Hans
A1  - Walther, Gian-Reto
A1  - Wulf, Monika
A1  - Verstraeten, Gorik
T1  - Driving factors behind the eutrophication signal in understorey plant communities of deciduous temperate forests
JF  - The journal of ecology
N2  - 1. Atmospheric nitrogen (N) deposition is expected to change forest understorey plant community composition and diversity, but results of experimental addition studies and observational studies are not yet conclusive. A shortcoming of observational studies, which are generally based on resurveys or sampling along large deposition gradients, is the occurrence of temporal or spatial confounding factors.
 2. We were able to assess the contribution of N deposition versus other ecological drivers on forest understorey plant communities by combining a temporal and spatial approach. Data from 1205 (semi-)permanent vegetation plots taken from 23 rigorously selected understorey resurvey studies along a large deposition gradient across deciduous temperate forest in Europe were compiled and related to various local and regional driving factors, including the rate of atmospheric N deposition, the change in large herbivore densities and the change in canopy cover and composition.
 3. Although no directional change in species richness occurred, there was considerable floristic turnover in the understorey plant community and a shift in species composition towards more shade-tolerant and nutrient-demanding species. However, atmospheric N deposition was not important in explaining the observed eutrophication signal. This signal seemed mainly related to a shift towards a denser canopy cover and a changed canopy species composition with a higher share of species with more easily decomposed litter.
 4. Synthesis. Our multi-site approach clearly demonstrates that one should be cautious when drawing conclusions about the impact of atmospheric N deposition based on the interpretation of plant community shifts in single sites or regions due to other, concurrent, ecological changes. Even though the effects of chronically increased N deposition on the forest plant communities are apparently obscured by the effects of canopy changes, the accumulated N might still have a significant impact. However, more research is needed to assess whether this N time bomb will indeed explode when canopies will open up again.
KW  - atmospheric deposition
KW  - determinants of plant community diversity and structure
KW  - Ellenberg indicator values
KW  - forest herbs
KW  - forest management
KW  - large herbivores
KW  - north-western Europe
KW  - resurveys
KW  - (semi-)permanent plots
Y1  - 2012
U6  - https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2011.01928.x
SN  - 0022-0477
VL  - 100
IS  - 2
SP  - 352
EP  - 365
PB  - Wiley-Blackwell
CY  - Hoboken
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Wells, Konstans
A1  - O'Hara, R. B.
A1  - Boehm, S. M.
A1  - Gockel, Sonja
A1  - Hemp, Andreas
A1  - Renner, S. C.
A1  - Pfeiffer, S.
A1  - Boehning-Gaese, Katrin
A1  - Kalko, Elisabeth K. V.
T1  - Trait-dependent occupancy dynamics of birds in temperate forest landscapes fine-scale observations in a hierarchical multi-species framework
JF  - Animal conservation
N2  - Silvicultural practices lead to changes in forest composition and structure and may impact species diversity from the overall regional species pool to stand-level species occurrence. We explored to what extent fine-scale occupancy patterns in differently managed forest stands are driven by environment and ecological traits in three regions in Germany using a multi-species hierarchical model. We tested for the possible impact of environmental variables and ecological traits on occupancy dynamics in a joint modelling exercise while taking possible variation in coefficient estimates over years and plots into account. Bird species richness differed across regions and years, and trends in species richness across years were different in the three regions. On the species level, forest management affected occupancy of species in all regions, but only 35% of the total assemblage-level variation in occurrence probability was explained by either forest type and successional stage and <?1% by forest edge. On the assemblage level, bird occurrence decreased with body mass in all regions. Species with smaller breeding ranges had lower occurrence probabilities in one region, while later spring arrival decreased occurrence probabilities in the two other regions. Spatial variation in the effect size of trait covariates such as species phylogeny and breeding strata showed that variation in patch occupancy due to fine-scale differences in forest management is, to some extent, predictable from ecological traits. Our results show that environmental factors and ecological traits jointly predict variation in bird occupancy patterns and their response to forest management. Observations at the fine scale of forest stands, at which conservation efforts can be arranged along with forest management practices in heterogeneous environments, have been shown to provide meaningful insights despite the difficulties involved in monitoring mobile organisms such as birds at the plot level.
