PMortality)
95%
50%
5%
Überlebens- wahrschein-lichkeit:
BHD-Quantile Buche
Abb. 7. Schematisches Diagramm für die Interpretation von Abb. 8. Der Logarithmus des relativen Grundflächenzuwachses (B AI/BA) wird auf der x-Achse , der sog . Logit (Log-arithmus des Quotienten aus Überlebens- und Mortalitätswahrscheinlichkeit) auf der y-Achse für jeden Baum eingetragen (graue Punktewolke). Je weiter rechts ein Punkt liegt, desto grösser ist der relative Zu wachs des Baumes gewesen; je weiter oben ein Punkt liegt, desto grösser ist die Überlebenswahrscheinlichkeit des Baumes gemäss Modell.
Die Güte des statistisches Modells wird anhand des AUC (Area Under the Curve) angege-ben; der AUC ist vergleichbar dem K orrelationskoeffizienten in der linearen Regression;
Werte von AUC > 0.7 gelten als gut, solche über 0.8 als hervorragend für ein statistisches Modell (für Details vgl. WUNDER2007).
HEIRI (2009) untersuchte in ihrer Dissertation das Verhalten des Wald-sukzessionsmodells F orClim (DIDION
et al. 2009) anhand von Inventurdaten aus 18 Versuchsflächen in 10 schweize-rischen Waldreservaten. Sie benutzte die erste Inventur , um das Modell zu initialisieren, und simulierte dann die Waldentwicklung bis zur letzten (neu-sten) Inventur . Die simulierte Durch-messerverteilung für die letzte Inven-tur wurde dann mit der gemessenen Durchmesserverteilung verglichen.
Dabei zeigte sich, dass die Artenzu-sammensetzung im Allgemeinen sehr gut simuliert wurde, mit Ausnahme der Eibe, deren Häufigkeit das Modell in den Reservaten Weidwald und Unter-wilerberg massiv unterschätzte. Bezüg-lich der simulierten Durchmesserver-teilung ergaben sich ebenfalls sehr an-sprechende Resultate (vgl. Abb. 9), wobei die grössten Divergenzen bei der Verjüngung festzustellen waren. In eher dichten Beständen (z. B. Tariche Bois Banal) wurde die Verjüngung
un-Abb. 8. Ergebnisse der statistischen Modellierung des Mortalitätsrisikos als Funktion des relativen Grundflächen-Zuwachses für 4 Baumarten anhand von Daten aus Wald-reservaten. Die statistischen Modelle haben durchwegs eine gute (A UC >0.7) bis sehr gute (AUC >0.8) Aussagekraft. Zur Interpretation vgl. Abbildung 7.
Abb. 9. Vergleich der gemessenen Bestandesstruktur (schwarze Linien) mit der vom Modell ForClim simulierten Bestandesstruktur (graue Linien) für die letzte Inventur auf 11 Versuchsflächen, welche nicht für die Kalibrierung des Modells verwendet wurden (d.h. Validierung des Modells). Leih = Leihubelwald; fhwch = Fürstenhalde Weiach; uwiba = Unterwilerberg; derb = Derborence; tarbb = Tariche Bois Banal;
boed = Bödmerenwald; scat = Scatlè.
terschätzt, in eher offenen Beständen (z.B. Bödmerenwald) aber überschätzt.
Diese Divergenzen zwischen Modell und Realität liefern wertvolle Hinwei-se für den weiteren Entwicklungs -bedarf des Modells, was zu robusteren und zuverlässigeren Simulationsergeb-nissen unter dem Aspekt «Klimawan-del» führen wird. Gleichzeitig zeigen die Simulationsergebnisse aber auch, dass dieses Sukzessionsmodell bereits jetzt gut in der Lage ist, die beobachte-te Dynamik in Waldreservabeobachte-ten wieder-zugeben.
4 WSL, ETH und BAFU führen die Reservatsforschung weiter
Die obigen Ausführungen zeigen, dass Reservatsdaten für viele F ragen ge-nutzt werden können und eineVielzahl von äusserst interessanten Ergebnissen abwerfen, welche für die F orstpraxis, für die angewandte F orschung und auch für die Grundlagenforschung von grossem Interesse sind. Wir sind des-halb überzeugt, dass die Weiterführung der Inventurarbeiten in den schweize-rischen Waldreservaten wichtig ist, und haben in Zusammenarbeit mit dem BAFU im J ahr 2006 das gemeinsame Projekt «Forschung und Wirkungskon-trolle in Na turwaldreservaten» lan-ciert, das derzeit bis ins J ahr 2015 gesi-chert ist.
