Inf.bl. Forsch.bereich Landsch. 57 2003 1
57
ISSN 1422-9277
Landschaft
2003Swiss Federal Research Institute WSL
Informationsblatt Forschungsbereich
Eidg. Forschungsanstalt WSL CH-8903 Birmensdorf
Institut fédéral de recherches WSL Istituto federale di ricerca WSL
Rund 50 Mitarbeitende der WSL und neun Experten aus der ganzen Welt haben im Januar 2003 die Herausforderungen und Chancen der Landschaftsforschung ausgelotet. Das Resultat: Dank neuer wissenschaft- licher Erkenntnisse, neuer technologischer Hilfsmittel, einer rasant wach- senden Informationsfülle und der Berücksichtigung gesellschaftlicher An- liegen ist die Entwicklung der Landschaftsforschung schnell, vielfältig, spannend und praxisrelevant.
Otto Wildi
Zukunftssignale aus der Landschaftsforschung
Global Change und Landschaft
Die weltweit ablaufenden Verände- rungen in den natürlichen Lebensräu- men, in Wirtschaft, Politik und Gesell- schaft sind Gegenstand heftiger Debat- ten. Wo treten diese Veränderungen in Erscheinung? Wie schnell laufen sie ab? Sind sie für die Menschheit be-
drohlich? Sind sie beeinflussbar – und wenn ja, wie und durch wen? Die Erforschung landschaftlicher und ge- sellschaftlicher Prozesse ist besonders aktuell, weil die oben aufgelisteten Fragen drängen, aber schwierig zu be- antworten sind. Aktualität allein reicht
aber nicht aus, der Forschung neue Impulse zu geben. In der Wissenschaft stellen sich neue Erkenntnisse oft un- geplant ein, z.B. wenn plötzlich eine neue Technologie zur Verfügung steht oder wenn grundlegend neue Erkennt- nisse bislang kaum verstandene Phä- nomene erklären helfen. Ziel des so genannten Audits des Forschungsberei- ches Landschaft war es, nach treibenden Kräften zu suchen, welche die Land- schaftsforschung in ihrer Ausrichtung prägen. Diese treibenden Kräfte sind in der Forschung selbst zu finden, in neu- en Informationsquellen, oder, wie er- wähnt, in neuen Technologien und Er- kenntnissen. Zu fragen ist aber auch nach Veränderungen und Entwicklun- gen in der Gesellschaft. Gibt es neue Forderungen an die Landschaft? Ha- ben sich Wertvorstellungen geändert?
Une cinquantaine de collaborateurs du WSL et neuf experts internatio- naux se sont penchés sur les enjeux et les chances de la recherche sur le paysage. A l’occasion de cet audit, il a été constaté que l’intérêt à connaître les résultats de la recherche sur le paysage est étroitement lié aux multi- ples phénomènes propres au change- ment planétaire. Cinq domaines de recherche particulièrement actuels ont été identifiés: la large perception très rapide des changements du pay- sage à l’aide de nouveaux télé- détecteurs (1), l’étude des processus écologiques à l’aide de la génétique moléculaire (2), l’évaluation des systèmes de valeurs dans la société (3) l’analyse du type de consomma- tion paysagère par l’homme (4) ainsi que le développement de méthodes et de stratégies visant à gérer les flux croissants d’informations (5). La complexité des questions posées à la recherche sur le paysage exige une étroite coopération interdisciplinaire.
Le département de recherche Pay- sage a obtenu la note d’excellence à ce propos.
Abb. 1: Gliederung der Landschaftsforschung in Zustandserfassung (unterer Kreis), Prozessforschung (rechter Kreis) und Bewertung (linker Kreis). Zentrale Fragen fin- den sich in den Überschneidungsbereichen.
Fig. 1: Organisation de la recherche sur le paysage dans ses différentes tâches:
détermination de l’état du paysage (cercle inférieur), analyse des processus (cercle de droite) et évaluation (cercle de gauche). Les questions clés se trouvent dans les zones de chevauchement.
