#Wald & Totholz #2017 – 2020 #Bestandsstruktur #Räumliche Skala #Störung #Trockenstress #Buche #Fichte #Zeitliche Skala #Artenvielfalt #Baummikrohabitate #Ökosystemprozesse #Ressourcen #Zeitreihen #Landnutzung #Produktivität #Landschaftsstruktur #Ökosystemleistungen #Synthese #Baumartenzusammensetzung

Waldstruktur (Kernprojekt)

Waldstruktur: Eigenschaften, Struktur und Bewirtschaftung der Wald-Experimentierplots

Kernprojekt 6

Eigenschaften von Wäldern, insbesondere deren Zusammensetzung, Struktur und Produktivität, beeinflussen abiotische, biotische und ökosystemare Prozesse, die Verfügbarkeit von Ressourcen und Lebensräumen und damit potentiell die Biodiversität.

Hintergrund

Durch forstliche Bewirtschaftung werden die Eigenschaften von Wäldern mehr oder weniger stark verändert, in Abhängigkeit von der Intensität der forstlichen Eingriffe und dem natürlichen Regenerationsvermögen (Resilienz) der Wälder. Relativ zum aktuellen oder „natürlichen“ Zustand der Wälder, wobei der natürliche Zustand in Zentraleuropa nur annähernd quantifizierbar ist, können forstliche Eingriffe die Struktur von Waldbeständen homogenisieren aber auch heterogener gestalten.

Die Wälder der Exploratorien spannen einen Gradienten hinsichtlich ihrer Entstehung, Baumartenzusammensetzung, Waldentwicklungsphase, Altersstrukturierung, Schichtung und horizontalen Heterogenität. Das Spektrum der bewirtschafteten Wälder reicht von gepflanzten, gleichaltrigen, einschichtigen Nadelholzbeständen (Fichte oder Kiefer) über naturverjüngte, gleichaltrige, ein- bis zweischichtige Laubholzbestände (Buche oder Eiche) in unterschiedlichen Waldentwicklungsphasen bis zu gleichaltrigen, anthropogen bedingten Mischwäldern sowie ungleichaltrigen Buchenwälder. Zudem werden relativ alte, seit einiger Zeit nicht mehr bewirtschaftete Buchen- und Buchenmischwälder untersucht.

Ziele

Ein Ziel des Kernprojekts Waldstruktur ist es, umfassende Daten zu Eigenschaften und Bewirtschaftung für alle Wald-Experimentierplots bereitzustellen. Die daraus resultierenden Informationen und Kennwerte können als erklärende Variablen innerhalb der funktionalen Biodiversitätsforschung dienen. Im Einzelnen werden (1.) Merkmale der Struktur der Waldbestände einschließlich deren (2.) Veränderung durch Bewirtschaftung und natürliche Prozesse, (3.) die Bestandesentwicklung und Produktivität (4.) Art und Umfang forstlicher Eingriffe , (5.) die Menge und Zusammensetzung des Totholz und (6.) das Vorkommen und Häufigkeit von Mikrohabitaten quantifiziert.

Darüber hinaus werden bereits existierende Ansätze zur Quantifizierung der forstlichen Landnutzungsintensität weiterentwickelt um die Beziehung zwischen Waldeigenschaften und forstlicher Bewirtschaftung zu analysieren.

Abbildung: Das Schaubild zeigt Informationen zu Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Biodiversität. Links im Bild steht der Begriff Landnutzung, von dem ein Pfeil nach rechts zu einer Elipse führt, die mehrere Begriffe enthält. Von der Elipse führt ein Pfeil weiter nach rechts zum Begriff Biodiversität. Die Begriffe innerhalb der Elipse sind in Form eines Dreiecks angeordnet, dessen drei Seiten zur Darstellung der Wechselwirkung aus Pfeilen mit Pfeilspitzen an beiden Enden bestehen. Oben am Dreieck steht der Begriff Landnutzungs-Intensität, links unten der Begriff Stand-Struktur und rechts unten der Begriff Produktivität.

Methoden

Inventuren sind häufig die Basis unserer Arbeiten, Wir lokalisieren, zählen und messen also die Zielobjekte, seien das lebende Bäume, Totholzobjekte oder Habitate. Zeitliche Änderungen quantifizieren wir an Hand von Wiederholungsinventuren. Zusätzlich verwenden wir terrestrische Laserscanner.

