Forschung
Die Ergebnisse der zweijährigen Voruntersuchung dienten als Vorbereitung bzw. Grundlage der Maßnahmenumsetzung im E+E-Hauptvorhaben. Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitung des Hauptvorhabens sind weitere Studien geplant. Im Folgenden werden die bereits durchgeführten Untersuchungen vorgestellt und ein Ausblick auf zukünftige Studien gegeben.
Evaluation der bereits durchgeführten Maßnahmen
Zentraler Bestandteil der Vorstudie war die Evaluation der bereits durchgeführten Maßnahmen innerhalb der Kalkmagerrasen des Diemeltals. Unsere Analysen verdeutlichen, dass die Entbuschungsflächen auf vielfältige Weise eine Bereicherung für die Kalkmagerrasen-Komplexe darstellen. So tragen sie unter anderem zu einer höheren Habitatheterogenität bei, die als Schlüsselfaktor für eine hohe Artenvielfalt angesehen wird. Die Entbuschungsflächen mit ihrer relativ hohen und dichten Vegetation sind aber auch aus Sicht des Klimawandels ein Gewinn, da sie aufgrund des kühleren Mikroklimas dürreempfindlichen Arten Ausweichmöglichkeiten bieten. Bemerkenswert sind zudem die Vorkommen einiger seltener Pflanzenarten wie dem Aufrechten und Deutschen Ziest (Stachys recta und Stachys germanica) sowie der hohe Anteil an Pollenquellen für spezialisierte Wildbienenarten. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass die Entbuschungsflächen von zahlreichen Zikadenarten besiedelt werden. Insbesondere Saumbewohner, also Arten, die sich gerne in einer dichten Krautschicht aufhalten, traten hier auf. Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang der regelmäßige Nachweis der Majoranblattzikade (Eupteryx origani). Die wärmeliebende Art gilt in Deutschland als stark gefährdet (Nickel et al. 2016).
Die zukünftigen Entbuschungsmaßnahmen sollten sich möglichst auf flachgründige, aber nicht zu steile Hänge (≤ 40°) konzentrieren. Vorteilhaft sind darüber hinaus geringe Nährstoffgehalte und eine gute Besonnung. Auf derartigen Standorten sind die Chancen am größten, dass sich typische Kalkmagerrasenarten und charakteristische Arten der wärmeliebenden Säume ansiedeln werden.
Quellen:
Poniatowski, D., Stuhldreher, G., Helbing, F., Hamer, U. & T. Fartmann (2020): Restoration of calcareous grasslands: The early successional stage promotes biodiversity. Ecological Engineering 151: 105858. doi: 10.1016/j.ecoleng.2020.105858
Helbing, F., Fartmann, T. & D. Poniatowski (2021): Restoration measures foster biodiversity of important primary consumers within calcareous grasslands. Biological Conservation 256: 109058. doi: 10.1016/j.biocon.2021.109058
Entwicklung und Erprobung von Methoden zum Insektenübertrag
Die Übertragung von Insekten (Wirbellosen) zur Wiederherstellung typischer Lebensgemeinschaften ist bislang nicht im Fokus der Renaturierungsökologie. Häufig wird angenommen, dass sich die typischen Tiergemeinschaften wieder einstellen werden, wenn sich die typische Vegetation entwickelt hat. In unseren stark fragmentierten Landschaften ist für viele Arten eine eigenständige Wiederbesiedelung aber häufig nicht möglich. Insbesondere wenig mobile Arten sind nicht in der Lage, isolierte Flächen zu erreichen. Abhilfe kann ein Insektenübertrag schaffen.
