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dc.contributor.advisor Isselstein, Johannes Prof. Dr.
dc.contributor.author Riesch, Friederike
dc.date.accessioned 2019-09-30T09:33:16Z
dc.date.available 2020-05-27T22:50:03Z
dc.date.issued 2019-09-30
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0003-C1C5-4
dc.language.iso eng de
dc.relation.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc 333 de
dc.subject.ddc 577 de
dc.title Vegetation patterns and processes in semi-natural open habitats and the contribution of wild red deer to their conservation de
dc.type doctoralThesis de
dc.contributor.referee Isselstein, Johannes Prof. Dr.
dc.date.examination 2019-05-29
dc.description.abstractger Traditionelle Landnutzungspraktiken formten während der vergangenen Jahrtausende naturnahe Offenlandlebensräume. Auf diese Weise entstanden die typischen europäischen Kulturlandschaften mit ihren charakteristischen, diversen Artengemeinschaften. Extensiv bewirtschaftete Flächen, auf denen etwa Weidewirtschaft betrieben wurde, haben jedoch im Zuge der landwirtschaftlichen Intensivierung während des 20. Jahrhunderts stark abgenommen. Gleichzeitig wurden landwirtschaftlich geeignete Böden in großem Umfang, insbesondere durch mineralische Düngung, aufgewertet. Eine Folge sind weitverbreitete Verluste von Pflanzendiversität, da mit zunehmender Nährstoffverfügbarkeit konkurrenzschwache Pflanzenarten vermehrt durch Arten verdrängt werden, die erfolgreich um Licht konkurrieren können. In Offenlandlebensräumen, in denen der Bodennährstoffgehalt nicht anthropogen erhöht ist, ist wenig darüber bekannt, wie Muster in Vegetationsgesellschaften mit bodenchemischen Faktoren zusammenhängen. Wenn keine traditionelle landwirtschaftliche Bewirtschaftung stattfindet, erfordert der Erhalt von Offenlandlebensräumen ein Naturschutzmanagement, das Biomasse entnimmt, um sekundärer Sukzession und damit verbundenen Veränderungen in Pflanzengesellschaften entgegenzuwirken. In vielen Fällen hat sich extensive Beweidung mit großen domestizierten Pflanzenfressern als eine geeignete Maßnahme zum Erhalt von naturnahen Offenlandlebensräumen erwiesen. Unter bestimmten Bedingungen (z.B. große, unzugängliche Gebiete) ist Nutztierbeweidung allerdings nicht umsetzbar. Daher besteht Forschungsbedarf in Bezug auf die Frage, ob wilde Pflanzenfresser, welche weder ein eingezäuntes Gebiet noch regelmäßige (veterinärmedizinische) Betreuung benötigen, eine alternative Möglichkeit zur Beweidung im Naturschutz sein könnten. Mit dem Truppenübungsplatz Grafenwöhr in Bayern stand für die vorliegende Arbeit ein Studiengebiet zur Verfügung, in dem wegen der mehr als hundertjährigen militärischen Nutzung keine landwirtschaftliche Intensivierung stattgefunden hat. Die zahlreich vorkommenden wildlebenden Rothirsche (Cervus elaphus) nutzen in diesem Gebiet das Offenland, z.B. naturnahes Grünland und Heiden, zur Nahrungssuche. Mit Fokus auf zwei exemplarische Natura 2000-Offenlandlebensraumtypen (Trockene Europäische Heiden und Magere Flachlandmähwiesen) untersucht diese Dissertation (i) die Beziehung zwischen bodenchemischen Faktoren und Vegetationsmustern unter nahezu vorindustriellen Bodenbedingungen und (ii) das Zusammenspiel von Beweidung freilebender Rothirsche und verschiedenen Vegetationsprozessen. Kapitel 1 beleuchtet, wie die natürlich vorkommende Variabilität von Phosphor und anderen bodenchemischen Faktoren mit der Komposition und dem Artenreichtum von Vegetationsgesellschaften in Offenlandlebensräumen zusammenhängt. Im Jahr 2014 wurden Vegetationsaufnahmen von 40 bzw. 54 Relevés in Heiden und Grünland durchgeführt. Die Erkenntnisse liefern wertvolle Informationen über die Sensitivität unterschiedlicher naturnaher Lebensräume gegenüber Veränderungen in bodenchemischen Faktoren. Der Pflanzenartenreichtum nahm mit steigendem Boden-pH in Heiden zu und im Grünland mit steigender Phosphorkonzentration im Boden ab. Daher sollte das Naturschutzmanagement darauf achten, weitere Versauerung in Heiden sowie selbst geringfügige Phosphorzufuhr im Grünland zu verhindern. Kapitel 2 & 3 untersuchen den Beitrag freilebender Rothirsche zur Erhaltung von naturnahem Grünland und Heiden basierend auf einem Beweidungsausschlussexperiment, welches von 2015 bis 2017/18 auf einem Teil der im Jahr 2014 für die Vegetationsaufnahmen genutzten Untersuchungsflächen durchgeführt wurde. Um Synergieeffekte zwischen Wildtierbeweidung und zusätzlicher Biomasseentnahme (Brand, Mahd) ermitteln zu können, umfasste das Experiment im Grünland gebrannte, gemähte sowie unbehandelte Behandlungsflächen. Kapitel 2 analysiert die Dynamik von Produktivität und Nahrungsqualität der Vegetation und Biomasseentnahme durch Rothirsche. Dazu wurden versetzbare Weidekörbe eingesetzt, welche auf offen zugänglichen, kontinuierlich beweideten Plots installiert und fünf Mal pro Vegetationsperiode umgesetzt wurden. Die jährlich von wilden Rothirschen aufgenommene Biomasse lag in einer vergleichbaren