Dieses Projekt (vgl. http://www.wald-reservate.ch) beschränkt sich auf Na-turwaldreservate (NWR) und hat die folgenden Ziele: 1) Es stellt die Grund-lage für die Wirkungskontrolle der Waldreservatspolitik des Bundes dar;
2) WSL und ETH stellen ein aussage-kräftiges Monitor ing in NWR sicher , unter Einbezug der bisherigen ETH-Reservate; 3) WSL und ETH stellen ei-ne Beratung für F ragen zum Monito-ring in NWR sicher; 4) zwei F or-schungsziele stehen im Vordergrund, nämlich das verbesserte Verständnis der Waldentwicklung ohne Eingriffe und die Verbesserung unserer K ennt-nisse über die Totholzdynamik.
Das Monitoring-Konzept für die Re-servatsforschung wurde überarbeitet (BRANG et al. 2008). Einerseits bleibt der inhaltliche F okus auf der Wald-struktur, wie dies bereits in der ETH-Reservatsforschung Fall war . Wie
bis-her werden lebende Bäume und ste-hendes Totholz erfasst, neu aber auch liegendes T otholz, Baumverjüngung und naturschützerisch wertvolle Habi-tatstrukturen erhoben. Andererseits wird mit einer veränderten Kombinati-on vKombinati-on Erhebungsdesigns gearbeitet:
Auf etwa 170 sogenannten K ernflä-chen, welche 0,1 bis 3,5 ha gross sind (Median: 0,59 ha), werden die Bäume individuell vermessen und permanent markiert. Um repräsentative Ergebnis-se zu erhalten, wird neu in 24 ReErgebnis-serva- Reserva-ten von über etwa 30 ha Fläche eine Stichprobeninventur mit total etwa 1400 permanenten Stichproben durch-geführt, in kleinen Reservaten hinge-gen werden weiterhin Abteilunhinge-gen von etwa 2 bis 3 ha Fläche vollkluppiert.
Die Stichprobeninventur lehnt sich methodisch ans LFI an, was direkte Vergleiche mit dessen Ergebnissen er-möglicht. Die Inventur enthält aber ebenfalls die naturschützerisch wichti-gen Habitatstrukturen. Der Aufnah-meturnus beträgt je nach Reservat (Wüchsigkeit) 10 bis 15 Jahre.
Beim Monitoring werden zwei Inten-sitätsstufen unterschieden (Abb . 10):
Fünfzehn Reservate werden «intensiv»
untersucht, so dass Aussagen pro Re-servat möglich sind und ein vertieftes Verständnis der lokalen Entwicklungs-dynamik gewonnen werden kann; wei-tere 34 Reservate werden «extensiv»
untersucht, um Aussagen pro Reser-vatsgruppe zu ermöglichen (z. B. für die Buchenwaldreservate des Mittel-landes) und die Resultate aus den in-tensiv beobachteten Reservaten durch eine grössere Anzahl von Flächen zu plausibilisieren. Das Netzwerk der servate mit Monitoring umfasst 49 Re-servate, wobei vegetationskundliche Verbände berücksichtigt wurden, die entweder weit verbreitet sind oder für welche die Schweiz eine besondere Verantwortung trägt. Von diesen 49 Reservaten stammen 33 aus dem Re-servatsnetzwerk der ETH.
Die Erhebungen werden ergänzt mit einer einmalig erstellten Grunddoku -mentation für jedes Reservat, welche verschiedenste Elemente wie Klima -daten, standorts kund liche Angaben (wenn möglich eine Kartierung), Hin-weise zur Waldgeschichte usw. enthält.
Schliesslich werden vor allem für Um-setzungszwecke neu terrestrische Foto-serien erhoben. Dieses
Grundpro-gramm kann – Interesse und F inanzie-rung vorausgesetzt – durch zusätzliche Module erweitert werden.
Nicht in jedem Waldreservat muss ein Monitoring durchgeführt werden – ausserhalb des Projektes von WSL, ETH und BAFU gibt es viele Reserva-te, in welchen WSL und ETH keine In-venturarbeiten durchführen. Hier kön-nen die Kantone wichtige Partner wer-den, wenn sie Interesse haben, selbst ein Monitoring durchzuführen oder ein
«extensives» Monitoring des Projektes zu einem «intensiven» aufzuwerten.