Arbeitspakete

Vorhergehende Phase (4. Phase, 2014 – 2017):

Vervollständigung und Verarbeitung der initialen Waldinventur (2. und 3. Phase)
Verknüpfung von Boden- und Fernerkundungsdaten
Durchführung der Wiederholungs-Waldinventur (70453 Bäume)
Inventur kleiner Bäume (BHD < 7 cm, 97177 trees)
Inventur von Wildverbiss (14990 trees)
Lieferung von Basisdaten zu Bestandesstruktur und Landnutzungsintensität
Quantifizierung von Waldwachstum, Erntemengen, und natürlicher Mortalität

In dieser Phase (5. Phase, 2017 – 2020) ist geplant:

Wiederholungs-Totholzinventur
Inventur der Mikrohabitate von Bäumen
Monitoring der Wildverbiss
Analyse der Dynamik von Waldstruktur und Landnutzungsintensität

Abbildung: Die Grafik zeigt eine Übersicht der Flächen der Lochhiebe vor dem Eingriff im Exploratorium Hainich-Dün.

Die Flächen der Lochhiebe vor dem Eingriff im Exploratorium Hainich-Dün

Menge und Dynamik des Totholzes auf den Experimentflächen

Abbildung: Das Diagramm zeigt Informationen zum Vorkommen von Mikrohabitaten nach Waldtypen.

Vorkommen von Mikrohabitaten nach Waldtypen (unbewirtschaftete Buchenwälder und bewirtschaftete Wälder unterschiedlicher Zusammensetzung)

Abbildung: Das Diagramm zeigt Informationen zu Status und Dynamik der Landnutzungsintensität im Wald bei verschiedenen Baum-Arten. Gemessen wurde mit dem Indize For M I.

Status und Dynamik der Landnutzungsintensität im Wald gemessen mit den zwei Indizes ForMI und SMI

Publikationen

Impacts of forest management on stand and landscape-level microclimate heterogeneity of European beech forests

Menge J. H., Magdon P., Wöllauer S., Ehbrecht M. (2023): Impacts of forest management on stand and landscape-level microclimate heterogeneity of European beech forests. Landscape Ecology 38, 903–917. doi: 10.1007/s10980-023-01596-z

Towards a causal understanding of the relationship between structural complexity, productivity, and adaptability of forests based on principles of thermodynamics

Seidel D., Ammer C. (2023): Towards a causal understanding of the relationship between structural complexity, productivity, and adaptability of forests based on principles of thermodynamics. Forest Ecology and Management 544, 121238. doi: 10.1016/j.foreco.2023.121238

Index of biodiversity potential (IBP) versus direct species monitoring in temperate forests

Zeller L., Baumann C., Gonin P., Heidrich L., Keye C., Konrad F., Larrieu L., Meyer P., Sennhenn-Reulen H., Müller J., Schall P., Ammer C. (2022): Index of biodiversity potential (IBP) versus direct species monitoring in temperate forests. Ecological Indicators 136: 108692. doi: 10.1016/j.ecolind.2022.108692

Short-term dynamics of structural complexity in differently managed and unmanaged European beech forests

Willim K., Ammer K., Seidel D., Annighöfer P., Schmucker J., Schall P., Ehbrecht M. (2022): Short-term dynamics of structural complexity in differently managed and unmanaged European beech forests. Trees, Forests and People 8, 100231. doi: 10.1016/j.tfp.2022.100231

Dispersal ability, trophic position and body size mediate species turnover processes: Insights from a multi‐taxa and multi‐scale approach

Bae S., Heidrich L., Levick S. R., Gossner M. M., Seibold S., Weisser W. W., Magdon P., Serebryanyk A., Bässler C., Schäfer D., Schulze E.-D., Doerfler I., Müller J., Jung K., Heurich M., Fischer M., Roth N., Schall P., Boch S., Wöllauer S., Renner S. C., Müller J. (2021): Dispersal ability, trophic position and body size mediate species turnover processes: Insights from a multi‐taxa and multi‐scale approach. Diversity and Distributions 27 (3), 439-453. doi: 10.1111/ddi.13204

On the structural complexity of central European agroforestry systems: a quantitative assessment using terrestrial laser scanning in single-scan mode

Seidel D., Stiers M., Ehbrecht M., Werning M., Annighöfer P. (2021): On the structural complexity of central European agroforestry systems: a quantitative assessment using terrestrial laser scanning in single-scan mode. Agroforestry systems 95, 669–685. doi: 10.1007/s10457-021-00620-y

