Landschaftszerschneidung messen:

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1 Landschaftszerschneidung messen:
die Methode der effektiven Maschenweite meff von Dr. Jochen Jaeger, Dipl.-Geogr. Heide Esswein und Dr. Hans-Georg Schwarz-von Raumer Dieser Foliensatz wurde für Unterrichtszwecke entwickelt und kann frei benutzt werden (unter Angabe der Quelle). Zürich, im Mai 2004

2 Gliederung Folgen der Landschaftszerschneidung
Warum soll man den Zerschneidungsgrad messen? Anleitung zur Methode der effektiven Maschenweite Anwendung: Beispieldaten aus Baden-Württemberg

3 Folgen der Landschafts- zerschneidung

4 Warum ist die Landschaftszerschneidung so problematisch?
Eine der Hauptursachen für den alarmierenden Artenverlust in Europa z. B. wegen Zerteilung von Populationen und Isolation von Teilhabitaten Beeinträchtigung von Landschaftsbild und Erholungswert von Landschaften z. B. wegen Zerteilung, Verkleinerung und Verlärmung von Erholungsgebieten

5 Warum ist die Landschaftszerschneidung so problematisch?
Zielerklärung der deutschen Bundesregierung (1985): Erhaltung unzerschnittener, verkehrsarmer Gebiete Dennoch: Landschaftszerschneidung durch Bau von Verkehrswegen, Verkehrszunahme und Ausdehnung von Siedlungsgebieten hat seither unvermindert zugenommen.

6 Folgen der Zerschneidung: 7 Problemfelder
Boden und Bodenbedeckung Kleinklima Immissionen Wasserhaushalt Flora & Fauna Landschaftsbild Folgen für die Landnutzung

7 Folgen für die Tierwelt (verändert nach Fahrig 2002)
Verkehrswege Folgen für die Tierwelt (verändert nach Fahrig 2002) 1. Habitatverlust 2. Mortalität 3. Unerreichbarkeit † 4. Zerstückelung weniger Nahrung, weniger Habitat höhere Zuwanderung, Fortpflanzungs- partner, Mortalität höhere Gefährdung Habitat, etc. durch Stochastizität schlechter erreich- bar verringerte Populationsgrösse geringere Überlebenswahrscheinlichkeit

8 Warum soll man den Zerschneidungsgrad messen?

9 Zwei Fragen Wie stark hat der Grad der Landschafts-zerschneidung zugenommen? Wie ist diese Entwicklung zu bewerten?

10 Warum soll man den Zerschneidungsgrad messen?
Beschreibung der bisherigen Entwicklung (Geschwindigkeit, Erkennen von Trend-änderungen) Aufdecken von Korrelationen zu Artenvorkommen Bilanzierung von Eingriffen und Ausgleichsmaßnahmen Festlegung von Umweltstandards für die künftige Entwicklung

11 Anleitung zur Methode der effektiven Maschenweite

12 Wie kann man den Zerschneidungsgrad messen?
Gravierende Probleme mit früheren Methoden Neue Methode: effektive Maschenweite, meff Wahrscheinlichkeit, dass zwei zufällig gewählte Punkte in derselben Fläche liegen: meff jetzt im Programm FRAGSTATS enthalten (erhältlich vom www) Jaeger (2000), Landscape Ecology 15(2):

13 Die effektive Maschenweite (meff) (Jaeger 2000)
Wahrscheinlichkeit (p) dafür, dass zwei zufällig ausgewählte Punkte in derselben Fläche liegen mögliche Interpretation: als Begegnungs-möglichkeit von zwei Tieren derselben Art (Modellvorstellung) Multiplikation von p mit Ftotal für die Umrechnung in eine Flächengröße (= effektive Maschenweite):

14 Ein Beispiel zur Berechnung
Eine Landschaft wird durch zwei Straßen in drei Flächen zerteilt. Die Landschaft hat die Größe 4 km2. F1 ist 2 km2 groß, F2 und F3 jeweils 1 km2. F2 F3 F1 Ftotal = 4 km2

15 Ein Beispiel zur Berechnung
Die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewählter Punkt in F1 liegt, ist 50%, weil F1 gerade die Hälfte der Landschaft ausmacht. Die Wahrscheinlichkeit, dass der zweite zufällig ausgewählte Punkt in F1 liegt, beträgt ebenfalls 50%. Die Wahrscheinlichkeit, dass beide Punkte in F1 liegen, ist das Produkt dieser beiden Wahrscheinlichkeiten, also 50%·50% = 25%. F1 F3 F2 Ftotal = 4 km2

