Störungsökologie

Breiter Überblick zum Stand des Wissens

Ökosysteme werden durch Wind, Feuer, Insekten- oder Pilzbefall sowie durch die anthropogene Landnutzung gestört. Störungen können Ökosysteme rasch wandeln, aber langfristig auch zu deren Stabilisierung beitragen. In der Summe aller in einer Landschaft wirkenden Störungen ergibt sich ein Störungsregime, welches durch typische Rhythmen und Interaktionen gekennzeichnet ist.

Das vorliegende Lehrbuch ist das erste in deutscher Sprache zu dieser Thematik. In 18 Kapiteln charakterisiert es Störungstypen und Störungsregime sowie ihre Bedeutung für Ökosysteme und beschreibt die Anpassungen von Arten und Pflanzengemeinschaften an diese Störungen. Es bietet einen breiten Überblick zum Stand des Wissens in der Störungsökologie. Zahlreiche Beispiele illustrieren dabei die Verhältnisse in Mitteleuropa.

Vorwort 11
1 Störungsökologie: Ein Leitfaden 13
1. 1 Die Rolle von Störungen in Sukzession und Ökosystemdynamik 13
1. 2 Störung als Ausgangspunkt wichtiger ökologischer Konzepte 15
1. 3 Störungsregime im Wandel 16
1. 4 An wen richtet sich dieses Buch? 17
2 Definitionen und Quantifizierungen 21
2. 1 Störungen und Störungsregime 21
2. 1. 1 Inhalte und Themen der Störungsökologie 21
2. 1. 2 Definition von Störungsereignissen und Störungsregimen 23
2. 1. 3 Die relevanten Skalen der Störungsökologie 32
2. 1. 4 Störungen lösen Primär- und Sekundärsukzession aus 33
2. 1. 5 Störungen in der Landschaftsökologie: Das dynamische Gleichgewicht 36
2. 1. 6 Störungen und Nischendifferenzierung in Pflanzengemeinschaften 39
2. 1. 7 Die «Intermediate Disturbance Hypothesis» 40
2. 1. 8 Störungen, Artenvielfalt und Produktivität 41
2. 2 Die Störungsregime und Klimaextreme der Vegetationszonen der Erde 45
2. 2. 1 Einleitung 45
2. 2. 2 Die polare/subpolare Zone 46
2. 2. 3 Die boreale Zone 49
2. 2. 4 Die temperate Zone 57
2. 2. 5 Die mediterrane Zone 60
2. 2. 6 Die subtropischen und tropischen Trockenzonen 62
2. 2. 7 Die feuchten Subtropen 64
2. 2. 8 Die Zone der sommerfeuchten Tropen 66
2. 2. 9 Die Zone der immerfeuchten Tropen 69
3 Konzepte 75
3. 1 Störungen und Biodiversität 75
3. 1. 1 Einleitung 75
3. 1. 2 Störungen fördern die Biodiversität aber nicht immer und überall 76
3. 1. 3 Wie die Stärke der Störung die Biodiversität beeinflusst 78
3. 1. 4 Störungen und Biodiversität im Kontext von zeitlicher Ökosystemdynamik 79
3. 1. 5 Störungen und Biodiversität im räumlichen Kontext 84
3. 2 Resilienz gegenüber Störungen 91
3. 2. 1 Einleitung und Definition 91
3. 2. 2 Mechanismen der Resilienz 96
3. 2. 3 Messen und Beschreiben von Resilienz 101
3. 3 Adaptation an Störungen 108
3. 3. 1 Komplexe Interaktionen von Selektionsfaktoren formen Pflanzengemeinschaften 108
3. 3. 2 Adaptationen an Störungen wer profitiert? 122
3. 3. 3 Störungen als Selektionsfaktor für Pflanzeneigenschaften in Gemeinschaften 124
4 Abiotische Störungen 129
4. 1 Störungen durch Feuer in Waldökosystemen: Prozesse und Managementstrategien 129
4. 1. 1 Geschichte und Geografie der Vegetationsbrände 129
4. 1. 2 Die ökologische Rolle von Feuer in Ökosystemen 134
4. 1. 3 Umgang mit Vegetationsbränden 144
4. 2 Windstörungen 156
4. 2. 1 Ursache und Entstehung von Winden 156
4. 2. 2 Unmittelbare Auswirkungen auf die Vegetation 158
4. 2. 3 Ökonomische Schäden an Wäldern 162
4. 2. 4 Einfluss auf die Ökosystemdynamik 163
4. 2. 5 Waldbaustrategien zur Minimierung von Sturmschäden 166
4. 2. 6 Mehr Stürme durch Klimawandel? 170
4. 3 Lawinen und andere Schneebewegungen 175
4. 3. 1 Ursache und unmittelbare Wirkung von Schneebewegungen 175
4. 3. 2 Einfluss von Lawinen auf Ökosysteme 177
4. 3. 3 Lawinenschutzfunktion von Wald 179
4. 3. 4 Interaktion zwischen Lawinen und anderen natürlichen Störungen 181
4. 3. 5 Lawinen- und Waldmanagement 183
4. 3. 6 Lawinen und Lawinenschutz bei wärmerem Klima? 184
5 Biotische Störungen 189
5. 1 Baumkrankheiten als ökologische Störungen 189
5. 1. 1 Charakterisierung des Systems 189
5. 1. 2 Baumartenvielfalt als Anpassung von Wäldern an Baumkrankheiten? 192