Modelling the effects of forest management on landscape-level microclimate heterogeneity in European beech forests based on airborne laser scanning data (ALS)

Menge J. H. (2021): Modelling the effects of forest management on landscape-level microclimate heterogeneity in European beech forests based on airborne laser scanning data (ALS). Master thesis, University Göttingen

Among stand heterogeneity is key for biodiversity in managed beech forests but does not question the value of unmanaged forests: Response to Bruun and Heilmann-Clausen (2021)

Die Heterogenität der Bestände ist der Schlüssel für die biologische Vielfalt in bewirtschafteten Buchenwäldern, stellt aber den Wert unbewirtschafteter Wälder nicht in Frage: Antwort auf Bruun und Heilmann-Clausen (2021)

Schall P., Heinrichs S., Ammer C., Ayasse M., Boch S., Buscot F., Fischer M., Goldmann K., Overmann J., Schulze E.-D., Sikorski J., Weisser W. W., Wubet T., Gossner M. M. (2021): Among stand heterogeneity is key for biodiversity in managed beech forests but does not question the value of unmanaged forests: Response to Bruun and Heilmann-Clausen (2021). Journal of Applied Ecology 58 (9), 1817-1826. doi: 10.1111/1365-2664.13959

Effect of tree species mixing on stand structural complexity

Einfluss der Baumartenmischung auf die Komplexität der Bestandesstruktur

Juchheim J., Ehbrecht M., Schall P., Ammer C., Seidel D. (2020): Effect of tree species mixing on stand structural complexity. Forestry: An International Journal of Forest Research 93 (1), 75–83. doi: 10.1093/forestry/cpz046

Can multi‐taxa diversity in European beech forest landscapes be increased by combining different management systems?

Kann die Multitaxa-Biodiversität in europäischen Buchenwaldlandschaften durch die Kombination verschiedener Managementsysteme erhöht werden?

Schall P., Heinrichs S., Ammer C., Ayasse M., Boch S., Buscot F., Fischer M., Goldmann K., Overmann J., Schulze E.-D., Sikorski J., Weisser W. W., Wubet T., Gossner M. M. (2020): Can multi‐taxa diversity in European beech forest landscapes be increased by combining different management systems? Journal of Applied Ecology 57 (7), 1363-1375. doi: 10.1111/1365-2664.13635

Deriving stand structural complexity from airborne laser scanning data- What does it tells us about a forest?

Bestimmung der structurellen Bestandeskomplexität aus luftgestützen Laserscanningdaten- was sagt sie uns über den Wald?

Seidel D., Annighöfer P., Ehbrecht M., Magdon P., Wöllauer S., Ammer C. (2020): Deriving stand structural complexity from airborne laser scanning data - What does it tell us about a forest? Remote Sensing 12, 1854. doi: 10.3390/rs12111854

Dynamics of three-dimensional forest structure and canopy openness in European beech forests

Dynamik von dreidimensionaler Waldstruktur und Kronenbeschirmung in europäischen Buchenwäldern

Schmucker J. (2020): Dynamics of three-dimensional forest structure and canopy openness in European beech forests. Master thesis, University Göttingen

Annahmen und Ergebnisse zur Biodiversität im Wirtschafts- wald – Neues aus der Biodiversitätsforschung

Heinrichs S., Schall P., Ammer C., Fischer M., Gossner M. (2020): Annahmen und Ergebnisse zur Biodiversität im Wirtschaftswald – Neues aus der Biodiversitätsforschung. WSL-Berichte 100: 15-29.

Mapping forest tree species in high resolution UAV-based RGB-imagery by means of convolutional neural networks

Genaue Baumartenkartierung aus hochauflösenden UAV-basierten RGB-Bildern, ermöglicht durch neuronale Netzwerke

Schiefer F., Kattenborn T., Frick A., Frey J., Schall P., Koch B., Schmidtlein S. (2020): Mapping forest tree species in high resolution UAV-based RGB-imagery by means of convolutional neural networks. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 170, 205-215. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2020.10.015

Eignung des IBP (L’Indice de Biodiversité Potentielle) zur Abschätzung der Biodiversität in Wäldern – Eine empirische Studie anhand einer Erhebung in bewirtschafteten Wäldern in der Schwäbischen Alb

Eignung des IBP (L’Indice de Biodiversité Potentielle) zur Abschätzung der Biodiversität in Wäldern - Eine empirische Studie anhand einer Erhebung in bewirtschafteten Wäldern in der Schwäbischen Alb