Größenordnung wie die Futteraufnahme domestizierter Weidetiere bei in Naturschutzbeweidungssystemen üblichen Besatzdichten. Trotz unterschiedlicher Produktivität und Beweidungsansprüche von naturnahem Grünland und Heiden erwies sich die Biomasseentnahme durch Rothirsche mit ihrer habitatspezifischen saisonalen Variation als günstig für beide Lebensraumtypen. Die Mahd, einhergehend mit erhöhter Produktivität und Nahrungsqualität in der späteren Jahreszeit, erhöhte die Attraktivität des Grünlands für die Rothirsche und könnte daher eine Strategie sein, um die Beweidung von freilebenden Rothirschen räumlich steuern zu können. Basierend auf dem Vergleich der Vegetationsentwicklung in offenen und permanent eingezäunten Plots untersucht Kapitel 3, wie Pflanzendiversität und Vegetationsstruktur auf den Ausschluss von Rothirschen reagieren. Die Vegetationszusammensetzung in offenen und permanent eingezäunten Plots entwickelte sich in beiden Lebensraumtypen unterschiedlich. Im Grünland war die Pflanzendiversität in eingezäunten Plots signifikant niedriger als in offenen Plots. Als Anzeichen für beginnende Sukzession unter Rothirschausschluss wurden in beiden Lebensräumen eine zunehmende Höhe von Vegetation und Streuschicht sowie in Heiden abnehmende Deckung von Offenboden und zunehmende Individuenzahl verholzender Pflanzen festgestellt. Im Grünland zeigten sich in der gemähten Behandlungsfläche die deutlichsten Unterschiede zwischen offenen und eingezäunten Plots, was darauf hindeutet, dass Rothirschbeweidung kombiniert mit Mähen besonders günstige Verhältnisse für Pflanzendiversität im Grünland schaffen könnte. Die Ergebnisse von Kapitel 2 & 3 legen nahe, dass Beweidung durch wildlebende Rothirsche für das Naturschutzmanagement naturnaher Offenlandlebensräume von Nutzen sein könnte, nicht nur quantitativ – in Form von Biomasseentzug – sondern auch qualitativ, durch vorteilhafte Auswirkungen auf Vegetationsstruktur und -diversität. Ein angepasstes Wildtiermanagement, das Rothirschen erlaubt, sich ihre Nahrung im Offenland zu suchen, könnte daher zur Erhaltung von naturnahen Offenlandlebensräumen beitragen und zugleich das Konfliktpotential zwischen Rothirsch und Forstwirtschaft mindern. Wildlebende Rothirsche in das Naturschutzmanagement zu integrieren, erscheint besonders vielversprechend und praktikabel in großen Gebieten, wie etwa Kernzonen von Nationalparks, Wildnisgebieten oder aktiven und ehemaligen Truppenübungsplätzen. Insgesamt können die Erkenntnisse aus dieser Arbeit dazu beitragen, geeignete Strategien für das Naturschutzmanagement naturnaher Offenlandlebensräume zu entwickeln, um ihre Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen in Zeiten zu erhalten, in denen Ökosysteme durch menschlichen Einfluss zunehmend gefährdet sind. de
dc.description.abstracteng Traditional practices of human land use have shaped semi-natural open habitats over the past millennia, resulting in the typical European cultural landscapes with characteristic, diverse species communities. In the course of agricultural intensi-fication during the twentieth century, however, areas extensively used, e.g. for pastoral farming, have declined immensely. At the same time, agriculturally suitable soils have been widely improved, especially by mineral fertilisation. This has been associated with widespread losses of plant diversity, as increasing nutrient availability promotes plant species that are strong competitors for light and thus increases the exclusion of less competitive species. Little is known about plant community patterns related to soil chemical parameters in open habitats where the soil nutrient status has not been anthropogenically enhanced. In the absence of traditional agricultural land use, conservation management is required to remove biomass from open habitats in order to prevent secondary succession and related changes in plant communities. Extensive grazing with large domestic herbivores has proven beneficial to the maintenance of semi-natural open habitats. Under certain circumstances (e.g. large, inaccessible areas), however, livestock grazing is impossible. Therefore, there is a need to study if wild herbivores that do not require fencing, regular monitoring or veterinary treatment could be an alternative option for conservation grazing. The present work took advantage of a study area where military land use has prevented agricultural intensification during the past century: the Grafenwöhr military training in north-eastern Bavaria, Germany. In this area, abundant wild and free-ranging red deer (Cervus elaphus) use the open land, such as semi-natural grasslands and heathlands, for foraging. Focusing on two exemplary Natura 2000 open habitat types (European dry heaths and lowland hay meadows), this thesis explores (i) the relationship between soil chemical parameters and vegetation patterns under nearly pre-industrialised soil conditions, and (ii) the interplay of grazing by free-ranging red