Analysis of temporal and spatial Valuation
of the landscape
Recognition of the state of the landscape
Driving forces
Manage- ment tools Perception
acceptance
Informatio management
&
theory
Inf.bl. Forsch.bereich Landsch. 57, 2003 2 Sind Rückwirkungen auf Forschung
und Wissenschaft feststellbar oder zu erwarten?
Erkennen, verstehen, bewerten
Systeme mit räumlicher, zeitlicher und gesellschaftlicher Dimension zu verstehen, ist das Ziel der Landschafts- forschung. Diese Aufgabe lässt sich grob in drei Teile gliedern: Die Er- fassung des Zustandes des Systems (Abb. 1, unterer Kreis), die Erforschung der darin ablaufenden Prozesse (rechter Kreis) und die Bewertung (linker Kreis). Wo sich die Kreise überschnei- den, ergeben sich zentrale Fragen zur Funktion der Landschaft. Wie kann der Zustand der Landschaft absichtlich und gezielt verändert werden (Landschafts- management)? Oft sind Wertsysteme der Gesellschaft, Politik oder Ökono- mie die treibenden Kräfte (Driving Forces), die zu Veränderungen in der Landschaft führen. Und schliesslich er- gibt sich aus dem Unterschied zwischen dem «objektiven» Zustand der Land- schaft und den «subjektiven» Wertsy- stemen der Gesellschaft ein Wahr- nehmungs- und Akzeptanzproblem.
Die gleiche Landschaft sieht für Landschaftsforscher und für den Landschaftskonsumenten nicht gleich aus!
Schnelle Zustandserfassung
Seit der Jahrhundertwende geben Satellitendaten mit bisher nicht er- reichter zeitlicher Auflösung Auskunft über den Zustand der Erdoberfläche.
Allen voran ist dies der MODIS-Sen- sor (WASER et al. 2003), der in unseren Breiten flächendeckende Bilder im 24- Stunden-Rhythmus aufnimmt. Diese Schnelligkeit hat aber auch ihren Preis:
Die räumliche Auflösung ist mit maxi- mal 250 Metern relativ gering. Eine Herausforderung besteht darin, die- se Daten mit anderen, hochauflösen- den Daten zu kombinieren, z.B. mit digitalisierten, entzerrten Luftbildern oder mit Daten des Laserscanning, die ein dreidimensionales Bild der Erd- oberfläche mit einer Auflösung von ca. 0.5–2 Metern liefern. Die Kom- bination von Daten bringt Neues:
Abb. 2 zeigt die pflanzliche Netto- primärproduktion Europas innerhalb einer einzigen Woche. Berechnet wur- de diese Nettoprimärproduktion durch den Vergleich von zwei Biomasse- karten, die ihrerseits Ableitungen aus Signalen des MODIS Sensors und ter- restrischer Daten sind. Ähnliches lässt sich für die Bodenbedeckung berech- nen, welche mit den neuen Daten- quellen etwa im Drei-Monate-Takt erfassbar ist. Vergleicht man diese In- tervalle mit herkömmlichen Studien zum Landschaftswandel, so stellt man eine Beschleunigung der Erfassung um mindestens einen Faktor Zehn fest.
Allgemein erlauben die neuen Techno- logien also den quantitativen Nach- weis von Landschaftsveränderungen in viel kürzeren Zeiträumen.
Was für den Raum gilt, ist auch auf die Zeit übertragbar. Nicht immer sind die schnellen Veränderungen die inter- essanten. Im Falle globaler Verände-
Abb. 2: Nettoprimärproduktion Europas in einer Maiwoche des Jahres 2002. Helle Gebiete weisen die höchste momentane Produktivität auf.