KW  - bird community
KW  - biodiversity conservation
KW  - forest management
KW  - functional traits
KW  - multi-species hierarchical modelling
KW  - patch occupancy
KW  - silviculture
Y1  - 2012
U6  - https://doi.org/10.1111/j.1469-1795.2012.00560.x
SN  - 1367-9430
VL  - 15
IS  - 6
SP  - 626
EP  - 637
PB  - Wiley-Blackwell
CY  - Hoboken
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - De Frenne, Pieter
A1  - Rodriguez-Sanchez, Francisco
A1  - Coomes, David Anthony
A1  - Bäten, Lander
A1  - Versträten, Gorik
A1  - Vellend, Mark
A1  - Bernhardt-Römermann, Markus
A1  - Brown, Carissa D.
A1  - Brunet, Jörg
A1  - Cornelis, Johnny
A1  - Decocq, Guillaume M.
A1  - Dierschke, Hartmut
A1  - Eriksson, Ove
A1  - Gilliam, Frank S.
A1  - Hedl, Radim
A1  - Heinken, Thilo
A1  - Hermy, Martin
A1  - Hommel, Patrick
A1  - Jenkins, Michael A.
A1  - Kelly, Daniel L.
A1  - Kirby, Keith J.
A1  - Mitchell, Fraser J. G.
A1  - Naaf, Tobias
A1  - Newman, Miles
A1  - Peterken, George
A1  - Petrik, Petr
A1  - Schultz, Jan
A1  - Sonnier, Gregory
A1  - Van Calster, Hans
A1  - Waller, Donald M.
A1  - Walther, Gian-Reto
A1  - White, Peter S.
A1  - Woods, Kerry D.
A1  - Wulf, Monika
A1  - Graae, Bente Jessen
A1  - Verheyen, Kris
T1  - Microclimate moderates plant responses to macroclimate warming
JF  - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
N2  - Recent global warming is acting across marine, freshwater, and terrestrial ecosystems to favor species adapted to warmer conditions and/or reduce the abundance of cold-adapted organisms (i.e., "thermophilization" of communities). Lack of community responses to increased temperature, however, has also been reported for several taxa and regions, suggesting that "climatic lags" may be frequent. Here we show that microclimatic effects brought about by forest canopy closure can buffer biotic responses to macroclimate warming, thus explaining an apparent climatic lag. Using data from 1,409 vegetation plots in European and North American temperate forests, each surveyed at least twice over an interval of 12-67 y, we document significant thermophilization of ground-layer plant communities. These changes reflect concurrent declines in species adapted to cooler conditions and increases in species adapted to warmer conditions. However, thermophilization, particularly the increase of warm-adapted species, is attenuated in forests whose canopies have become denser, probably reflecting cooler growing-season ground temperatures via increased shading. As standing stocks of trees have increased in many temperate forests in recent decades, local microclimatic effects may commonly be moderating the impacts of macroclimate warming on forest understories. Conversely, increases in harvesting woody biomass-e.g., for bioenergy-may open forest canopies and accelerate thermophilization of temperate forest biodiversity.
KW  - climate change
KW  - forest management
KW  - understory
KW  - climatic debt
KW  - range shifts
Y1  - 2013
U6  - https://doi.org/10.1073/pnas.1311190110
SN  - 0027-8424
VL  - 110
IS  - 46
SP  - 18561
EP  - 18565
PB  - National Acad. of Sciences
CY  - Washington
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mohr, Christian Heinrich
T1  - Hydrological and erosion responses to man-made and natural disturbances : insights from forested catchments in South-central Chile
T1  - Hydrologische und Erosions-Reaktionen auf anthropogene und natürliche Störungen : Einblicke aus bewaldeten Einzugsgebieten im südlichen Zentralchile
N2  - Logging and large earthquakes are disturbances that may significantly affect hydrological and erosional processes and process rates, although in decisively different ways. Despite numerous studies that have documented the impacts of both deforestation and earthquakes on water and sediment fluxes, a number of details regarding the timing and type of de- and reforestation; seismic impacts on subsurface water fluxes; or the overall geomorphic work involved have remained unresolved. The main objective of this thesis is to address these shortcomings and to better understand and compare the hydrological and erosional process responses to such natural and man-made disturbances. To this end, south-central Chile provides an excellent natural laboratory owing to its high seismicity and the ongoing conversion of