5 Schlussfolgerungen
Wir sind überzeugt, dass sich die fünf-zig Jahre Forschung in Waldreservaten, welche von Prof . Leibundgut initiiert wurden, mehr als gelohnt haben; dies aus den folgenden Gründen:
Erstens ist die langfristige Beobach-tung der Walddynamik von grossem Interesse für den Naturschutz, den Waldbau und die ökologische F or-schung, wie wir anhand verschiedener Fallbeispiele von Datenauswertungen (St. J ean, Buchenwaldreservate) zeig-ten.
Zweitens können «alte» Daten in ei-nem neuen F orschungskontext ver-wendet werden, wo sie die Basis für wichtige Erkenntnisse in der «moder-nen» F orschung liefern; dies versuch-ten wir mit den Anwendungen im Zu-sammenhang mit der Vorhersage der Mortalität von Waldbäumen oder mit der Simulation der Waldentwicklung mit Simulationsmodellen zu zeigen.
Drittens ist bemerkenswert, dass im Gegensatz zu vielen anderen Phäno-menen bei den Waldreservatsdaten das ökonomische Gesetz des abnehmen-den Grenznutzens nicht gilt – ganz im Gegenteil: mit jeder Inventur werden die Daten wertvoller, weil sich aus län-geren Zeitreihen überproportional viel mehr schliessen lässt als aus kürzeren.
Wir haben es also mit dem Phänomen des zunehmenden Grenznutzens zu tun, was die Weiterführung der Resvats-Inventuren umso wichtiger er-scheinen lässt. Daher werden auch 55 % der Zeitreihen aus K ernflächen und Abteilungen weitergeführt, und die bisher erhobenen Daten sind kom-patibel mit jenen der neuen Inventuren.
Doch auch Langzeitforschung muss
wandlungsbereit sein: Im Rahmen des neuen Reservatsprojektes von WSL, ETH und BAFU wurde das Reservats-Netzwerk wie oben beschrieben ange-passt, einige Reservate wurden aufge-geben, andere kamen hinzu, und die Inventurmethode wurde kritisch über-prüft, verfeinert und ergänzt. Dies stellt sicher , dass die Waldreservats-Forschung auch in Zukunft wertvolle Erkenntnisse liefern kann.
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1 Adenberg 2 Aletschwald 3 Arena 4 Bannhalde 5 Bettlachstock 6 Bödmerenwald 7 Bois de Chênes 8 Combe Biosse 9 Derborence 10 Follatères 11 Fürstenhalde 12 Girstel
13 Grand Paine - auto Chia 14 Hobacher / Salzbrunnen 15 Hüntwangenhalde 16 Josenwald
17 Kreisalpen
11 Krummenlinden 18 La Niva
4 Langgraben 19 Leihubelwald 20 Mettlenrain-Höchi 21 Montricher 22 Murgtal 23 Nationalpark 24 Pfynwald
4 Rinsberg 25 Scatlè 26 Seeliwald
27 Seldenhalde/Wutach 28 Selvasecca
29 Sihlwald 30 St. Jean 31 Steibruchhau
4 Strassberg 32 Tamangur
33 Tariche Bois Banal 34 Tariche Haute Côte 35 Thurspitz-Rheinhölzli 36 Tiefenwald
37 Tösswald 38 Tutschgenhalden 39 Uaul Prau Nausch 40 Umikerschachen 41 Unterwilerberg 42 Val Cama / Val Leggia 11 Vorm Stein
43 Weidel 44 Weidwald
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re-Abstract
Selected results from fifty years of research in Swiss forest reserves
Research in the remaining natural forests of Europe has a tradition going back to the 19th century. In Switzerland, research on forest dynamics in reserves has been carried out since the 1930s in a network comprising now 49 reserves and more than 150’000 trees whose fate is followed individually . We provide an overview of the history , rationale and approach for research in forest reserves and give examples of the results obtained from these investigations , including (1) mapping efforts of developmental phases; (2) schemes of forest succession derived from these mappings; (3) developmental trends based upon the inventory data covering now nearly 50 years in some reserves; (4) the quantification of the mortality pro-bability of trees based on their growth history; and (5) the evaluation of computer models of forest succession regarding their accurac y and reliability . F inally, we describe the new forest reserve project, which is a joint long-term effort between WSL, ETH and FOEN (the Swiss F ederal Office for the Environment) that aims to continue the monitoring and research activities in the Swiss network of forest reserves.
Keywords: forest reserve, research, conservation, long-term monitoring, ecological models, Switzerland
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