Dieses Projekt der Wilhelm-von-Oranien-Schule in Dillenburg
besteht aus 4 Protokollen zu einer Fachexkursion zum Vogelsberg

1. Protokoll der Fachexkursion in den Naturpark Hoher Vogelsberg (6./7. Juni)

Arbeitsgruppe: Thomas Hennings, Matthias Schäfer, Tina Herrmann, Katharina Theiß

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1. Tagesbericht 06.06.2001

Nachdem wir um etwa 09.00 Uhr in Dillenburg losgefahren sind, kamen wir gegen 10.30 Uhr in Schotten an und trafen dort Herrn Dr. Stefan Helm und die beiden ortskundigen Forstbeamten Rolf Heuchert-Frischmuth und Ernst Happel.

Durch einen Kurzvortrag über den Vogelsberg von Herrn Heuchert-Frischmuth erfuhren wir, dass der Vogelsberg ein Gebiet ist, das noch vor 22 Millionen Jahren vulkanisch aktiv war. Vor ca. 10 Millionen Jahren stoppten die vulkanischen Aktivitäten. Aufgrund dessen besteht der Vogelsberg aus von Osten nach Westen verlaufenden Gesteinskämmen. Durch die vulkanischen Aktivitäten entstand fruchtbares Basaltgestein, aus dem der Vogelsberg hauptsächlich besteht. Trotzdem ist die Vegetation im Vogelsberg hauptsächlich auf Grünflächen und Wälder beschränkt, weil für den Ackerbau die fruchtbare Humusschicht über dem Ausgangsgestein zu dünn ist. Außerdem herrschen für den Ackerbau ungünstige klimatische Bedingungen, wie z.B. wenig Sonne und außerordentlich viele Niederschläge, im Vogelsberg.

 

Gegen 11.30 Uhr begannen wir mit der Erkundung des Waldbestandes und der Schadbilder in der Region des Gagersberges und des Taufsteins im Naturpark Hoher Vogelsberg.

Das erkundete Gebiet besteht hauptsächlich aus Fichten und Buchen, zu geringeren Teilen aus Edelhölzern wie Kirschen, Eschen und Ahorn. Ohne forstwirtschaftliche Eingriffe gäbe es nach wenigen Jahren im Vogelsberg nur noch Buchen, weil diese dort ihr „Optimum“ besitzen, das heißt, dass für die Buchen dort die bestmöglichen Bedingungen herrschen und sie so einen Vorteil gegenüber anderen Baumarten besitzen.

Als Schadbilder fanden wir in diesem Gebiet in den Nadelwaldbeständen eine geringere Intensität der Benadelung vor. In den Buchenbeständen zeigten sich die Schäden durch geringere Intensität der Belaubung und daraus resultierenden lichten Kronen.

 

 

 

Im Spätsommer könnte man eine Schädigung auch an einer frühzeitigen Verfärbung der Blätter und Nadeln erkennen. Die Ursachen der Waldschäden liegen im Vogelsberg hauptsächlich an sauren Niederschlägen und anderen Schadstoffen in der Luft, die aus den westlichen industriellen Gebieten in den Vogelsberg ziehen. Diese Luft enthält pflanzengiftige Stoffe wie Schwefeldioxid (SO2) , Stickoxiden (NOx) ,Schwermetallen wie Kadmium und Blei, und Photooxidantien (Ozon). Diese Belastungen kommen durch Auto-, Kraftwerks- und andere Abgase zustande. Die verschmutzte Luft wird durch den Wind verbreitet und erreicht sogar Gebiete, die noch nicht belastet sind. Die Kronen der Bäume „filtern“ die Luft und kämmen die Schmutzteilchen und Schadgase aus. Durch Niederschläge lösen sich diese und es bilden sich Säuren (SO2 H2SO4, NOx Salpetersäure). So entsteht der saure Regen. Dieser wirkt auf zwei Wegen:

-direkt: beeinflusst Blätter und Nadeln

-indirekt: gelangt in den Waldboden und beeinflusst die Wurzeln.