5. 1. 3 Baumkrankheiten und Biodiversität 194
5. 1. 4 Mechanismen der Einschleppung von exotischen Pathogenen 196
5. 1. 5 Klimawandel und Baumkrankheiten 198
5. 1. 6 Interaktionen von Baumkrankheiten mit anderen Störungen 199
5. 1. 7 Gesellschaftliche Aspekte 200
5. 1. 8 Schlussfolgerungen 202
5. 2 Blatt- und nadelfressende Insekten 212
5. 2. 1 Phyllophage Insekten als Ursache von Störungen in Wäldern 212
5. 2. 2 Einfluss phyllophager Schmetterlingsraupen auf Wälder 214
5. 2. 3 Auswirkungen von Insektenmassenvermehrungen auf die Gesellschaft 222
5. 2. 4 Anpassung der Lebensgemeinschaften an Störungen 227
5. 2. 5 Interaktionen mit anderen Störungen 227
5. 2. 6 Blatt- und nadelfressende Insekten im globalen Wandel 227
5. 3 Borkenkäfer 236
5. 3. 1 Verbreitung und Ökologie 236
5. 3. 2 Befallsstrategien 237
5. 3. 3 Auslöser von Massenvermehrungen 239
5. 3. 4 Befallsdynamik 241
5. 3. 5 Interaktionen mit anderen Störungen 246
5. 3. 6 Bedeutung 247
5. 3. 7 Borkenkäfer und Klimawandel 249
5. 4 Großherbivoren 256
5. 4. 1 Herbivoren als Störung in Pflanzengemeinschaften 256
5. 4. 2 Vergleich der Einflüsse von Nutztieren und Wildtieren auf die Vegetation 258
5. 4. 3 Beeinflussung der Wald-Offenland-Verteilung durch große Herbivoren 260
5. 4. 4 Management von Schutzgebieten mit wilden und domestizierten Huftieren 267
6 Anthropogene Störungen 273
6. 1 Waldnutzungen 273
6. 1. 1 Bedeutung der Störungsökologie für die Waldbewirtschaftung 273
6. 1. 2 Historischer Wandel der Waldnutzung 274
6. 1. 3 Bewertung von Störungen im Wald 275
6. 1. 4 Vergleich natürlicher und forstlicher Störungen 276
6. 1. 5 Waldbausysteme als anthropogene Störungen 279
6. 1. 6 Störungswirkungen einzelner forstlicher Maßnahmen 283
6. 1. 7 Effekte von Waldnutzung auf der Landschaftsebene 292
6. 1. 8 Schlussfolgerungen 295
6. 2 Grünlandnutzung 304
6. 2. 1 Charakterisierung der Grünlandnutzungen 304
6. 2. 2 Auswirkungen des Störungsregimes auf Struktur und Funktion von Grünland 306
6. 2. 3 Anpassungen von Arten und Lebensgemeinschaften an Grünlandnutzungen 311
6. 2. 4 Interaktionen mit anderen Störungsregimen (Wetterextremen) 314
6. 2. 5 Gesellschaftliche Aspekte und zukünftige Entwicklungen 318
7 Störungen im globalen Wandel 325
7. 1 Einfluss des Klimawandels auf Störungen 325
7. 1. 1 Einleitung 325
7. 1. 2 Klima im Wandel 325
7. 1. 3 Klimaeffekte auf Störungen 329
7. 1. 4 Klimawandel und Störungsdynamik 333
8 Störungen und Management 337
8. 1 Risikomanagement im Kontext von Störungen 337
8. 1. 1 Einleitung und Begriffsdefinition 337
8. 1. 2 Risiko erkennen 338
8. 1. 3 Risiko bewerten 343
8. 1. 4 Risiko behandeln 348
8. 1. 5 Ausblick 351
8. 2 Störungen und Ökosystemleistungen 355
8. 2. 1 Unterstützende Ökosystemleistungen 357
8. 2. 2 Bereitstellende Ökosystemleistungen 359
8. 2. 3 Regulierende Ökosystemleistungen 361
8. 2. 4 Kulturelle Ökosystemleistungen 365
8. 2. 5 Zusammenfassende Betrachtung 369
Register 374
Kap. 2. 1 Die Quantifizierung von Störungsregimen in dynamischen Landschaften 27
Anke Jentsch
Kap. 2. 1 Störungsinteraktionen, Störungszyklen, Störungskaskaden 29
Anke Jentsch, Phil J. Burton und Lawrence R. Walker
Kap. 2. 1 Die Rolle der Fernerkundung in der Störungsökologie 34
Cornelius Senf
Kap. 2. 1 Störungsregime einer alpinen Flusslandschaft: der Tagliamento 37
Andreas von Heßberg
Kap. 2. 1 Puls-Dynamiken in der Ökologie 43
Anke Jentsch und Peter S. White
Kap. 2. 2 Permafrost 50
Max Schuchardt
Kap. 2. 2 Marine ökologische Störungen 55
Julian Gutt
Kap. 3. 1 Störung und die Bildung von Artengemeinschaften 80
Anke Jentsch
Kap. 3. 1 Eine Vereinheitlichung vieler Diversitätshypothesen 86
Thomas Wohlgemuth
Kap. 3. 3 Störungen als Selektionsfaktor eine alte Geschichte 110
Georg Gratzer
Kap. 5. 3 Der «Mountain Pine Beetle» in Nordamerika 242
Beat Wermelinger
Kap. 6. 2 Zu viel des Guten: Der Untergang der artenreichen Glatthaferwiese in Mitteleuropa 315
Andreas Bosshard
Kap. 8. 1 Störungsmodellierung 344
Werner Rammer und Rupert Seidl
Kap. 8. 2 Ökologische Neuartigkeit eine Herausforderung für Naturschutz und Gesellschaft 366
Anke Jentsch