FKZ 3521811500

Hintergrund

Das Monitoring der Biologischen Vielfalt in Deutschland liefert eine wertvolle Datenbasis für den Naturschutz. So ermöglichen verschiedene Monitoringprogramme wie das Monitoring nach der Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie, das Vogelmonitoring oder das Monitoring der Landwirtschaftsflächen mit hohem Naturwert eine Überwachung des Erhaltungszustandes von Lebensräumen, Arten und natürlichen Ressourcen.

Jedoch unterscheiden sich viele derzeitige Monitoringprogramme in ihrer Methodik, was Vergleiche zwischen verschiedenen Lebensräumen oder Landnutzungstypen schwierig macht. So verwendet beispielsweise die Bundeswaldinventur ein eigenes Stichprobenraster, das Tagfaltermonitoring Deutschland hingegen unterliegt stark der Verfügbarkeit ehrenamtlicher Kartierer*innen.

Eine Teilmenge der derzeit existierenden bundesweiten Monitoringprogrammen nehmen jedoch Daten auf der gleichen Flächenkulisse auf: den bundesweit repräsentativen Stichprobenflächen (SPF). Damit bieten sie besonders hohe Potenziale für übergreifende Auswertungen zur Entwicklung der biologischen Vielfalt und der zugrundeliegenden Ursachen. Die auf diesen SPF aufgenommenen Daten stellen die Grundlage für dieses FuE-Vorhaben dar.

Im Vorhaben werden erstmals existierende Daten der SPF zusammenfassend ausgewertet. Hierzu zählen insbesondere Daten aus den folgenden Monitoringprogrammen:

• Monitoring häufiger Brutvögel (MhB)
• Monitoring von Landwirtschaftsflächen mit hohem Naturwert (High Nature Value Farmland bzw. HNV-Monitoring)
• Ökosystemmonitoring (ÖSM)
• Säule "Häufige Insekten" des bundesweiten Insektenmonitorings (IM), v.a. Heuschrecken

Zusätzlich werden Daten zu Tagfaltern aus Baden-Württemberg mit einbezogen.

Projektziele

Das Vorhaben verfolgt folgende Ziele:

1. Sichtung, Zusammenführung und Auswertung bestehender Daten der auf den SPF durchgeführten Monitoringprogramme
2. Entwicklung von Auswertungsmethoden und Modellierungsansätzen
3. Potentialanalyse von Synergien zwischen den verschiedenen bundesweiten Monitoringprogrammen
4. Beschreibung des Bedarfs an Information für zukünftige Monitoringprojekte und -analysen

Methodisch sollen Synergien aus der gemeinsamen Auswertung von Programmen mit gemeinsamer Stichprobenkulisse erarbeitet werden. Als naturschutzfachliches Ziel sollen insbesondere die Korrelation und die Ursachen für beobachtete Biodiversitätsveränderungen inkl. Klimawandel analysiert werden. Es sollen verschiedenen Fragestellungen beantwortet werden, z.B. wie die durch die Monitoringprogramme untersuchten Bestandteile der biologischen Vielfalt zusammenhängen oder welche Umweltvariablen geeignet sind, Ursachen von Biodiversitätsveränderungen auf den SPF zu ergründen.

Vorgehensweise

Im Rahmen des Vorhabens werden die vorliegenden Daten aus bestehenden bundes- und landesweiten Monitoringprogrammen kombiniert, um hieraus relevante ökologische Fragestellungen zu beantworten.

Zu Beginn des Projektes wird eine Reihe an Hypothesennetzwerken (Beispiel in Abbildung unten) für Zusammenhänge zwischen Einflussgrößen bzw. exogenen Variablen (z.B. ÖSM, Corine Land Cover) und der biologischen Vielfalt bzw. endogenen Variablen (z.B. Vegetation, Heuschrecken, Tagfalter, Vögel) erstellt. Diese Hypothesennetzwerke definieren, welche Daten zum Test der Hypothesen benötigt werden (inklusive benötigtem Datenformat, nötiger räumlich-zeitlicher Auflösung, Metadaten sowie ggfs. Aggregationslevel der Daten). 

Die benötigten Monitoringdaten werden anschließend von Projektpartnern abgefragt und aufbereitet, ebenso weitere Umweltparameter. In diesem Rahmen wird eine projektinterne Datenbank erstellt, welche auch für zukünftige synergistische Analysen mit den auf den SPF erhobenen Daten genutzt werden kann.

Anschließend erfolgt die statistische Auswertung der aufbereiteten Daten. Methodisch liegt der Fokus bei der Entwicklung geeigneter Auswertungsmethoden und Modellierungsansätze für die vorhandenen Daten auf umfangreichen Strukturgleichungsmodellen (engl. structural equation models, SEM). Strukturgleichungsmodelle ermöglichen es, kausale Zusammenhänge in komplexen Datensätzen in Form von Hypothesennetzwerken zu testen, z.B. wie sich die Landnutzungsintensität auf die Artenvielfalt auswirkt. In einem ersten Schritt werden die Strukturgleichungsmodelle mit manifesten Variablen formuliert, da diese normalerweise leichter konvergieren. In einem weiteren Schritt werden latente Variablen eingeführt, die sich besser mit sogenannten mentalen Konstrukten (also abstrakteren Konzepten) zusammenbringen lassen. Die entwickelten Strukturgleichungsmodelle stellen z.B. Bottom-up Effekte dar, zeigen Einflüsse von Fragmentierung, Habitatmenge und Landschaftsheterogenität auf oder setzen lokale und regionale Einflussgrößen in Bezug zur Biodiversität.

Die Ergebnisse aus der Modellierung werden nachfolgend in einem iterativen Prozess werden geprüft und auf die Ausgangshypothesen zurückbezogen, sowie die Modelle, ggf. unter Hinzunahme weiterer Daten, verbessert.

Abschließend erfolgt eine Potentialanalyse für die entwickelten Auswertungsmethoden und Modellierungsansätze. Diese umfasst Simulationen und die Entwicklung von Optimierungsvorschlägen für bestehende Monitoringprogramme auf den SPF, um die von diesen erhobenen Daten zukünftig besser synergistisch auswerten zu können.

Ausblick

Die synergistische Analyse von Monitoringprogrammen mit gemeinsamer Flächenkulisse bildet einen Schritt hin zu einem integrierten Biodiversitätsmonitoring. Räumlich konsistente, integrierende Analysen helfen, den Zustand der Biodiversität in der Landschaft zu verstehen. Dieses Verständnis wird bei der Konzeption von Maßnahmen für den Naturschutz hilfreich sein. Weiterhin werden die Ergebnisse des Projektes für eine Fortentwicklung aktueller bundesweiter Monitoringprogramme hilfreich sein.