Beim direkten Weg verätzt der saure Regen die Spaltöffnungen der Blätter bzw. Nadeln, so dass sie sich nicht mehr schließen können und so übermäßiger Flüssigkeitsverlust hervorgerufen wird. Hinzu kommt, dass oftmals durch die indirekte Schädigung ein ausreichender Wassernachschub verhindert wird. Der saure Regen bewirkt einen Anstieg des pH-Wertes des Bodens, der die Haarwurzeln des Baumes verätzt. Durch diesen Vorgang wird auch die Kleinlebewelt des Bodens geschädigt, so dass Öffnungen auf der Oberhaut der Baumwurzeln entstehen und so Bakterien und Schadpilze in den Baum gelangen können, die ihn zusätzlich schädigen. Diese nennt man Sekundärschädlinge (z. B.: Borkenkäfer). Saure Niederschläge waschen auch Nährstoffe, die der Baum benötigt aus dem Boden aus.

Besonders betroffen von den sauren Niederschlägen sind die Baumbestände in westlichen Hanglagen (Prallhänge) und Bäume, die über den restlichen Bestand herausragen, weil diese recht große Angriffsflächen bieten.

Außerdem sind die Schäden im Vogelsberg auf eine Grundwasserabsenkung durch das Abpumpen des Wassers in das Rhein-Main-Gebiet zurückzuführen.

Auch die Sekundärschädlinge spielen bei der Waldschädigung des Vogelsbergs eine Rolle. Sie befallen hauptsächlich kranke und geschwächte Bäume. Einen Hauptvertreter der Schädlinge stellt der Borkenkäfer dar.

Diese werden von einem Duftstoff von den Bäumen angelockt. Das Weibchen bohrt ein Loch in die Borke, lockt die Männchen mit einem Sexuallockstoff an und es kommt zur Befruchtung. Die befruchteten Eier (ca. 30-60 Stück) legt sie links und rechts des gebohrten Ganges in sogenannte Einischen. Die Larven fressen sich vom Muttergang aus durch das Holz. Am Ende ihrer immer breiter werdenden Gänge verpuppen sich die Larven und die schlüpfenden Jungkäfer bohren sich wieder ins Freie und beginnen sehr schnell mit der weiteren Vermehrung. Eine solche Entwicklung dauert bei optimalen Bedingungen ca. 3 Wochen.

 

(aus: Wiedemann, H., „Aktion Ameise: Wir tun was“ hrsg. von G. Steinbach, S-Natur, München 1986)

 

Durch die Schädigung des Bastbereichs des Baumes wird der Stoffwechsel gestört. Bei starkem Befall stirbt der Baum ab. Auf diese Weise können große Waldflächen zerstört werden. Die meistvertretenen Borkenkäferarten sind Buchdrucker und Kupferstecher. Ihre Namen sind bezeichnend für das Muster, das sie unter die Borke fressen.

Einen weiteren Faktor für die Waldschädigung stellt der Wildverbiss dar. Durch den Einfluss des Menschen veränderten sich Lebens- und Verhaltensweisen der Wildtiere (z. B..: Reh wurde vom Tagtier  Nachttier). Durch Monokulturen in der Wald- und Landwirtschaft hat sich die natürliche Nahrungsgrundlage der Wildtiere verschlechtert und durch die Verminderung der Qualität des Lebensraumes braucht das Wild größere Flächen zur Nahrungsaufnahme. Da der verfügbare Lebensraum für den zu hohen Schalenwildbestand (Reh- und Rotwild) zu klein ist, ernähren sich die Tiere auch von Jungpflanzen. Sie verbeißen die Gipfel- und Seitentriebe der Jungbäume, so kommt es zu einer Wachstumshemmung und durch wiederholten Verbiss sogar zum Wachstumsstillstand der Bäume. Da Rotwild beim Verbeißen ganze Rindenteile abreißt, kommt es zu Verletzungen am Stamm, so dass Pilze und andere Schädlinge eindringen und den Baum so zerstören können.

Des weiteren kann Windwurf zur Schädigung von Baumbeständen führen und sogar ganze Schneisen in einen Waldbestand reißen.

Nach Beendigung unserer ersten Walderkundung kehrten wir in einer Gaststätte ein und schlugen anschließend auf dem Campingplatz unsere Lager auf. Gegen 16.45 Uhr begaben wir uns in das Hessische Landesforstamt in Schotten, um unsere gesammelten Informationen zu einem ersten Ergebnis zusammenzufassen.

 

 

Der Abend endete mit einem gemütlichem Beisammensein in einer Pizzeria in Schotten.