land into highly productive plantation forests. In this dissertation I combine paired catchment experiments, data analysis techniques, and physics-based modelling to investigate: 1) the effect of plantation forests on water resources, 2) the source and sink behavior of timber harvest areas in terms of overland flow generation and sediment fluxes, 3) geomorphic work and its efficiency as a function of seasonal logging, 4) possible hydrologic responses of the saturated zone to the 2010 Maule earthquake and 5) responses of the vadose zone to this earthquake. Re 1) In order to quantify the hydrologic impact of plantation forests, it is fundamental to first establish their water balances. I show that tree species is not significant in this regard, i.e. Pinus radiata and Eucalyptus globulus do not trigger any decisive different hydrologic response. Instead, water consumption is more sensitive to soil-water supply for the local hydro-climatic conditions. Re 2) Contradictory opinions exist about whether timber harvest areas (THA) generate or capture overland flow and sediment. Although THAs contribute significantly to hydrology and sediment transport because of their spatial extent, little is known about the hydrological and erosional processes occurring on them. I show that THAs may act as both sources and sinks for overland flow, which in turn intensifies surface erosion. Above a rainfall intensity of ~20 mm/h, which corresponds to <10% of all rainfall, THAs may generate runoff whereas below that threshold they remain sinks. The overall contribution of Hortonian runoff is thus secondary considering the local rainfall regime. The bulk of both runoff and sediment is generated by Dunne, saturation excess, overland flow. I also show that logging may increase infiltrability on THAs which may cause an initial decrease in streamflow followed by an increase after the groundwater storage has been refilled. Re 3) I present changes in frequency-magnitude distributions following seasonal logging by applying Quantile Regression Forests at hitherto unprecedented detail. It is clearly the season that controls the hydro-geomorphic work efficiency of clear cutting. Logging, particularly dry seasonal logging, caused a shift of work efficiency towards less flashy and mere but more frequent moderate rainfall-runoff events. The sediment transport is dominated by Dunne overland flow which is consistent with physics-based modelling using WASA-SED. Re 4) It is well accepted that earthquakes may affect hydrological processes in the saturated zone. Assuming such flow conditions, consolidation of saturated saprolitic material is one possible response. Consolidation raises the hydraulic gradients which may explain the observed increase in discharge following earthquakes. By doing so, squeezed water saturates the soil which in turn increases the water accessible for plant transpiration. Post-seismic enhanced transpiration is reflected in the intensification of diurnal cycling. Re 5) Assuming unsaturated conditions, I present the first evidence that the vadose zone may also respond to seismic waves by releasing pore water which in turn feeds groundwater reservoirs. By doing so, water tables along the valley bottoms are elevated thus providing additional water resources to the riparian vegetation. By inverse modelling, the transient increase in transpiration is found to be 30-60%. Based on the data available, both hypotheses, are not testable. Finally, when comparing the hydrological and erosional effects of the Maule earthquake with the impact of planting exotic plantation forests, the overall observed earthquake effects are comparably small, and limited to short time scales.