Fig. 2: Production primaire nette en Europe, au cours d’une semaine de mai 2002. Les zones claires indiquent la meilleure productivité durant cette période.
rungen sind es gerade auch die langsa- men. Das Erkennen langfristiger Trends ist eine statistisch anspruchsvolle Aufgabe. Abb. 3 zeigt die Wachstums- kurve von Bäumen über einen Zeitraum von 1000 Jahren (ESPER et al. 2002). Bei der Beurteilung heute zu beobachten- der globaler Veränderungen ist stets zu klären, ob es ähnliche Phänomene in früheren Zeiten schon gegeben hat.
Die Kurve in Abb. 3 zeigt, dass die heutige Zunahme des Wachstums dra- matisch ist, dass aber ähnlich extreme Werte schon im Hochmittelalter zu be- obachten waren. Ferner ist zu fragen, ob heute tatsächlich ein Trend in eine gewisse Richtung zu beobachten sei.
Es ist nicht verwunderlich, dass das Audit die Bedeutung sehr langer Da- tenreihen hervorhebt und dass die An- strengungen zur Pflege bestehender Zeitreihen und zur Suche nach geeig- neten Datenquellen und zu deren Ana- lyse nicht nur an der WSL stetig ver- stärkt werden.
Mit Genetik den ökologischen Prozessen auf der Spur
Die technischen und analytischen Ent- wicklungen in der molekularen Gene- tik haben dazu geführt, dass heute auch kleinste Veränderungen in der Erb- substanz nachgewiesen werden kön- nen und dies in kleinsten Proben- mengen, die noch vor wenigen Jahren nicht handhabbar gewesen wären. Seit einiger Zeit spürt man mit genetischen Methoden historischen Wanderungen von Arten oder Populationen nach.
Abb. 4 zeigt das Beispiel der Rück-
Inf.bl. Forsch.bereich Landsch. 57, 2003 3 wanderung von Eichen nach den Eis-
zeiten (MATYÁS und SPERISEN 2001).
Zwei aus verschiedenen Eiszeit-Re- fugien stammende, nur genetisch un- terscheidbare Eichentypen trafen vor einigen tausend Jahren in der Schweiz zusammen. Dieses Wiedereinwande- rungsmuster ist heute noch sichtbar, trotz der vielfältigen Einflüsse des Menschen auf den Wald, beispielswei- se durch die Waldwirtschaft.
Neuerdings werden genetische Me- thoden auch in der Populationsökologie eingesetzt. Das Anwendungspotenzial ist noch keineswegs abschätzbar. Wo immer eine Landschaftsveränderung stattfindet, werden Populationen entwe- der zerschnitten oder miteinander ver- bunden. Mangels genügend empfindli- cher Analysemethoden konnte bislang die Auswirkung auf Populationen selten direkt ermittelt werden. Heute jedoch wird dies zunehmend möglich. Wer- den bei Naturschutzmassnahmen Wie- sen und Moore aus Effizienzgründen gleichartig und gleichzeitig gepflegt, ist dies die Homogenisierung eines pri- mären Standortsfaktors. Dies wieder- um wird sich nicht nur in der Arten- vielfalt, sondern vielleicht noch ra- scher in der genetischen Konstitution der Populationen abbilden. Zu Recht spricht man davon, dass solche Prozes- se ihre genetischen Fussspuren in der Landschaft hinterlassen. In Anbetracht unserer tiefgreifend manipulierten Landschaft tun wir gut daran, auch bei uns die Methoden der modernen Gene- tik einzusetzen.
Abb. 3: Wachstumsgeschwindigkeit von Bäumen im Laufe der vergangenen 1000 Jahre. In den letzten 100 Jahren hat sich das Wachstum markant beschleunigt.
Ähnliche Werte konnten aber auch schon im Hochmittelalter beobachtet werden.
Fig. 3: Rythme de la croissance des arbres au cours des siècles. Il s’est fortement accéléré ces 100 dernières années. Mais des valeurs semblables s’observent aussi durant le haut moyen-âge.