Eine geeignete und zunehmend eingesetzte Methode zur Erfassung von Wirbellosen ist die Verwendung eines modifizierten Laubsaugers mit einem am Rohrende angebrachten Gazebeutels. Diese Methode hat im Vergleich zum Kescher den Vorteil, dass mit geringem Aufwand eine hohe Anzahl an Individuen erfasst werden kann. Setzt man einen Sauger zur Erfassung von Wirbellosen ein, ist allerdings davon auszugehen, dass ein Teil der gefangenen Individuen im Beutel stirbt. Bislang gibt es hierzu aber keine Erfahrungen. Um dieses Wissensdefizit zu beheben, wurden im Rahmen der Vorstudie Methoden zur Übertragung von Wirbellosen erprobt und entwickelt.
Unsere Studie belegt, dass die Sterblichkeit der untersuchten Wirbellosen generell gering war. Über 90 % der gefangenen Tiere überlebten die Erfassung und auch die anschließende Hälterung (1 bis 3 Stunden). Allerdings war die Überlebensrate von verschiedenen Faktoren wie (i) der Hälterungszeit, (ii) den Hälterungsbedingungen und (iii) der Artengruppe abhängig. So überlebten nahezu alle der gefangenen Käfer und Wanzen die Prozedur. Demgegenüber hatten Spinnen und Zikaden eine deutlich höhere Sterblichkeit. Die Sterblichkeit stieg mit zunehmender Hälterungszeit an und konnte durch die Verwendung einer Kühlbox etwas gesenkt werden.
Der Einsatz eines Motorsaugers ist folglich ein geeignetes Hilfsmittel für den Insektenübertrag. Um die Sterblichkeit der sensiblen Artengruppen zu reduzieren, empfehlen wir die Verwendung einer Kühlbox. Zudem sollten die gefangenen Tiere möglichst zeitnah auf die Renaturierungsflächen übertragen werden.
Quelle: Helbing, F., Fartmann, T. & D. Poniatowski (2020): Suction samplers are a valuable tool to sample arthropod assemblages for conservation translocation. Entomologia Experimentalis et Applicata 168: 688-694. doi: 10.1111/eea.12952
Reaktion von Zielarten auf die Wiederherstellung von Trittsteinen
Ein Zufluss der Diemel ist die Warme, deren Talhänge sich durch eine Vielzahl überwiegend kleiner Kalkmagerrasen auszeichnen. Sie gehören alle zum FFH-LRT 6210. Allerdings lagen viele dieser Flächen zu Projektbeginn brach, da sie sich nicht in FFH-Gebieten befinden. Trotz gesetzlichem Schutz besteht somit keine Verpflichtung, die Flächen zu pflegen und in einem günstigen Erhaltungszustand zu bringen. Gehölze wie Hartriegel, Schlehe und/oder Weißdorn hatten sich bereits stark ausgebreitet. Ohne Entbuschungsmaßnahmen wären die zumeist nur noch sehr kleinflächig vorhandenen Magerrasenrelikte in den nächsten Jahren weiter zu gewachsen oder gänzlich verschwunden. Mit dem E+E-Hauptvorhaben sollte dieser Entwicklung entgegengewirkt werden. Im Herbst 2019 wurden daher 18 Flächen im Warmetal entbuscht (insgesamt knapp 10 ha).
Damit die Auswirkungen der Renaturierungsmaßnahmen bewertet werden können, war es wichtig, den Zustand der Flora und Fauna vor der Entbuschung zu kennen (Ist-Zustand). Als Modelorganismen dienten Gefäßpflanzen, Heuschrecken und Tagfalter. Die ausgewählten Artengruppen haben gegenüber anderen Artengruppen den Vorteil, dass sie sich mit vergleichsweise geringem Aufwand erfassen lassen. Gleichzeitig sind sie hervorragende Bioindikatoren, die auf Umweltveränderungen sehr schnell reagieren. Im Rahmen der Vorstudie haben wir im Jahr 2017 die Heuschrecken und im Jahr 2018 ausgewählte Gefäßpflanzen und Tagfalter erfasst. Unterschieden wurde zwischen dem zu entbuschenden Bereich (Freistellungsfläche) und der Umgebung innerhalb eines 50 m-Puffers. Diese Kartierungen stellten den Zustand vor der Maßnahmenumsetzung im Herbst 2019 dar. Um die Entwicklung auf den Freistellungsflächen bewerten zu können, fanden in den Jahren 2020, 2022 und 2024 Wiederholungskartierungen statt.