N2  - Landmanagement und tektonische Prozesse haben einen erheblichen Einfluss auf das Abflussverhalten und den Wasser-, sowie den Sedimenthaushalt von Gebirgsregionen. Sowohl forstwirtschaftliche Bewirtschaftung, als auch starke Erdbeben sind Impulse, die hydrologische und Erosionsprozesse, sowie deren Prozessraten beeinflussen. Obwohl zahlreiche Arbeiten bereits den Einfluss von forstlicher Bewirtschaftung (Abholzungen, Aufforstungen) als auch von Erdbeben auf Wasser und Sedimentflüsse dokumentiert haben, bleiben wichtige Fragen offen. Wie entscheidend ist der Zeitpunkts der Abholzung und des nachfolgenden Wiederaufforstens? Wie wirken seismische Störungen auf unterirdische Wasserflüsse? Wie ändert sich die geomorphologische Arbeit nach Kahlschlägen? Zur Erforschung dieser Fragen bietet sich das südliche Zentralchile aufgrund seiner hohen lokalen seismischen Aktivität und der kontinuierlichen Umwidmung von Flächen in hochproduktive Plantagenwälder hervorragend an. Letztere verursachen sich häufig verändernde Umweltbedingungen durch kurze forstwirtschaftliche Rotationszyklen. Diese Dissertation betrachtet Einzugsgebiete mit vergleichbarer naturräumlicher Ausstattung. Dabei werden experimentelle Datenerhebung, ein Monitoring-Programm und Datenanalysetechniken mit prozessbasierter Modellierung kombiniert. Ziel der vorliegenden Arbeit ist: 1) die Untersuchung des Einflusses von Plantagenwäldern auf den lokalen Wasserhaushalt. Hier zeigt sich, dass die Baumart (Pinus radiata vs. Eucalyptus globulus) keinen entscheidenden Einfluss auf die lokale Wasserbilanz hat. Vielmehr ist der Bodenwasserspeicher unter dem gegebenen lokalen Hydroklima der entscheidende Faktor für den Wasserverbrauch. 2) die Untersuchung des Verhaltens von Kahlschlagflächen im Hinblick auf Quellen oder Senkenwirkung für Oberflächenabfluss und Sedimenttransport. Hier zeigt sich, dass diese Flächen sowohl als Quelle als auch als Senke für Oberflächenabfluss und Sedimenttransport wirken können – abhängig von der Regenintensität. Übersteigt diese ~20 mm/h, was <10 % der lokalen Niederschlagsereignisse entspricht, generieren Kahlschlagflächen Horton-Oberflächenabfluss (Infiltrationsüberschuss) und Sedimenttransport. Unterhalb dieses Schwellenwerts wirken sie als Senke. In Anbetracht der lokalen Niederschlagintensitäten ist der Gesamtbeitrag des Horton-Oberflächenabflusses daher sekundär. Der Großteil des Abflusses entsteht durch Dunne-Oberflächenabfluss (Sättigungsüberschuss). Zudem zeigt die vorliegende Arbeit, dass Abholzen die Infiltrabilität erhöhen kann. Dies führte dazu, dass zunächst der Gebietsabfluss abfällt bevor er erst nach Auffüllen des Grundwasserspeichers signifikant ansteigt. 3) Die Untersuchung des Einflusses von Kahlschlägen auf die hydro-geomorphologische Arbeit und ihre Effizienz. Durch das Anwenden von Quantile Regression Forests (QRF) wird auf kurzer Prozessskala gezeigt, dass Abholzung zu unterschiedlicher Jahreszeit zu signifikanten Veränderungen im Sedimenttransport führt. Vor allem Kahlschläge die während der Trockenzeit durchgeführt werden, verursachten einen Bedeutungsverlust von seltenen, stärkeren Abflussereignissen zu Gunsten der häufigeren, jedoch weniger starken Ereignissen. Hierbei dominierte der Dunne-Oberflächenabfluss. Dies stimmt mit den Ergebnissen eines prozessbasierten hydrologischen Modells (WASA-SED) überein. Es ist somit eindeutig die Jahreszeit, die die Leistung der hydro-geomorphologischer Arbeit nach Kahlschlägen prägte. 4) die Untersuchung von Grundwasserreaktionen auf das M8.8 Maule Erdbeben. Unter Grundwasserbedingungen kann der gesättigte Saprolith mit Verdichtung auf die Erdbebenerschütterungen reagieren. Dieser Prozess erhöht den hydraulischen Gradienten, der eine plausible Erklärung für den beobachteten Anstieg am Gebietsausfluss nach dem Erdbeben liefert. Die Verdichtung mobilisiert Grundwasser, das zudem von der ungesättigten Bodenmatrix aufgenommen werden kann. Hierdurch erhöht sich das Wasservolumen im Wurzelraum und begünstigt die Pflanzaktivität. Eine solche Aktivitätserhöhung spiegelt sich in verstärkten Tagesgängen wider. 5) die Untersuchung von hydrologischen Reaktionen auf das Erdbeben in der ungesättigten Zone. Hier zeigt sich, dass auch Bodenwasser aus der ungesättigten Bodenzone durch Erdbebenerschütterungen freigesetzt werden kann und den darunter liegenden Grundwasserspeicher zufließt. Hierdurch steigt der Grundwasserspiegel in den Talböden und erhöht dort die Pflanzenwasserverfügbarkeit. Durch inverse Modellierung wurde ein erdbebenbedingter Anstieg der Pflanzenaktivität von 30-60% quantifiziert. Beide Hypothesen sind jedoch auf Basis der verfügbaren Daten nicht eindeutig verifizierbar. Vergleicht man den Effekt des Erdbebens auf den Wasserhaushalt mit dem Effekt der exotischen Plantagenwälder zeigt sich, dass die Gesamtwirkung des Erdbebens auf den Wasserhaushalt vergleichsweise klein war und sich zudem auf kurze Zeiträume beschränkte.