16 Ein Beispiel zur Berechnung
Die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewählter Punkt in F2 liegt, ist 1/4, weil F2 ein Viertel der Landschaft ausmacht. Die Wahrscheinlichkeit, dass beide Punkte in F2 liegen, ist das Produkt dieser beiden Wahrscheinlichkeiten, also ¼ · ¼ = 1/16. Derselbe Wert ergibt sich für F3. F1 F3 F2 Ftotal = 4 km2

17 Ein Beispiel zur Berechnung
Die Wahrscheinlichkeit, dass die zwei zufällig ausgewählten Punkte in F1, oder F2 oder F3 liegen, ist die Summe der drei einzelnen Wahrscheinlichkeiten: p = ¼ + 1/16 + 1/16 = 3/8 = 0,375 Die effektive Maschenweite ist das Produkt aus der Gesamtfläche der Landschaft mit p: meff = 4 km2 · 0,375 = 1,5 km2 F1 F3 F2 Ftotal = 4 km2

18 Ein Beispiel zur Berechnung
Allgemein ist die Wahrschein-lichkeit, dass zwei zufällig ausgewählten Punkte beide in derselben Fläche Fi liegen, gleich pi = (Fi/Ftotal)2 Alle diese pi werden zu p aufaddiert, wobei i = 1, 2, 3,… usw. bis i = n. Dabei ist n ist die Anzahl aller Flächen. F1 F3 F2 Ftotal = 4 km2

19 Ein Beispiel zur Berechnung
Zusammenfassung der Rechenschritte: F2 F3 F1 Atotal = 4 km2

20 Anwendungsbeispiel Kreis Recklinghausen in Nordrhein-Westfalen
Vergleich von drei Situationen: Heutiger Zustand Eine neue Straße (7,6 km lang) zerteilt die größte noch verbliebene Fläche Die neue Straße (mit gleicher Länge: 7,6 km) zerteilt stattdessen kleine Flächen Die Grüntönung gibt die Größen der Flächen an.

21 größte noch verbliebene Fläche
1. Kreis Recklinghausen (rote Linie): heutiger Zustand größte noch verbliebene Fläche meff = 6,03 km2 Wiedergabe mit freundlicher Genehmigung der Landesanstalt für Ökologie, Bodenordnung und Forsten Nordrhein-Westfalen (LÖBF)

22 2. Eine neue Straße zerteilt die größte noch verbliebene Fläche
Neue Straße (7,6 km lang) meff = 4,46 km2 D. h. Reduktion gegenüber heute um 1,59 km2 (= 159 ha).

23 3. Die neue Straße (mit gleicher Länge) zerteilt kleine Flächen
meff = 6,01 km2 D. h. Reduktion gegenüber heute um 0,01 km2 (= 1 ha).

24 Fazit Die Zerteilung von großen Flächen wirkt sich stark auf die effektive Maschenweite aus. Auch die Zerteilung von kleinen Flächen wirkt sich spürbar auf die effektive Maschenweite aus, aber weniger stark.

25 Interpretation von meff
Größe einer Fläche (in km2) Wenn eine Landschaft in Flächen dieser Grösse zerteilt wird, dann ergibt sich dieselbe Begegnungsmöglichkeit p. Je stärker eine Landschaft zerstückelt wird  umso kleiner wird die Begegnungsmöglichkeit p und umso kleiner wird die effektive Maschenweite p meff selbes p

26 Alternative Interpretation von meff
meff ist die Größe der Fläche, in der man sich befindet, wenn man zufällig einen Punkt auswählt; d. h. die zu erwartende Größe der Fläche, die man erwandern kann, wenn man von einem zufällig gewählten Punkt aus eine Wanderung startet. D. h. meff ist der Erwartungswert der von einem zufällig gewählten Punkt aus erwanderbaren Fläche.

27 Beispiel Baden-Württemberg
3,69 km x 3,69 km = 13,66 km2 Der Wert der effektiven Maschenweite von 13,66 km2 entspricht einer gleichmäßigen Zerteilung des Landes in Flächen mit dieser Größe.

28 Reale Anwendungen der effektiven Maschenweite

29 Anwendungen der effektiven Maschenweite
Beispiele aus Baden-Württemberg Außerdem wurde die effektive Maschenweite bisher eingesetzt in: Bayern Hessen Thüringen Sachsen Schleswig-Holstein von der Europäischen Umweltagentur für alle Länder Europas (auf europäischem Maßstab)

30 Zeitreihen für Baden-Württemberg (Esswein et al. 2002)
Effektive Maschenweite [km ] 2 35 31.6 30 25 24.26 22.92 22.14 20.51 20.24 20 19.46 17.8 15 13.99 13.66 10 5 ohne Gemeindestr. mit Gemeindestr. 1920 1940 1960 1980 2000 2020 Jahr