Abb. 4: Nacheiszeitliches Rückwanderungsmuster der Eichen in der Schweiz. Hellgraue Kreise stehen für Populationen aus der Iberischen Halbinsel, dunkelgraue für Popula- tionen aus dem Balkan und Italien.
Fig. 4: Schéma de la recolonisation postglaciaire du chêne en Suisse. Les points gris clair indiquent les populations issues de la péninsule Ibérique, les points gris fonçé cel- les des Balkans et de l’Italie.
Vom Wert der Dinge
Der naturwissenschaftliche Teil der Landschaftsforschung ist der traditio- nell geforderten wissenschaftlichen Objektivität verpflichtet. Dies wird durch den vermehrten Einsatz mathe- matischer und statistischer Methoden in der Landschaftsforschung auch bewusst gefördert. Auf der Seite der Abnehmer unserer Forschungsergeb- nisse sehen die Prioritäten anders aus.
Da zählen nebst der Korrektheit der Aussagen kollektive oder individuelle
Werte und Preferenzen. Diese zu ken- nen und zu berücksichtigen, ist ein Erfolgsfaktor für die angewandte For- schung. Besonders gut kann das am Beispiel der Biodiversität gezeigt wer- den, zu der verschiedenste Abnehmer- Werthaltungen vorliegen; so beispiels- weise
• bei den Artenschützern, deren An- liegen darin besteht, keine weiteren Arten aussterben zu lassen;
• bei den Anwälten des ökologischen Gleichgewichtes, die auf die Selbst- regeneration der Natur setzen;
• bei den Nutzern ökologischer Funk- tionen (z.B. ökologische Schädlings- kontrolle, Bestäubung usw.);
• bei den Wildnisanhängern, die die unberührte Natur suchen;
• bei den Promotoren der Nachhaltig- keit, die bei Verlusten ökologische Kompensation anstreben;
• bei den Anhängern kultureller Wer- te, für die auch Natur und Landschaft Teil der Kultur sind.
Aus diesem Beispiel geht hervor, dass Natur- und Landschaftsentwicklungen zwingend anhand verschiedener Krite- rien gemessen werden müssen, wenn die Ergebnisse allen Interessenten dienen sollen. Übertragen auf die ge- samte Landschaftsforschung liegt der Schluss nahe, dass jede Erkenntnis der Wissenschaft sich an den Wertsyste- men der Gesellschaft messen lassen
Inf.bl. Forsch.bereich Landsch. 57, 2003 4 Abb. 5: Expertentreffen am Audit Landschaft 2003. Am Rednerpult steht Monica Turner, Univ. Wisconsin-Madison.
Fig. 5: Rencontre d’experts lors de l’audit du département Paysage en 2003. L’oratrice est Monica Turner, Univ. Wisconsin-Madison.
muss. Das Studium der jeweils rele- vanten Wertsysteme mittels – natür- lich ebenso objektiver – sozialwissen- schaftlicher Untersuchungen erweist sich als ein heute unerlässlicher Bau- stein der Landschaftsforschung.
Des Menschen Raum
Landschaftsforschung ist eine Diszi- plin, die sich zwangsläufig am dreidi- mensionalen Raum orientiert, etwa den Landeskoordinaten und der Höhe, aber auch an der vierten Dimension, der Zeit. Sozialwissenschafter und Umweltpsychologen weisen darauf hin, dass Menschen aus verschiedenen Kulturen oder mit verschiedener Bil- dung den Raum unterschiedlich wahr- nehmen. Der Mensch orientiert sich an bestimmten Orten, die für ihn eine wesentliche Bedeutung haben («sense of place»): Das Wohnumfeld, das Arbeitsumfeld, das Erholungsgebiet, das Feriengebiet. Wo diese Lokalitä- ten liegen und in welcher Beziehung sie zueinander stehen, spielt für den modernen Menschen eine viel geringe- re Rolle als für frühere Generationen.