KW  - Hydrologie
KW  - Erosion
KW  - Chile
KW  - Waldbewirtschaftung
KW  - Erdbeben
KW  - hydrology
KW  - erosion
KW  - Chile
KW  - forest management
KW  - earthquake
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-70146
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Bernhardt-Römermann, Markus
A1  - Baeten, Lander
A1  - Craven, Dylan
A1  - De Frenne, Pieter
A1  - Hedl, Radim
A1  - Lenoir, Jonathan
A1  - Bert, Didier
A1  - Brunet, Jorg
A1  - Chudomelova, Marketa
A1  - Decocq, Guillaume
A1  - Dierschke, Hartmut
A1  - Dirnboeck, Thomas
A1  - Dörfler, Inken
A1  - Heinken, Thilo
A1  - Hermy, Martin
A1  - Hommel, Patrick
A1  - Jaroszewicz, Bogdan
A1  - Keczynski, Andrzej
A1  - Kelly, Daniel L.
A1  - Kirby, Keith J.
A1  - Kopecky, Martin
A1  - Macek, Martin
A1  - Malis, Frantisek
A1  - Mirtl, Michael
A1  - Mitchell, Fraser J. G.
A1  - Naaf, Tobias
A1  - Newman, Miles
A1  - Peterken, George
A1  - Petrik, Petr
A1  - Schmidt, Wolfgang
A1  - Standovar, Tibor
A1  - Toth, Zoltan
A1  - Van Calster, Hans
A1  - Verstraeten, Gorik
A1  - Vladovic, Jozef
A1  - Vild, Ondrej
A1  - Wulf, Monika
A1  - Verheyen, Kris
T1  - Drivers of temporal changes in temperate forest plant diversity vary across spatial scales
JF  - Global change biology
N2  - Global biodiversity is affected by numerous environmental drivers. Yet, the extent to which global environmental changes contribute to changes in local diversity is poorly understood. We investigated biodiversity changes in a meta-analysis of 39 resurvey studies in European temperate forests (3988 vegetation records in total, 17-75years between the two surveys) by assessing the importance of (i) coarse-resolution (i.e., among sites) vs. fine-resolution (i.e., within sites) environmental differences and (ii) changing environmental conditions between surveys. Our results clarify the mechanisms underlying the direction and magnitude of local-scale biodiversity changes. While not detecting any net local diversity loss, we observed considerable among-site variation, partly explained by temporal changes in light availability (a local driver) and density of large herbivores (a regional driver). Furthermore, strong evidence was found that presurvey levels of nitrogen deposition determined subsequent diversity changes. We conclude that models forecasting future biodiversity changes should consider coarse-resolution environmental changes, account for differences in baseline environmental conditions and for local changes in fine-resolution environmental conditions.
KW  - atmospheric nitrogen deposition
KW  - evenness
KW  - forestREplot
KW  - forest management
KW  - game browsing
KW  - Shannon diversity
KW  - spatiotemporal resurvey data
KW  - species richness
Y1  - 2015
U6  - https://doi.org/10.1111/gcb.12993
SN  - 1354-1013
SN  - 1365-2486
VL  - 21
IS  - 10
SP  - 3726
EP  - 3737
PB  - Wiley-Blackwell
CY  - Hoboken
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gutsch, Martin
T1  - Model-based analysis of climate change impacts on the productivity of oak-pine forests in Brandenburg
T1  - Modell-basierte Analyse der Auswirkungen des Klimawandels auf die Produktivität von Eichen-Kiefern-Mischbeständen in Brandenburg
N2  - The relationship between climate and forest productivity is an intensively studied subject in forest science. This Thesis is embedded within the general framework of future forest growth under climate change and its implications for the ongoing forest conversion. My objective is to investigate the future forest productivity at different spatial scales (from a single specific forest stand to aggregated information across Germany) with focus on oak-pine forests in the federal state of Brandenburg. The overarching question is: how are the oak-pine forests affected by climate change described by a variety of climate scenarios. I answer this question by using a model based analysis of tree growth processes and responses to different climate scenarios with emphasis on drought events. In addition, a method is developed which considers climate change uncertainty of forest management planning.