Die Auswertung der Ergebnisse ergab, dass die Maßnahmen schon wenige Jahre nach ihrer Umsetzung im Herbst 2019 eine positive Wirkung erzielt haben. Dies galt sowohl für die Gefäßpflanzen und Heuschrecken, als auch für die Tagfalter. Durch die Freistellung wurde einerseits die Beschattung reduziert und andererseits sind offene Bodenstellen entstanden. Beide Faktoren wirkten sich positiv auf die Etablierung der Zielarten aus. So benötigen viele Tier- und Pflanzenarten Licht und Wärme für ihre Entwicklung. Offene Bodenstellen ermöglichen zudem die Keimung konkurrenzschwache Pflanzenarten und dienen vielen Heuschreckenarten als Eiablagesubstrat.
Ein weiterer positiver Effekt der Maßnahmen war die Verjüngung der Gehölze. Hiervon hat insbesondere der Kreuzdorn-Zipfelfalter (Satyrium spini) profitiert. Die seltene Tagfalterart legt ihre Eier bevorzugt in die Astgabeln junger Kreuzdorn-Triebe ab. Während ursprünglich nur 25 % der Freistellungsflächen im Warmetal von S. spini besiedelt waren, konnte in den Jahren 2022 und 2024 eine Stetigkeit von 75 % bzw. 50 % ermittelt werden.
Veröffentlichungen der Arbeitsgruppe (Auswahl)
Insektenrückgang
et al. (2020): Solutions for humanity on how to conserve insects. Biological Conservation 242: 108427. doi: 10.1016/j.biocon.2020.108427
et al. (2020): Scientists’ warning to humanity on insect extinctions. Biological Conservation 242: 108426. doi: 10.1016/j.biocon.2020.108426
et al. (2020): International scientists formulate a roadmap for insect conservation and recovery. Nature Ecology & Evolution 4: 174–176. doi: 10.1038/s41559-019-1079-8
(2019): Insektenrückgang und -schutz in den fragmentierten Landschaften Mitteleuropas. Natur und Landschaft 94: 261–270.
Globaler Wandel: Habitatfragmentierung und Metapopulationsökologie
(2021): Limestone quarries are the most important refuge for a formerly widespread grassland butterfly. Insect Conservation and Diversity. doi: 10.1111/icad.12544
(2021): Aussterbeschuld: zeitverzögertes Aussterben von Arten. Ein bislang in der Naturschutzpraxis kaum berücksichtigtes Phänomen. Naturschutz und Landschaftsplanung 53 (5): 14–19.
(2020): Extinction debt across three taxa in well- connected calcareous grasslands. Biological Conservation 246: 108588. doi: 10.1016/j.biocon.2020.108588
(2019): Orthoptera community shifts in response to
land-use and climate change – Lessons from a long-term study across
different grassland habitats.
Biological Conservation 36: 215–232.
doi: 10.1016/j.biocon.2019.05.058
(2019): Habitat quality determines patch occupancy of
two specialist Lepidoptera species in well-connected grasslands.
Journal of Insect Conservation 23: 247–258.
doi: 10.1007/s10841-018-0109-1
(2018): Patch occupancy of grassland specialists:
habitat quality matters more than habitat connectivity. Biological
Conservation 225: 237–244.
doi: doi.org/10.1016/j.biocon.2018.07.018
(2017): Überleben in fragmentierten Landschaften – Grundlagen für den Schutz der Biodiversität Mitteleuropas in Zeiten des globalen Wandels. Naturschutz und Landschaftsplanung 49 (9): 277–282.