Konrad F. (2020): Eignung des IBP (L’Indice de Biodiversité Potentielle) zur Abschätzung der Biodiversität in Wäldern - Eine empirische Studie anhand einer Erhebung in bewirtschafteten Wäldern in der Schwäbischen Alb. Bachelorarbeit, Universität Göttingen

Eignung des IBP (L’Indice de Biodiversité Potentielle) zur Abschätzung der Biodiversität in Wäldern. Eine Fallstudie auf Flächen der Biodiversitäts-Exploratorien in der Region Schorfheide-Chorin

Baumann C. (2020): Eignung des IBP (L’Indice de Biodiversité Potentielle) zur Abschätzung der Biodiversität in Wäldern. Eine Fallstudie auf Flächen der Biodiversitäts-Exploratorien in der Region Schorfheide-Chorin. Bachelorarbeit, Universität Göttingen

Scale-guided mapping of forest stand structural heterogeneity from airborne LiDAR

Kukunda C. B., Beckschäfer P., Magdon P., Schall P., Wirth C., Kleinn C. (2019): Scale-guided mapping of forest stand structural heterogeneity from airborne LiDAR. Ecological indicators 102, 410-425. doi: 10.1016/j.ecolind.2019.02.056

Analyzing the relationship between historic canopy dynamics and current plant species diversity in the herb layer of temperate forests using long-term Landsat time series

Graf W., Kleinn C., Schall P., Nauss T., Detsch T., Magdon P. (2019): Analyzing the relationship between historic canopy dynamics and current plant species diversity in the herb layer of temperate forests using long-term Landsat time series. Remote Sensing of Environment 232, 111305. doi: 10.1016/j.rse.2019.111305

Effects of structural heterogeneity on the diurnal temperature range in temperate forest ecosystems

Ehbrecht M., Schall P., Ammer C., Fischer M., Seidel D. (2019): Effects of structural heterogeneity on the diurnal temperature range in temperate forest ecosystems. Forest Ecology and Management 432, 860-867. doi: 10.1016/j.foreco.2018.10.008

Exclusion of large herbivores affects understorey shrub vegetation more than herb vegetation across 147 forest sites in three German regions

Wildausschluss beeinflusst Strauchvegetation stärker als Krautvegetation in 147 Waldflächen dreier deutscher Regionen

Schäfer D., Prati D., Schall P., Ammer C., Fischer M. (2019): Exclusion of large herbivores affects understorey shrub vegetation more than herb vegetation across 147 forest sites in three German regions. PLoS ONE 14(7): e0218741. doi: 10.1371/journal.pone.0218741

Landscape-Scale Mixtures of Tree Species are More Effective than Stand-Scale Mixtures for Biodiversity of Vascular Plants, Bryophytes and Lichens

Mischungen unterschiedlicher Reinbestände auf Landschaftsebene sind effektiver für die Biodiversität von Gefäßpflanzen, Moosen und Flechten als Mischbestände

Heinrichs S., Ammer C., Mund M., Boch S., Budde S., Fischer M., Müller J., Schöning I., Schulze E.-D., Schmidt W., Weckesser M., Schall P. (2019): Landscape-Scale Mixtures of Tree Species are More Effective than Stand-Scale Mixtures for Biodiversity of Vascular Plants, Bryophytes and Lichens. Forests 10 (1), 73. doi: 10.3390/f10010073

Response of Beech (Fagus sylvatica L.) Trees to Competition—New Insights from Using Fractal Analysis

Dorji Y., Annighöfer P., Ammer C. Seidel D. (2019): Response of Beech (Fagus sylvatica L.) Trees to Competition—New Insights from Using Fractal Analysis. Remote Sensing 11 (22), 2656. doi: 10.3390/rs11222656

The impact of even-aged and uneven-aged forest management on regional biodiversity of multiple taxa in European beech forests

Die Auswirkungen bestandesweiser und einzelbaumweiser Waldbewirtschaftung auf die regionale Artenvielfalt mehrerer Taxa in europäischen Buchenwäldern

Schall P., Gossner M. M., Heinrichs S., Fischer M., Boch S., Prati D., Jung K., Baumgartner V., Blaser S., Böhm S., Buscot F., Daniel R., Goldmann K., Kaiser K., Kahl T., Lange M., Müller J., Overmann J., Renner S., Schulze E.-D., Sikorski J., Tschapka M., Türke M., Weisser W. W., Wemheuer B., Wubet T., Ammer C. (2018): The impact of even-aged and uneven-aged forest management on regional biodiversity of multiple taxa in European beech forests. Journal of Applied Ecology 55 (1), 267–278. doi: 10.1111/1365-2664.12950