As a first 'screening' of climate change impacts on forest productivity, I calculated the change in net primary production on the base of a large set of climate scenarios for different tree species and the total area of Germany. Temperature increases up to 3 K lead to positive effects on the net primary production of all selected tree species. But, in water-limited regions this positive net primary production trend is dependent on the length of drought periods which results in a larger uncertainty regarding future forest productivity. One of the regions with the highest uncertainty of net primary production development is the federal state of Brandenburg.
To enhance the understanding and ability of model based analysis of tree growth sensitivity to drought stress two water uptake approaches in pure pine and mixed oak-pine stands are contrasted. The first water uptake approach consists of an empirical function for root water uptake. The second approach is more mechanistic and calculates the differences of soil water potential along a soil-plant-atmosphere continuum. I assumed the total root resistance to vary at low, medium and high total root resistance levels. For validation purposes three data sets on different tree growth relevant time scales are used. Results show that, except the mechanistic water uptake approach with high total root resistance, all transpiration outputs exceeded observed values. On the other hand high transpiration led to a better match of observed soil water content. The strongest correlation between simulated and observed annual tree ring width occurred with the mechanistic water uptake approach and high total root resistance. The findings highlight the importance of severe drought as a main reason for small diameter increment, best supported by the mechanistic water uptake approach with high root resistance. However, if all aspects of the data sets are considered no approach can be judged superior to the other. I conclude that the uncertainty of future productivity of water-limited forest ecosystems under changing environmental conditions is linked to simulated root water uptake.
Finally my study aimed at the impacts of climate change combined with management scenarios on an oak-pine forest to evaluate growth, biomass and the amount of harvested timber. The pine and the oak trees are 104 and 9 years old respectively. Three different management scenarios with different thinning intensities and different climate scenarios are used to simulate the performance of management strategies which explicitly account for the risks associated with achieving three predefined objectives (maximum carbon storage, maximum harvested timber, intermediate). I found out that in most cases there is no general management strategy which fits best to different objectives. The analysis of variance in the growth related model outputs showed an increase of climate uncertainty with increasing climate warming. Interestingly, the increase of climate-induced uncertainty is much higher from 2 to 3 K than from 0 to 2 K.
N2  - Diese Arbeit befasst sich mit der Modellierung der Produktivität von Eichen-Kiefern Mischbeständen mit besonderem Fokus auf das Bundesland Brandenburg. Es werden drei Hauptfragen bearbeitet: a) wie verhält sich die Produktivität der beiden Baumarten im Vergleich zu den beiden anderen Hauptbaumarten Fichte und Buche im gesamtdeutschen Vergleich unter verschiedenen Klimaszenarien, b) wie wichtig ist der Prozess der Wasseraufnahme über die Wurzeln bei der Modellierung der Produktivität unter Bedingungen von Trockenjahren, c) wie lassen sich Unsicherheiten durch Bewirtschaftung und Klimaszenarien in der Modellierung der Eichen-Kiefern Mischbestände und bei nachfolgenden Entscheidungsprozessen berücksichtigen?
Der methodische Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Modellierung. Im ersten Teil der Arbeit werden mit Hilfe von verschiedenen unabhängigen Umweltvariablen des Klimas und des Bodens Wirkungsbeziehungen zur Produktivität ermittelt, die Aussagen zur Veränderung der Produktivität in Abhängigkeit dieser Umweltvariablen erlauben. Damit können verschiedene Regionen in Deutschland auf ihre Sensitivität der Produktivität gegenüber verschiedenen Klimaszenarien hin untersucht werden. Im zweiten Teil werden innerhalb eines prozess-basierten Waldwachstumsmodell 4C zwei unterschiedliche Ansätze der Wasseraufnahme über die Wurzeln analysiert. Dabei werden Messdaten zur Transpiration, zu Bodenwassergehalten und zu Durchmesserzuwächsen auf Basis von Jahrringchronologien zur Überprüfung herangezogen. Der erste Ansatz ist eine empirisch abgeleitete Gleichung, die die Wasseraufnahme in Abhängigkeit des Wassergehalts beschreibt. Der zweite Ansatz berücksichtigt die unterschiedlichen Druckpotenziale sowie einzelne Widerstände entlang des Wasserflusses vom Boden über die Pflanze in die Atmosphäre. Im dritten Teil der Arbeit wird das Waldwachstumsmodell angewendet und eine Auswahlmethodik vorgestellt, die Entscheidungen bei Unsicherheit erlaubt. Dabei werden die vorhandenen Unsicherheiten, hervorgerufen durch Bewirtschaftung und Klima, in den Prozess der Entscheidungsfindung quantitativ mit einbezogen. Drei verschiedene Bewirtschaftungsstrategien, die unterschiedliche Durchforstungsstärken beinhalten, werden simuliert und ihr Erreichen von drei vorher festgelegten Ziele (maximale Kohlenstoffspeicherung im Bestand, maximale Holzernte, moderates Ziel hinsichtlich Kohlenstoffspeicherung und Holzernte) untersucht.