(2017): Effects of landscape and habitat quality on Orthoptera
assemblages of pre-alpine calcareous grasslands.
Agriculture, Ecosystems and Environment
248: 71–81.
doi: 10.1016/j.agee.2017.07.029
(2017): Effects of local climate, landscape structure and habitat
quality on leafhopper assemblages of acidic grasslands. Agriculture, Ecosystems and Environment
246: 94–101.
doi: 10.1016/j.agee.2017.05.024
(2016): Functional
connectivity as an indicator for patch occupancy in grassland
specialists. Ecological Indicators 67: 735–742.
doi:
10.1016/j.ecolind.2016.03.047
(2014):
When habitat management can be a bad thing – Effects of habitat
quality, isolation and climate on a declining grassland butterfly.
Journal of Insect Conservation 18: 965–979.
doi:
10.1007/s10841-014-9704-y
(2012): Effects of landscape and habitat quality on butterfly communities in pre-alpine calcareous grasslands. Biological Conservation 152: 253–261. doi: 10.1016/j.biocon.2012.03.038
(2010):
What determines the distribution of a flightless bush-cricket
(Metrioptera brachyptera) in a fragmented landscape?
Journal of Insect Conservation 14: 637–645.
doi:
10.1007/s10841-010-9293-3
(2008): Management of calcareous grasslands for Nickerl's fritillary (Melitaea aurelia) has to consider habitat requirements of the immature stages, isolation, and patch area. Journal of Insect Conservation 12: 677–688. doi: 10.1007/s10841-007-9110-9
(2006): Oviposition preferences, adjacency of old woodland and isolation explain the distribution of the Duke of Burgundy butterfly (Hamearis lucina) in calcareous grasslands in central Germany. Annales Zoologici Fennici 43: 335–347.
(2003): Combining larval habitat quality and metapopulation structure - the key for successful management of prealpine Euphydryas aurinia colonies. Journal of Insect Conservation 7: 175–185. doi: 10.1023/A:1027330422958
Renaturierungsökologie
(2021): Kalkmagerrasenrenaturierung. - In: : Insektensterben in Mitteleuropa: Ursachen und Gegenmaßnahmen. - Eugen Ulmer, Stuttgart: 156–158.
(2021): Restoration measures foster biodiversity of important primary consumers within calcareous grasslands. Biological Conservation 256: 109058. doi: 10.1016/j.biocon.2021.109058
(2020): Suction samplers are a valuable tool to sample arthropod assemblages for conservation translocation. Entomologia Experimentalis et Applicata 168: 688-694. doi: 10.1111/eea.12952
(2020):
Restoration of calcareous grasslands: The early successional stage promotes
biodiversity. Ecological Engineering 151: 105858.
doi: 10.1016/j.ecoleng.2020.105858
(2017): From deforestation to blossom
– Large-scale restoration of montane heathland vegetation. Ecological
Engineering 101: 211–219.
doi:
10.1016/j.ecoleng.2017.01.039
(2015):
Montane heathland rejuvenation by choppering – Effects on vascular plant and
arthropod assemblages. Journal for Nature Conservation 28: 35–44.
doi:
10.1016/j.jnc.2015.08.004
(2015): Populations of a shrub-feeding butterfly thrive after introduction of restorative shrub cutting on formerly abandoned calcareous grassland. Journal of Insect Conservation 19: 457–464. doi: 10.1007/s10841-015-9766-5
(2014): Carabid beetles and spiders as bioindicators
for the evaluation of montane heathland restoration on former spruce
forests. Biological Conservation 178: 185–192.
doi:
10.1016/j.biocon.2014.08.006
(2014): Effects of montane heathland restoration on leafhopper assemblages (Insecta: Auchenorrhyncha). Restoration Ecology 22: 749–757. doi: 10.1111/rec.12135
(2013): Rapid response of Orthoptera to restoration of montane heathland. Biodiversity and Conservation 22: 687–700. doi: 10.1007/s10531-013-0438-z
Störungsökologie
(2017): Bodenstörende Ökosystem-Ingenieure im mitteleuropäischen Grasland und ihre Bedeutung für die Biodiversität. Eine Analyse am Beispiel der Gelben Wiesenameise und des Europäischen Maulwurfs. Naturschutz und Landschaftsplanung 49 (8): 252–259.