 

2. Tagesbericht 07.06.2001

Nach dem Frühstück, das wir gegen 09.00 Uhr auf dem Campingplatz einnahmen, fuhren wir zum Gelände Ludwigsbrunnen. Jedoch waren die Bäume, die wir auf dem Satellitenbild sehen konnten, dort leider bereits abgeholzt. Deshalb brachen wir erneut auf und fuhren zum Segelflugplatz. Dort gingen wir mit Herrn Dr. Helm in einen Buchenbestand hinein und konnten uns Buchenschäden aus der Nähe ansehen. Herr Bernhard ging mit zwei Schülerinnen noch einmal zum Taufstein um nähre Beobachtungen zu machen.

Herr Dr. Helm erklärte uns, dass das System der Buchen, Regenwasser durch die Stellung der Äste und Blätter direkt zu den Wurzeln zu leiten, ihr heute schade. Denn auf diese Weise leitet sie den sauren Regen über den Stamm zu den Wurzeln, wo er großen Schaden anrichtet, weil der saure Basaltboden, den es im Vogelsberg hauptsächlich gibt, den Regen nicht neutralisieren kann. Die Folgen dieser Schädigung sind an den Buchenästen deutlich erkennbar: Die Haupttriebe wachsen stärker, wogegen die Seitentrieben sich nur noch um Millimeter weiterbilden. Außerdem entstehen kleinere Blätter im Kronenbereich. Die geschädigten Bäume bilden ihre Kronen zurück um weiteren Schädigungen auszuweichen. Dadurch bilden sich unterhalb des Kronenbereichs neue Triebe und der Bewuchs des Baumes wird verlagert. Ein deutliches Zeichen für einen erkrankten Baum ist eine nicht-homogene Krone, zu der einzelne Äste wie Spieße herausragen. Des weiteren weist eine üppige und dichte Bodenvegetation im Frühjahr und Sommer auf einen Waldschaden hin, weil um diese Jahrezeiten die Baumkronen eigentlich kaum Licht durchlassen sollten.

 

 

Herr Dr. Helm erwähnte außerdem, dass selbst die Förster nicht erklären können, warum an manchen Stellen nebeneinander stehende Bäume unterschiedlich stark geschädigt sind, da sie hauptsächlich aus Wildwuchs hervorgehen und deshalb ähnliches Erbmaterial besitzen. In diesem Gebiet konnten wir auch feststellen, dass sich zu dicht nebeneinanderstehende Bäume durch Konkurrenzkampf Nährstoffe und Licht rauben und dadurch teilweise absterben.

Als sich herausstellte, dass wir in diesem Gebiet anhand der vorliegenden Satellitenbilder keine Rückschlüsse auf Waldschäden ziehen konnten, brachen wir die Begehung des Waldes ab, um an unseren schriftlichen Ausarbeitungen weiter zu arbeiten. Als Herr Bernhard mit den beiden Schülerinnen am Segelflugplatz eintraf, besprachen wir abschließend die gesammelten Informationen und erarbeiteten die Ergebnisse unserer Expedition.

 

 

Gegen 13.00 Uhr traten wir dann unseren Heimweg an.


3. Vergleich von Gelände- und Satellitenbildern

 

Ziel der Exkursion:

  • Erkennen geschädigter Bäume in einem Buchen- oder gemischten Laubwaldbestand im Satellitenbild

 

Vorgehensweise:

  • Vergleich der Satellitenbilder mit den regionalen Begebenheiten

 

 

Beobachtungen:

  • Zuerst gesichtete geschädigte Waldgebiete sind im Satellitenbild durch braune Pixel gekennzeichnet

 

Hypothese:

  • Braune Pixel weisen auf Waldschäden hin

 

Probleme:

  • Bei Pflanzen mit unterschiedlicher Photosyntheseaktivität kann dieselbe Farbe im Satellitenbild aussagekräftig für unterschiedliche Schädigungsgrade sein, z.B. könnten kranke Buchen im Satellitenbild dieselbe Farbe wie gesunde Fichten haben aussagekräftig für unterschiedliche Schädigungsgrade sein, z.B. könnten kranke Buchen im Satellitenbild dieselbe Farbe wie gesunde Fichten haben.
  • Ein einziger Pixel beschreibt eine Vegetationsfläche von 30x30 Metern; daher können in dem Gebiet eines Pixels verschiedene Bereiche zusammengefasst sein. Ein Pixel steht also für den Mittelwert eines Gebietes. Daher kann es besonders an Waldrändern zu verfälschten Annahmen kommen.