Bezogen auf die erste Frage ergibt die Arbeit zwei wesentliche Ergebnisse. Eine Temperaturerhöhung bis zu drei Kelvin bis 2060 führt zu positiven Ergebnissen in der Produktivität von Eichen-, Kiefern-, Buchen- und Fichtenbeständen. Allerdings ist in niederschlagsarmen Regionen, wie im nordostdeutschen Tiefland, dieser positive Trend stark abhängig von der Länge der Trockenperioden innerhalb der Vegetationszeit. Demzufolge ist die Produktivitätsveränderung der vier Baumarten im Land Brandenburg mit der höchsten Unsicherheit im Vergleich zu den anderen Bundesländern verbunden.
Zur zweiten Frage gibt die Arbeit zwei wesentliche Ergebnisse. Im Vergleich mit den Messdaten auf unterschiedlicher zeitlicher und physiologischer Ebene kann kein Ansatz ermittelt werden, der jeweils das bessere Ergebnis erzielt. Im Vergleich von Transpiration, Bodenwassergehalt und Trockenjahren ergeben sich zwar etwas bessere Ergebnisse für den prozess-basierten gegenüber dem empirischen Ansatz, doch sind diese sehr stark abhängig vom angenommenen Wurzelwiderstand. Dieser ist schwer zu bestimmen und verhindert bisher eine breite Anwendung des Ansatzes innerhalb der Waldwachstumsmodelle. Hier ist weiterer Forschungsbedarf vorhanden um bei der Modellierung der Auswirkungen von Trockenjahren auf die Produktivität die Modellunsicherheit zu verringern.
Für die letzte Frage ergeben sich ebenso interessante Ergebnisse. Keine Durchforstungsstrategie kann alle drei Zielstellungen erfüllen. Die Methodik erlaubt aber ein großes Maß an Objektivität beim Vergleich der unterschiedlichen Bewirtschaftungsstrategien unter der Unsicherheit der Klimaszenarien. Die Varianz, bezogen auf Ergebnisse zur Bestandesbiomasse, Holzernte und zum jährlichen Holzzuwachs, steigt mit steigender Klimaerwärmung. Dabei ist der Anstieg in der Varianz größer bei einem Temperaturanstieg von zwei Kelvin auf drei Kelvin als von null Kelvin auf zwei Kelvin. Das heißt, Auswirkungen einer Klimaerwärmung verlaufen hier nicht linear.
KW  - climate change
KW  - forest management
KW  - forest growth modelling
KW  - scenario analysis
KW  - water uptake
KW  - Klimawandel
KW  - Klimaauswirkung
KW  - Forstwirtschaft
KW  - Waldbewirtschaftung
KW  - Waldwachstumsmodellierung
KW  - Unsicherheit
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-97241
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Penone, Caterina
A1  - Allan, Eric
A1  - Soliveres, Santiago
A1  - Felipe-Lucia, Maria R.
A1  - Gossner, Martin M.
A1  - Seibold, Sebastian
A1  - Simons, Nadja K.
A1  - Schall, Peter
A1  - van der Plas, Fons
A1  - Manning, Peter
A1  - Manzanedo, Ruben D.
A1  - Boch, Steffen
A1  - Prati, Daniel
A1  - Ammer, Christian
A1  - Bauhus, Juergen
A1  - Buscot, Francois
A1  - Ehbrecht, Martin
A1  - Goldmann, Kezia
A1  - Jung, Kirsten
A1  - Mueller, Joerg
A1  - Mueller, Joerg C.