Dank Mobilität und Kommunikation setzt er sich leicht und lustbetont über die Raumgeometrie hinweg und macht damit den «sense of place» zum Pro- blem. Mobilität und Kommunikation machen die Raumplanung zu einer äusserst komplexen Angelegenheit.
Die Schlussfolgerung liegt auf der Hand: Landschaftsforschung kann in ihrer Wirkung nur dann erfolgreich sein, wenn sie versteht, wie der Mensch die Landschaft wahrnimmt und wie er sie konsumiert.
Die Informationsfülle bewältigen
Landschaftsforschung ist zu einer wis- senschaftlichen Disziplin geworden, die auf eine immense Informations- menge zurückgreifen kann und oft auch muss. Ihre Haupttätigkeit ist es, diese Information zu analysieren, Er- kenntnisse zu generieren und diese für Anwender nutzbar zu machen. Metho- den der Statistik und der Modellierung spielen dabei eine wichtige Rolle. Es muss aber auch ein erheblicher Auf- wand betrieben werden, um die Informationsfülle technisch und men- tal zu beherrschen. Geografische In- formationssysteme und Datenbanken sind entsprechende Hilfsmittel. Kern- punkt der Anstrengungen ist vor allem die Frage der Datenbeschreibung. Sie entscheidet letztlich über Qualität und Nutzbarkeit der Daten. Daten begreif- bar zu machen und sie für aktuelle oder künftige Nutzungen vorzubereiten ist eines der Anliegen, das die Land- schaftsforschung noch für einige Zeit beschäftigen wird. Dazu gehört insbe- sondere, die dezentrale Datennutzung zu ermöglichen. Dezentrale Nutzung von Resultaten der Landschaftsfor- schung dient direkt unseren Kunden, die auf Informationen und Erkenntnis- se selber zugreifen wollen.
Fazit
Das Audit des Forschungsbereiches Landschaft hat gezeigt, dass die Ent- wicklung im gesamten Forschungs- umfeld der ständigen, kritischen Eva- luation bedarf. Das Risiko, wichtige Entwicklungen zu übersehen, soll mi- nimiert werden. Externe Experten (Abb. 5) können viel zur Unabhängig-
keit in der Meinungsbildung beitragen.
Es darf nicht übersehen werden, dass an allen sehr drängenden Fragen vie- lerorts in der Welt gearbeitet wird. Die Bedeutung der Landschaft für die Schweiz verpflichtet uns, dabei eine führende Rolle zu spielen. Nicht zu- letzt die Experten haben darauf hinge- wiesen, was das Spezielle der Land- schaftsforschung ausmacht: Es ist die Vielfalt an Fachdisziplinen, die not- wendig ist, um die vielschichtigen Pro- bleme überhaupt zu bearbeiten. Und das setzt eine hohe Intensität und Qualität der Zusammenarbeit voraus.
Das Audit hat dazu beigetragen, diese weiter zu verbessern. Der Schluss- bericht hält dazu fest: «The experts were impressed by the quality and degree of interdisciplinary research, which exceeds average international standards.» Diese Beurteilung der Lei- stung unseres Forschungsbereiches durch das Expertenteam freut uns und sie ist zugleich Ansporn, den durch das Audit verdeutlichten Weg zu beschreiten.
Literatur
Esper, J.; Cook, E. R.; Schweingruber, F.
H., 2002: Low-Frequency Signals in Long Tree-Ring Chronologies for Reconstructing Past Temperature Variability. Science 295: 2250 – 2253.
Mátyás, G.; Sperisen, C., 2001:
Chloroplast DNA polymorphisms provide evidence for postglacial re- colonisation of oaks (Quercus ssp.) across the Swiss Alps. Theor. Appl.
Genet.102: 12 – 20.
Waser, L.; Zimmermann, N.; Schwarz, M, 2003: Landcoverdaten unter der Lupe. Inf. Bl. Forsch.bereich Landsch. 56, 1 – 4.