  • Vorübergehende Umgehung des Problems:

    • Ausschließliche Untersuchung der Pixel innerhalb einer Waldfläche

     

    Ergebnisse:

    • Anhand der Satellitenbilder lassen sich keine exakten Rückschlüsse auf den Zustand des Waldes ziehen. Lediglich Windwurfstellen und andere lichte Stellen können relativ sicher zugeordnet werden: Im Satellitenbild gekennzeichnet durch dunkelgrüne und oliv bis bräunliche Pixel.
  • Im 427-Satellitenbild, welches die thermische Rückstrahlung beschreibt, sind Fichten, wie auch Wasserflächen dunkel dargestellt, weil sie kaum Wärme zurückstrahlen.
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    4. Vergleich der Pixelmarkierungen der Komposite 453 und 542

     

    In dem Fichtenwaldstück (dunkelgrün) über der Wiese entdeckten wir bei dem 542 Komposit eine kleine hellere Fläche (braun-oliv-dunkelgrün), die ca. aus 5-6 Pixeln bestand. In dem Buchenwaldstück (hellgrün) rechts neben dem Fichtenwald erkannten wir eine kleine dunkle Fläche. Wir vermuteten, dass diese Flächen Waldschäden (Kahlschläge o. ä.) sind, da die Pixel die gleichen Farbtöne aufwiesen. Deshalb markierten wir sie, um unsere Hypothese zu überprüfen. Dies wiederholten wir bei dem 453 Komposit, da wir an den gleichen Stellen eine auffällige Färbung bemerkten. Wir verglichen die Komposite und bemerkten, dass sie fast deckungsgleich sind und die geringfügigen Fehler zu vernachlässigen sind.


    Komposit RGB = 453


    Komposit RGB = 542

     


    5. Fazit

     

    Auf unserer Exkursion in die Umgebung der Stadt Schotten im Vogelsberg versuchten wir herauszufinden, ob man anhand von Satellitenbildern Waldschäden erkennen kann.

    Als Ergebnis erhielten wir, dass wir aufgrund zu grober Satellitenbildauflösung keine genauen Angaben für neu geschädigte Waldbestände machen können.

    Jedoch können wir auf den Satellitenbildern alte Waldschäden erkennen. Diese lichten Stellen im Wald sind in bestimmten, sich von dem Umfeld abgrenzenden Farben (Komposite 453,542: braun-braunoliv) dargestellt.

    Wir können also Waldgebiete erkennen, in denen die Schädigung schon einige Zeit zurückliegt.

     

    6. Nachträgliche Untersuchung des Vogelsbergs und weitere Ergebnisse

    Nach unserem gemeinsamen Exkurs besichtigten Herr Bernhard und Herr Dr. Helm am 12.06.2001 erneut das zuvor erkundete Gebiet in der Nähe der Niddawiesen und der Forellenteiche in dem sich in der Forstkarte befindenden Bereich 130 bei Schotten. Dort trafen sie sich mit Herrn Happel, Herrn Heuchert-Frischmuth und dem Leiter des Forstamtes im untersuchten Gebiet.

    Ziel war eine genauere Überprüfung unserer zuvor erstellten Vermutungen, dass Pixel einer bestimmten Farbe in verschiedenen Bereichen in gemischtem Laubwald eine gleichartige Verfassung der dargestellten Waldabschnitte zeigen. Dazu markierten sie mit Hilfe des Dutke-Programmes im Komposit 542 alle Pixel olivgrüner/-brauner und schokobrauner Farbe, weil bei diesen Waldschäden vermutet wurden. Diese Pixel wurden nun im Satellitenbild rot gekennzeichnet, um genauere Aussagen über sämtliche Schadflächen erstellen zu können.

    Diese Flächen wurden nun von Herrn Bernhard, Herrn Dr. Helm, Herrn Happel, Herrn Heuchert-Frischmuth und dem Leiter des Forstamtes angesteuert und auf ihre Schädigung hin untersucht. Dabei fanden sie heraus, dass alle Schadflächen ziemlich genau mit den gekennzeichneten Pixeln übereinstimmen. Lediglich ein kleiner Teil konnte nicht mehr nachgewiesen werden; dies liegt wahrscheinlich daran, dass die Satellitenbilder von 1999 sind und sich das Gesamtbild des Waldes in einer Zeit von 2 Jahren natürlich geringfügig verändern kann.