(2017): Contrasting response of
vascular plant and bryophyte species assemblages to a
soil-disturbing ecosystem engineer in calcareous grasslands. Ecological
Engineering 99: 391–399.
doi: 10.1016/j.ecoleng.2016.11.037
(2016): Vegetation heterogeneity caused by an
ecosystem engineer drives oviposition-site selection of a
threatened grassland insect. Arthropod-Plant Interactions.
10: 545–555.
doi: 10.1007/s11829-016-9460-x
(2015): Vegetation and climate determine
ant-mound occupancy by a declining herbivorous insect in
grasslands. Acta Oecologica 68: 43–49.
doi: 10.1016/j.actao.2015.07.004
(2014): Response of
Orthoptera communities to succession in alluvial pine woodlands. Journal
of Insect Conservation 18: 215–224.
doi: 10.1007/s10841-014-9632-x
(2014): Coastal heathland succession influences butterfly
community composition and threatens endangered butterfly species.
Journal of Insect Conservation 18: 111–120.
doi: 10.1007/s10841-014-9619-7
(2014): The role of a
mound-building ecosystem engineer for a grassland butterfly. Journal
of Insect Conservation 18: 745–751.
doi: 10.1007/s10841-014-9670-4
(2013): Effects of coppicing on
butterfly communities of woodlands. Biological Conservation
159: 396–404.
doi: 10.1016/j.biocon.2012.11.024
(2013): The importance of disturbance
for the conservation of a low-competitive herb in mesotrophic
grasslands. Biologia 68: 398–403.
doi: 10.2478/s11756-013-0164-8
(2013): How much care does a
shrub-feeding hairstreak butterfly, Satyrium spini
(Lepidoptera: Lycaenidae), need in calcareous grasslands? European
Journal of Entomology 110: 145–152.
doi: 10.14411/eje.2013.020
(2013): Molehills as important larval habitats
for the Grizzled Skipper (Pyrgus malvae) in calcareous
grasslands. European Journal of Entomology 110: 643–648.
doi: 10.14411/eje.2013.087
(2012): Orthoptera as
ecological indicators for succession in steppe grassland. Ecological
Indicators 20: 337–344.
doi: 10.1016/j.ecolind.2012.03.002
(2012): Modern forest
management and the decline of the Woodland Brown (Lopinga
achine) in Central Europe. Forest Ecology and Management
269: 239–248.
doi: 10.1016/j.foreco.2011.12.028
(2011): Impacts of succession and grass encroachment on Orthoptera
in heathlands. Journal of Insect Conservation 15:
633–642.
doi: 10.1007/s10841-010-9362-7
(2008): The classification of insect
communities: Lessons from Orthoptera assemblages of semi-dry
calcareous grasslands in central Germany. European Journal of
Entomology 105: 659–671.
doi: 10.14411/eje.2008.090
(2006): Welche Rolle spielen Störungen für Tagfalter und Widderchen? In: Fartmann, T. & Hermann, G. (Hrsg.): Larvalökologie von Tagfaltern und Widderchen in Mitteleuropa. Abhandlungen des Westfälischen Museums für Naturkunde 68 (3/4): 259–270.
(2003): Störungen als ökologischer Schlüsselfaktor beim Komma-Dickkopffalter (Hesperia comma). Abhandlungen des Westfälischen Museums für Naturkunde 65 (1/2): 131–148.