Relations between forest management, stand structure and productivity across different types of Central European forests

Beziehungen zwischen Waldbewirtschaftung, Bestandsstruktur und Produktivität in verschiedenen mitteleuropäischen Wäldern

Schall P., Schulze E.-D., Fischer M., Ayasse M., Ammer C. (2018): Relations between forest management, stand structure and productivity across different types of Central European forests. Basic and Applied Ecology 32, 39-52. doi: 10.1016/j.baae.2018.02.007

A holistic approach to determine tree structural complexity based on laser scanning data and fractal analysis

Eine holistischer Ansatz zur Bestimmung der strukturellen Komplexität von Bäumen

Seidel D. (2018): A holistic approach to determine tree structural complexity based on laser scanning data and fractal analysis. Ecology and Evolution 8 (1), 128–134. doi: 10.1002/ece3.3661. doi: 10.1002/ece3.3661

Applying fractal analysis to stem distribution maps

Fraktale analyse von Stammfußkarten

Seidel D., Annighöfer P., Ehbrecht M., Ammer C., Schall P. (2018): Applying fractal analysis to stem distribution maps. Ecological Indicators 93, 243-246. doi: 10.1016/j.ecolind.2018.05.016

Qualitative und quantitative Analyse der Totholzvorräte des Biodiversitäts-Exploratoriums Schwäbische Alb

Szemes D. G. C. A. (2018): Qualitative und quantitative Analyse der Totholzvorräte des Biodiversitäts-Exploratoriums Schwäbische Alb. Bachelor thesis, University Göttingen

Quantifying stand structural complexity and its relationship with forest management, tree species diversity and microclimate

Ehbrecht M., Schall P., Ammer C., Seidel D. (2017): Quantifying stand structural complexity and its relationship with forest management, tree species diversity and microclimate. Agricultural & Forest Meteorology 242, 1–9. doi: 10.1016/j.agrformet.2017.04.012

Buche in Mischbeständen bei Trockenheit weniger gestresst

Annighöfer P., Metz J., Schall P., Schulze E.-D., Ammer C. (2017): Buche in Mischbeständen bei Trockenheit weniger gestresst. Allgemeine Forst Zeitschrift/Der Wald 72 (17), 13-15

Waldbewirtschaftung und Biodiversität: Vielfalt ist gefrag

Ammer C., Schall P., Goßner M. M., Heinrichs S., Boch S., Prati D., Jung K., Baumgartner V., Blaser S., Böhm S., Buscot F., Daniel R., Goldmann K., Kaiser K., Kahl T., Lange M., Müller J., Overmann J., Renner S. C., Schulze E.-D., Sikorski J., Tschapka M., Türke M., Weisser W. W., Wemheuer B., Wubet T., Fischer M. (2017): Waldbewirtschaftung und Biodiversität: Vielfalt ist gefragt! Allgemeine Forst Zeitschrift/Der Wald 17, 20-25

Quantifying three-dimensional stand structure and its relationship with forest management and microclimate in temperate forest ecosystems

Ehbrecht M. A. (2017): Quantifying three-dimensional stand structure and its relationship with forest management and microclimate in temperate forest ecosystems. Dissertation, University Göttingen

Effective number of layers: A new measure for quantifying three-dimensional stand structure based on sampling with terrestrial LiDAR

Effektive Anzahl an Schichten: ein neues Maß zur Beschreibung der vertikalen Bestandesstruktur mithilfe terrestrischen Laserscannings

Ehbrecht M., Schall P., Juchheim J., Ammer C., Seidel D. (2016): Effective number of layers: A new measure for quantifying three-dimensional stand structure based on sampling with terrestrial LiDAR. Forest Ecology and Management 380, 212–223. doi: 10.1016/j.foreco.2016.09.003

Die sogenannten Kernprojekte der BE gingen aus dem Projekt zur Flächenauswahl und dem Aufbau der Exploratorien (2006-2008) hervor. Sie stellen seit 2008 die Infrastruktur bereit und erheben für alle Projekte wichtige Basisinformationen zu Landnutzung, Diversität und Ökosystemprozessen (Langzeitmonitoring). Zudem sie koordinieren projektübergreifende Aktivitäten wie etwa verschiedene Grossexperimente.