Wechselwirkungen zwischen Waldbewirtschaftung, biologischer Vielfalt und klimatischen Ereignissen und deren Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit

Im Sinne einer Planetary‑Health‑Perspektive wird BEhealthy die folgenden übergeordneten Ziele verfolgen:

•  Quantifizierung der Effekte von veränderter Intensität des Forstmanagements und damit verbundener Änderungen in Waldstruktur und Biodiversität auf die physische und psychische Gesundheit von Menschen.
• Aufklärung von Trade‑offs bzw. Synergien zwischen bewirtschaftungs‑getriebenen Waldmerkmalen und Gesundheitsergebnissen.

Die Arbeit ist in vier Arbeitspakete (Work Packages, WP) gegliedert, mit jeweils konkreten Zielsetzungen:

WP 1 – Mikroklimatologie

• Bewertung von mikroklimatischen Merkmalen, die für das thermische Komfortempfinden von Waldbesuchern und Waldarbeitern relevant sind.
• Quantifizierung der thermischen Pufferfähigkeit von Wäldern und Vergleich zwischen Wäldern unterschiedlicher Managementintensität, Struktur und Baumartenvielfalt in verschiedenen Regionen.

WP 2 – Phytonzide

• Quantifizierung von Phytonzid‑Konzentrationen und -Zusammensetzung (Chemodiversität) in Wäldern unterschiedlicher Managementintensität, Struktur und Baumartenvielfalt in verschiedenen Regionen sowie Bestimmung saisonaler Muster (Frühling / Sommer / Herbst).
• Untersuchung des Effekts von Klimaextremen (z. B. Hitzeperioden) auf Phytonzid‑Konzentrationen und -Zusammensetzung.

WP 3 – Psychische Gesundheit

• Bewertung der mentalen Gesundheitseffekte, die mit Managementintensität, Struktur und Baumartenvielfalt von Wäldern zusammenhängen, und Ermittlung der zugrunde liegenden Treiber.
• Untersuchung, ob sich die Zusammenhänge zwischen Wald‑Biodiversität und psychischer Gesundheit über die Jahreszeiten hinweg verändern (z. B. visuelle Unterschiedlichkeit von Baum‑ und Pflanzenarten im Sommer vs. Herbst).
• Quantifizierung des Beitrags der menschlichen Sinne (visuell, akustisch, olfaktorisch) für die Wald‑Biodiversität‑‑Psychische‑Gesundheit‑Verknüpfungen und Ermittlung, welcher Sinn am stärksten genutzt wird.

WP 4 – Integration und Synthese

• Verständnis der Mechanismen, die den Einfluss von Forstmanagement und Waldmerkmalen auf Gesundheitsergebnisse begründen, und Aufschlüsselung direkter/indirekter Effekte auf gesundheitsrelevante Ökosystemfunktionen und psychophysiologische Gesundheitsoutcomes.
• Bewertung von Synergien bzw. Trade‑offs zwischen biodiversitätsbedingten Gesundheitsvorteilen bzw. -nachteilen, die sich aus Mikroklima, Phytonzid‑Chemodiversität und mentalem Wohlbefinden ergeben.

WP 1 – Mikroklimatische Pufferwirkung verschiedener Waldtypen 

1. Die mikroklimatische Pufferwirkung ist innerhalb von Wäldern im Vergleich zu offenen Landschaften (Wiesen) stark erhöht, weil das Baumkronendach Schutz bietet.
2. Innerhalb von Wäldern ist die thermische Pufferkapazität in unbewirtschafteten Beständen am höchsten, gefolgt von ungleichaltrigen Einzelbaum‑Auswahlbeständen und schließlich gleichaltrigen Beständen – bedingt durch einen höheren Anteil breitblättriger Arten und höhere strukturelle Komplexität in unbewirtschafteten bzw. Auswahlwäldern.
3. Eine steigende Baumartenvielfalt erhöht die thermische Pufferkapazität, weil dichtere Kronenpackungen entstehen, die angenehmere Bedingungen für Menschen schaffen.
4. Die physiologisch äquivalente Temperatur (PET) an heißen, sonnigen Tagen nimmt mit zunehmender Baumartenvielfalt, höherem Anteil schattenverträglicher und tiefwurzelnder Arten ab; an kalten, windigen Wintertagen wird die PET ebenfalls gemildert, wenn mehr immergrüne und schattenverträgliche Arten im Mischbestand vorkommen.