deer and different vegetation processes. Chapter 1 investigates how the naturally occurring variability in phosphorus and other soil chemical parameters relates to plant species community composition and richness in open habitats. In 2014, plant species composition was surveyed in 40 and 54 relevés in heathlands and grasslands, respectively. The insights provide valuable information about the sensitivity of different semi-natural habitats to changes in soil chemical parameters. Plant species richness increased with increasing soil pH in heathlands and decreased with increasing soil phosphorus concentration in grasslands. Therefore, in order to maintain suitable soil conditions for diverse plant communities in semi-natural open habitats, conservation management should take care to prevent further acidification in heathlands and even low phosphorus input in grasslands. Chapter 2 & 3 look into the contribution of wild red deer to the maintenance of semi-natural grasslands and heathlands based on a grazing exclusion experiment running from 2015 to 2017/18 on a subset of the sampling sites used in the 2014 plant survey. In order to assess synergistic effects between wildlife grazing and additional biomass removal measures (i.e. burning, mowing), the sampling sites in grasslands included burnt, mown and untreated treatment areas. Chapter 2 analyses the dynamics of vegetation productivity, forage quality and biomass removal by red deer, using data from movable exclusion cages installed on open, continuously grazed plots and translocated five times per vegetation period. The amount of biomass annually removed by wild red deer was quantitatively similar to the forage removal by domestic grazing animals in stocking rates commonly used in conservation grazing. Despite the different productivity and grazing requirements of semi-natural grasslands and heathlands, biomass removal by red deer, with its habitat-type–specific seasonal variation, proved beneficial in both habitat types. Mowing, enhancing productivity and forage quality in the late season, increased the grassland attractiveness to red deer, and could therefore be a strategy to spatially direct the grazing activities by free-ranging red deer. Comparing the vegetation development in open and permanently fenced plots in grasslands and heathlands, Chapter 3 studies how plant diversity and vegetation structure respond to the exclusion of red deer. Plant community composition diverged in open and fenced blots in both habitat types. In grasslands, plant species diversity was significantly reduced in fenced compared to open plots. Increasing height of sward and litter in both habitat types and, additionally, reduced cover of bare soil and increasing number of woody plant individuals in heathlands indicated beginning succession when red deer were excluded. In grasslands, the most pronounced differences between open and fenced plots occurred in the mown treatment, suggesting that red deer grazing combined with mowing could create particularly favourable conditions for grassland plant diversity. Taken together, Chapter 2 & 3 indicate that grazing by wild red deer could be useful to the conservation management of semi-natural open habitats, quantitatively—in terms of biomass removal—and qualitatively, providing benefits to vegetation structure and diversity. An adapted wildlife management that allows red deer to forage in open landscapes could therefore contribute to maintaining semi-natural open habitats and simultaneously reduce the potential for conflict between red deer and forestry. Integrating wild red deer into the conservation management seems promising and practicable in particular for large areas of conservation interest, such as core zones of national parks, wilderness areas or active and abandoned military training areas. Overall, the insights from this thesis can contribute to developing suitable strategies for the conservation management of semi-natural open habitats to preserve their biodiversity and ecosystem services in times of increasing anthropogenic pressure on ecosystems. de
dc.contributor.coReferee Balkenhol, Niko Prof. Dr.
dc.contributor.thirdReferee Rosenthal, Gert Prof. Dr.
dc.subject.eng Cervus elaphus de
dc.subject.eng European dry heaths de
dc.subject.eng forage de
dc.subject.eng grazing de
dc.subject.eng lowland hay meadows de
dc.subject.eng military training area de
dc.subject.eng mowing de
dc.subject.eng Natura 2000 de
dc.subject.eng open habitat conservation de
dc.subject.eng prescribed fire de
dc.subject.eng plant community composition de
dc.subject.eng species richness de
dc.subject.eng rewilding de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0003-C1C5-4-8
dc.affiliation.institute Zentrum für Biodiversität und Nachhaltige Landnutzung (CBL) de
dc.subject.gokfull Ökologie {Biologie} (PPN619463619) de
dc.description.embargoed 2020-05-27
dc.identifier.ppn 1677955325

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