Larvalökologie von Tagfaltern, Widderchen und Heuschrecken
(2017): Larval-habitat preferences of a threatened butterfly species in heavy-metal grasslands. Journal of Insect Conservation
doi:
10.1007/s10841-017-9961-7
(2016): Vegetation heterogeneity caused by an ecosystem engineer drives oviposition-site selection of a threatened grassland insect. Arthropod-Plant Interactions. 10: 545–555.
doi:
10.1007/s11829-016-9460-x
(2015): Populations of a shrub-feeding butterfly thrive after introduction of restorative shrub cutting on formerly abandoned calcareous grassland. Journal of Insect Conservation 19: 457–464.
doi:
10.1007/s10841-015-9766-5
(2015): Vegetation and climate determine ant-mound occupancy by a declining herbivorous insect in grasslands. Acta Oecologica 68: 43–49.
doi:
10.1016/j.actao.2015.07.004
(2015): Oviposition site preferences of a declining butterfly Erebia medusa (Lepidoptera: Satyrinae) in nutrient-poor grasslands. European Journal of Entomology 112 (3): 493–499.
doi:
10.14411/eje.2015.067
(2014): The role of a mound-building ecosystem engineer for a grassland butterfly. Journal of Insect Conservation 18: 745–751.
doi:
10.1007/s10841-014-9670-4
(2014): Cold-adapted species in a warming world – an explorative study on the impact of high winter temperatures on a continental butterfly. Entomologia Experimentata et Applicata 151: 270–279.
doi:
10.1111/eea.12193
(2013): How much care does a shrub-feeding hairstreak butterfly, Satyrium spini (Lepidoptera: Lycaenidae), need in calcareous grasslands? European Journal of Entomology 110: 145–152.
doi:
10.14411/eje.2013.020
(2013): Molehills as important larval habitats for the Grizzled Skipper (Pyrgus malvae) in calcareous grasslands. European Journal of Entomology 110: 643–648.
doi:
10.14411/eje.2013.087
(2012): Microhabitat selection in a grassland butterfly: a trade-off between microclimate and food availability. Journal of Insect Conservation 16: 857–865.
doi:
10.1007/s10841-012-9473-4
(2012): Inhabiting warm microhabitats and risk-spreading as strategies for survival of a phytophagous insect living in common pastures in the Pyrenees. European Journal of Entomology 109: 527–534.
doi:
10.14411/eje.2012.066
(2012): Conservation management of coastal dunes for Orthoptera has to consider oviposition and nymphal preferences. Journal of Insect Conservation 16: 501–510.
doi:
10.1007/s10841-011-9436-1
(2009): Coastal dunes as important strongholds for the survival of the rare Niobe fritillary (Argynnis niobe). Journal of Insect Conservation 13: 643–654.
doi:
10.1007/s10841-009-9214-5
(2009): Does prescribed burning mean a threat to the rare satyrine butterfly Hipparchia fagi? Larval-habitat preferences give the answer. Journal of Insect Conservation 13: 77–87.
doi:
10.1007/s10841-007-9128-z
(2008): The Duke of Burgundy butterfly and its dukedom: larval niche variation in Hamearis lucina across Central Europe. Journal of Insect Conservation 12: 3–14.
doi:
10.1007/s10841-007-9084-7
(2008): Management of calcareous grasslands for Nickerl's fritillary (Melitaea aurelia) has to consider habitat requirements of the immature stages, isolation, and patch area. Journal of Insect Conservation 12: 677–688.
doi:
10.1007/s10841-007-9110-9
(2006): Oviposition preferences, adjacency of old woodland and isolation explain the distribution of the Duke of Burgundy butterfly (Hamearis lucina) in calcareous grasslands in central Germany. Annales Zoologici Fennici 43: 335–347.
(2003): Combining larval habitat quality and metapopulation structure - the key for successful management of prealpine Euphydryas aurinia colonies. Journal of Insect Conservation 7: 175–185.
doi:
10.1023/A:1027330422958