WP 2 – Phytonzid‑Zusammensetzung und -Konzentrationen in verschiedenen Waldtypen 

1. In Wäldern übersteigen Phytonzid‑Konzentrationen deutlich die Werte an offenen Landschafts‑Referenzstandorten (Wiesen).
2. Koniferen‑dominierte Bestände enthalten höhere Phytonzid‑Konzentrationen als von Laubbäumen dominierte Bestände, weil Koniferen höhere Emissionsraten besitzen.
3. Innerhalb von Wäldern ist die Phytonzid‑Diversität in unbewirtschafteten Beständen und in ungleichaltrigen Einzelbaum‑Auswahlbeständen höher als in gleichaltrigen Wäldern – bedingt durch höhere Biodiversität und strukturelle Komplexität.
4. In Beständen mit vergleichbarer Biodiversität werden Phytonzid‑Konzentrationen durch Bestandsstruktur und Mikroklima bestimmt. Bestände mit dicht geschlossenen Kronen weisen höhere Konzentrationen auf als offene Kronen, weil weniger Verdünnung durch Turbulenz und geringere photochemische Zersetzung (weniger UV‑Durchdringung) stattfindet.
5. Phytonzid ‑Konzentrationen unterscheiden sich zwischen Makroklimaten (drei Explorationsregionen), aktuellen meteorologischen Bedingungen und Jahreszeiten (unterschiedliche Pflanzenphänologie und Klimabedingungen); im Sommer bei höheren Lufttemperaturen und Lichtintensitäten sind die Konzentrationen am höchsten.

WP 3 – Mentale Gesundheit und Wohlbefinden in verschiedenen Waldtypen 

1. Der Aufenthalt in einem Wald im Vergleich zu einem Nicht‑Wald‑Kontrollfeld steigert das psychische Wohlbefinden.
2. Weniger gemanagte Wälder mit größter struktureller und funktioneller Vielfalt erzeugen die stärksten Effekte auf das mentale Wohlbefinden, während gleichaltrige Wälder die schwächsten Effekte zeigen. Dieser Effekt wird durch die wahrgenommene Biodiversität vermittelt.
3. Die Verknüpfungen zwischen Wald‑Biodiversität und mentaler Gesundheit sind stärker ausgeprägt für strukturelle Walddiversität als für rein strukturelle (artzusammensetzende) Diversität.
4. Die Zusammenhangsstärke zwischen Wald‑Biodiversität und mentaler Gesundheit steigt mit der Anzahl der aktivierten Sinne (visuell, auditiv, olfaktorisch) – ein Indikator für gesteigerte Achtsamkeit. Dieser Effekt wird durch eine genauere Wahrnehmung der Biodiversität vermittelt, wenn mehrere Sinne beteiligt sind.
5. Die Wald‑Biodiversität‑‑‑Mentale‑Gesundheit‑Verknüpfungen sind in Jahreszeiten mit größter visueller Auffälligkeit – also im Herbst – am stärksten.

WP 4 – Integration und Synthese: Bewertung der Mikroklima‑ und BVOC‑Effekte auf die mentale Gesundheit 

1. Das Einatmen von BVOCs (biogen‑flüchtige organische Verbindungen) im Vergleich zu nicht‑natürlichen VOCs erhöht psychophysiologische Gesundheitsoutcomes.
2. Größere Chemodiversität wirkt sich positiv auf psychophysiologische Gesundheitsoutcomes aus, weil sie die Geruchswelt (Smellscape) bereichert.
3. Wald‑Biodiversität puffert das Mikroklima, erhöht die Chemodiversität und schafft ein intensiveres sensorisches Umfeld – dies führt zu synergistischen Effekten auf psychophysiologische Gesundheitsoutcomes.

WP 1 

• Messungen des Mikroklimas (Lufttemperatur (T_air), relative Luftfeuchte (RH), mittlere Strahlungstemperatur (T_mrt) und Windgeschwindigkeit (U)).
• Berechnung der physiologisch äquivalenten Temperatur (PET), um das thermische Komfort‑ und Stressniveau von Menschen unter lokalen meteorologischen Bedingungen zu bewerten.

WP 2

• Probenahme von Waldluft (bzw. Luft von Referenzstandorten) bei definierten Durchflussraten über Glas‑Cartridges, die mit Adsorptions‑Material gefüllt sind.
• Analyse der Phytoncide‑Konzentrationen mittels Gaschromatographie‑Massenspektrometrie (GC‑MS) nach Thermodesorption und einem Kryofokuss‑Schritt.

WP 3

• Durchführung einer befragungsbasierten Wald‑Interventionsstudie mit Teilnehmenden.
• Erfassung mentaler Gesundheit (Angstsymptome), restaurativer Kapazitäten (wahrgenommener Stress, wahrgenommene Wiederherstellungsfähigkeit) und gesundheitsfördernder Kapazitäten (spirituelles Wohlbefinden).
• Messung physiologischen Stresses über Speichel‑Cortisol, Herzfrequenz, Herzfrequenzvariabilität und Blutdruck.

WP 4

• Analyse der funktionalen Zusammenhänge zwischen Waldmerkmalen, gesundheitsrelevanten Ökosystemfunktionen und psychophysiologischen Gesundheitsoutcomes (siehe konzeptuelles Rahmenmodell) mittels Strukturgleichungs‑Modellierung (SEM).
• Durchführung eines kontrollierten Labor‑Experiments zu den Effekten von Chemodiversität auf mentale Gesundheit und zugehörige Biomarker.