    Als Ergebnis lässt sich festhalten, dass wir anhand von Satellitenbildern Verlichtungsflächen genauer als bisher vermutet, erkennen können. Allerdings lässt sich mit diesen Erkenntnissen keine genetische Aussage machen, das heißt, dass lediglich die Verlichtungsflächen, nicht aber ihre Ursachen, für uns ersichtlich sind.

    Mögliche Ursachen für eine Schädigung und somit Verlichtung eines bestimmten Waldabschnittes sind:

    1.     Altersbedingter Leistungsabgang der Bäume

    2.     Immissionsschäden durch Abgabe von Schadstoffen (Emission)

    3.      Dürrestress durch Wassermangel

    4.     Windwurf

    5.     Käferlöcher (nur im Nadelwald)

    6.     Hiebmaßnahmen

     

    Die Ursachen einer Waldschädigung müssen im Einzelfall untersucht werden. Für das von uns untersuchte Gebiet waren die wahrscheinlichen Verlichtungsursachen Wassermangel, Alter (der untersuchte Bestand war um die 120 Jahre alt) und 2 Hiebmaßnahmen zur Naturverjüngung.

     

    Informationen zur Buche

    Die Buche wächst in mittleren und unteren Hanglagen zwischen ca. 700 und 900 Metern Seehöhe. Ihre biologische Altersgrenze liegt bei etwa 250 bis 300 Jahren, sie gehört zu einer der Hauptholzarten in Europa.

    Zu den schlimmsten Feinden der Jungbuche zählen die Mäuse, das diese die Wurzeln der Pflanzen zerfressen und ihr Wachstum hemmen.

    Weiterhin lässt sich ein frühes Zurückbleiben der Buche hinter der Fichte feststellen, da sich das Wachstum der beiden verschiedenen Pflanzen in den ersten Jahren sehr unterscheidet und die Fichte der Buche nach nur kurzer Zeit Licht und Wasser im Konkurrenzkampf raubt. Dieser Übergang von alt zu jung ist eine der Hauptquellen der Buchenverluste.

    Häufige Schäden bei Buchen sind außerdem Wildschäden nach Verbissfolge, daraus resultierend sich einnistende Pilze und Schädlinge und weiterhin Umweltschäden, wie saure Niederschläge, Windwurf und Schneebruch.

     

    7. Begriffserläuterungen

     

    Dutke-Programm: Programm zur Bearbeitung von Satellitenbildern (beispielsweise Pixelmarkierungen usw.)

    Emission: Abgabe von Schadstoffen (Ozon, Säuren,...)

    Hiebmaßnahmen: Naturverjüngung durch Beseitigung einzelner Bäume in einem Bestand, um vorhandenem Unterwuchs zu fördern und Altbestände zu ersetzen. Ein bestehender Unterwuchs deutet ohnehin auf eine Schädigung des Waldes hin, da ohne lichte (=geschädigte) Flächen kein Unterwuchs besteht.

    Immission: Aufnahme von Schadstoffen

    Käferloch: Durch Käferschädigung hervorgerufene lichte Waldgebiete

    Komposit: Aus mehreren Kanälen zusammengesetztes Satellitenbild

    Pixel: Punkt auf dem Satellitenbild, der eine Vegetationsfläche von 30x 30 Metern beschreibt

    Primärschädlinge: Erstschädlinge, die noch gesunde Bäume angreifen und nachhaltig schädigen. Dazu gehören Windwurf, Wildverbiss, Immission, ...

    Sekundärschädlinge: Schädlinge, die bereits geschädigte und geschwächte Baumbestände angreifen und weiterhin schädigen. Ein Beispiel hierfür ist der Borkenkäfer.

    Verlichtungsflächen: Durch Schädigungen jeglicher Art hervorgerufene Verringerungen der Bestandsdichte.

    Wildverbiss: Schädigung der Baumrinde durch hauptsächlich Rotwild und Wildschweine.

    Windwurf: Durch starken Wind oder Sturm umgeworfene Baumflächen.

     

    8. Quellen

    Wiedemann, H., „Aktion Ameise: Wir tun was“ hrsg. von G. Steinbach, S-Natur, München 1986

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