A1  - Pena, Rodica
A1  - Polle, Andrea
A1  - Renner, Swen C.
A1  - Ruess, Liliane
A1  - Schoenig, Ingo
A1  - Schrumpf, Marion
A1  - Solly, Emily F.
A1  - Tschapka, Marco
A1  - Weisser, Wolfgang W.
A1  - Wubet, Tesfaye
A1  - Fischer, Markus
T1  - Specialisation and diversity of multiple trophic groups are promoted by different forest features
JF  - Ecology letters
N2  - While forest management strongly influences biodiversity, it remains unclear how the structural and compositional changes caused by management affect different community dimensions (e.g. richness, specialisation, abundance or completeness) and how this differs between taxa. We assessed the effects of nine forest features (representing stand structure, heterogeneity and tree composition) on thirteen above- and belowground trophic groups of plants, animals, fungi and bacteria in 150 temperate forest plots differing in their management type. Canopy cover decreased light resources, which increased community specialisation but reduced overall diversity and abundance. Features increasing resource types and diversifying microhabitats (admixing of oaks and conifers) were important and mostly affected richness. Belowground groups responded differently to those aboveground and had weaker responses to most forest features. Our results show that we need to consider forest features rather than broad management types and highlight the importance of considering several groups and community dimensions to better inform conservation.
KW  - biodiversity exploratories
KW  - dark diversity
KW  - forest management
KW  - global change
KW  - land-use
KW  - multidiversity
KW  - specialisation
KW  - temperate forests
Y1  - 2018
U6  - https://doi.org/10.1111/ele.13182
SN  - 1461-023X
SN  - 1461-0248
VL  - 22
IS  - 1
SP  - 170
EP  - 180
PB  - Wiley
CY  - Hoboken
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Heinrichs, Steffi
A1  - Ammer, Christian
A1  - Mund, Martina
A1  - Boch, Steffen
A1  - Budde, Sabine
A1  - Fischer, Markus
A1  - Mueller, Joerg
A1  - Schoening, Ingo
A1  - Schulze, Ernst-Detlef
A1  - Schmidt, Wolfgang
A1  - Weckesser, Martin
A1  - Schall, Peter
T1  - Landscape-Scale Mixtures of Tree Species are More Effective than Stand-Scale Mixtures for Biodiversity of Vascular Plants, Bryophytes and Lichens
JF  - Forests
N2  - Tree species diversity can positively affect the multifunctionality of forests. This is why conifer monocultures of Scots pine and Norway spruce, widely promoted in Central Europe since the 18th and 19th century, are currently converted into mixed stands with naturally dominant European beech. Biodiversity is expected to benefit from these mixtures compared to pure conifer stands due to increased abiotic and biotic resource heterogeneity. Evidence for this assumption is, however, largely lacking. Here, we investigated the diversity of vascular plants, bryophytes and lichens at the plot (alpha diversity) and at the landscape (gamma diversity) level in pure and mixed stands of European beech and conifer species (Scots pine, Norway spruce, Douglas fir) in four regions in Germany. We aimed to identify compositions of pure and mixed stands in a hypothetical forest landscape that can optimize gamma diversity of vascular plants, bryophytes and lichens within regions. Results show that gamma diversity of the investigated groups is highest when a landscape comprises different pure stands rather than tree species mixtures at the stand scale. Species mainly associated with conifers rely on light regimes that are only provided in pure conifer forests, whereas mixtures of beech and conifers are more similar to beech stands. Combining pure beech and pure conifer stands at the landscape scale can increase landscape level biodiversity and conserve species assemblages of both stand types, while landscapes solely composed of stand scale tree species mixtures could lead to a biodiversity reduction of a combination of investigated groups of 7 up to 20%.
KW  - Fagus sylvatica
KW  - Pinus sylvestris
KW  - Picea abies
KW  - Pseudotsuga menziesii
KW  - forest management
KW  - tree species diversity
KW  - forest conversion
KW  - gamma diversity
KW  - landscape scale
KW  - Biodiversity Exploratories
Y1  - 2019
U6  - https://doi.org/10.3390/f10010073
SN  - 1999-4907
VL  - 10
IS  - 1
PB  - MDPI
CY  - Basel
ER  -