31 Effektive Maschen-weite in den Landkreisen von Baden-Württemberg (Jaeger et al. 2001)

32 Zeitreihen für einige Landkreise aus Baden-Württem-berg
Jahr Daten aus Esswein et al. (2002)

33 Fazit zur Messung des Zerschneidungsgrads
Die effektive Maschenweite ist insgesamt unter allen bisherigen Methoden am besten geeignet zur Messung des Zerschneidungsgrades. Zeitreihen als Umweltindikator (z. B. Baden-Württemberg: ) Ländervergleich wünschenswert

34 Die effektive Maschenweite ist nützlich für Messungen und Bewertungen:
Zeitreihen (Umweltindikator) Festlegung von Umweltqualitätsstandards Steuerung und Landschaftsmanagement, d. h. für die künftige Entwicklung der Landschaft in eine wünschenswerte Richtung (mehr Nachhaltigkeit)

35 Die Formel der effektiven Maschenweite:

36 Die Resulte sind publiziert in: Jaeger, J
Die Resulte sind publiziert in: Jaeger, J. 2002: Landschaftszerschneidung. Eine transdisziplinäre Studie gemäß dem Konzept der Umweltgefährdung. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart. 447 S. € 39,90.

37 Weitere Literatur (Auswahl): Grundlagen
JAEGER, J Landscape division, splitting index, and effective mesh size: New measures of landscape fragmentation. – Landscape ecology 15(2):

38 Weitere Literatur (Grundlagen)
JAEGER, J Landschaftszerschneidung und -zersiedelung: Bedarf nach neuen Bewertungs- verfahren und der Beitrag der ökologi- schen Modellierung. – Zeitschrift für ange- wandte Umwelt- forschung (ZAU) 14 (1-4):

39 Weitere Literatur (Grundlagen)
JAEGER, J II-5.3 Landschaftszerschneidung. – In: Konold, W., R. Böcker, U. Hampicke (Hrsg.): Handbuch Naturschutz und Landschaftspflege. Ecomed-Verlag, Landsberg. 11. Ergänzungslieferung

40 Weitere Literatur (Grundlagen)
ESSWEIN, H., J. JAEGER, H.-G. SCHWARZ-VON RAUMER Der Grad der Landschaftszerschneidung als Indikator im Naturschutz: unzerschnittene verkehrsarme Räume (UZR) oder effektive Maschenweite (meff)? – NNA-Berichte 16(2): 55-70

41 Weitere Literatur (Beispielstudien)
JAEGER, J., H. ESSWEIN, H.-G. SCHWARZ-VON RAUMER, M. MÜLLER Landschaftszerschneidung in Baden-Württemberg - Ergebnisse einer landesweiten räumlich differenzierten quantitativen Zustandsanalyse. - Naturschutz und Landschafts- planung 33(10):

42 Weitere Literatur (Beispielstudien)
ESSWEIN, H., J. JAEGER, H.-G. SCHWARZ-VON RAUMER, M. MÜLLER Landschaftszerschneidung in Baden-Württemberg. Zerschneidungsanalyse zur aktuellen Situation und zur Entwicklung der letzten 70 Jahre mit der effektiven Maschenweite. - Arbeitsbericht der Akademie für Technikfolgenabschätzung Nr. 214, Stuttgart.

43 Weitere Literatur (Beispielstudien)
ESSWEIN, H., J. JAEGER, H.-G. SCHWARZ-VON RAUMER, M. MÜLLER Landschaftszerschneidung in Baden-Württemberg: Tendenz steigend. Eine landesweite quantitative Untersuchung für den Zeitraum 1930 bis – In: Akademie für Natur- und Umweltschutz beim Ministerium für Umwelt und Verkehr Baden-Württemberg und Stiftung Naturschutzfonds (Hg.): Flächensparende Siedlungsentwicklung – Wie können Kommunen den Naturraumverbrauch verringern? Beiträge der Akademie für Natur- und Umweltschutz beim Ministerium für Umwelt und Verkehr Baden-Württemberg, Band 31. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart. S KRANZ, B., J. JAEGER, H. ESSWEIN Flächenzerschneidung in Baden-Württemberg. Neuauflage mit Zeitreihen 1930 – Kurzinformation der Akademie für Technikfolgenschätzung in Baden-Württemberg. Stuttgart, 20 S. PETER, U., S. MEIER Zerschnittene Landschaft – ein Problem im Kanton Aargau? - Umwelt Aargau Nr. 22: 29-32 Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie (Hrsg.) Landschafts-zerschneidung in Thüringen. – Schriftenreihe der Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie Nr. 66 (im Druck, erscheint im Juni 2004)

44 Ansprechpartner für weitere Informationen und Zusendung von Publikationen: Dr. Jochen Jaeger Telefon: +41 (0) Post: Professur für Natur- und Landschaftsschutz ETH-Zentrum, HG F 27.6 CH – 8092 Zürich Schweiz