Almen in Zeiten des Klimawandels

1 Einleitung

Das europäische Grünland hat sich unter jahrhundertelanger, extensiver menschlicher Nutzung entwickelt und birgt einen Großteil der Biodiversität des eurasischen Kontinents (Bahn et al. 2019, Wohlgemuth et al. 2019). Viele seltene und gefährdete Pflanzenarten sind dort auf die Kontinuität der anthropogenen Störungsregime wie Mahd oder Beweidung angewiesen und hervorragend angepasst (Jentsch & White 2019). Dies betrifft eine Reihe von Pflanzenmerkmalen wie die Wuchsform und -höhe sowie ihre Phänologie und ihre Regenerationsfähigkeit nach Störungen. Sowohl Nutzungsintensivierung als auch Nutzungsaufgabe können die Lebensräume solcher Offenlandschaften gefährden. Die Klimaerwärmung forciert diese Prozesse zunehmend.

1.1 Hintergrund – Landwirte, Behörden, Naturschutzverbände und Wissenschaftler erwecken eine aufgelassene Alm zu neuem Leben

Almen prägen als hochgelegene Sommerweiden seit Jahrhunderten große Bereiche der Landschaften in den Europäischen Alpen (Ringler 2009). Allerdings sind insbesondere die steileren und schwierig zu bewirtschaftenden Almen seit den 1950er-Jahren zunehmend aufgegeben worden und brachgefallen. Gleichzeitig fand eine Nutzungsintensivierung in den Tälern statt. Inzwischen fehlen auch vielerorts die an die Almwirtschaft in steilem Gelände angepassten Rinderarten und das Personal für ein gelenktes und damit für den Erhalt der Almen essenzielles Weidemanagement (Steinberger 2019). Die Aufgabe von Almen ist der größte Landnutzungswandel im europäischen Alpenraum seit dem zweiten Weltkrieg. Allein in den Bayerischen Alpen gingen von 2008 bis 2018 etwa 1.800 ha Almweidefläche verloren (Abb. 1).

In der Folge setzt Gehölzanflug und Wiederbewaldung der brachliegenden Almen ein, wenn diese unterhalb der natürlichen Baumgrenze liegen (Ringler 2010). Die subalpine Wiederbewaldung wird durch die Klimaerwärmung angetrieben, die in hochgelegenen Gebieten rascher und ausgeprägter verläuft als im globalen Durchschnitt (Gobiet 2014, Pepin 2015). Ohne eine Beweidung unterliegen die außergewöhnlich arten- und blütenreichen Almen einer Sukzession zu grasdominierten Pflanzengesellschaften (Bahn et al. 2019), die zunehmend verbuschen und schließlich in artenärmere Waldgesellschaften übergehen, auch wenn speziell die Nadelwälder der randlichen Kalkalpen als die artenreichsten Wälder Europas gelten (Vec er a et al. 2019). Eine Nutzungsauflassung von Almen unterhalb der natürlichen Waldgrenze und eine anschließende Wiederbewaldung führt zum Verlust von regionaler, identitätsstiftender Kulturlandschaft (Burkart-Aicher 2020) und beeinträchtigt somit ebenso die touristische Nutzung. Eine Wiederbeweidung aufgelassener Almen erscheint derzeit als praktikable Maßnahme, die hohe Artenvielfalt der Hochweiden zu bewahren. Jedoch existieren bisher kaum wissenschaftlich begleitete Projekte hinsichtlich der Auswirkungen einer Wiederbeweidung auf Bodenfunktionen (etwa Erosionsschutz, Speicherung von Kohlenstoff, Nährstoffen und Wasser, Schutz der Gewässer vor Nährstoffbelastung) sowie auf die Biodiversität verschiedenster Artengruppen und die Habitatausstattung ganzer Lebensgemeinschaften. Dies war Anlass für einen Verbund aus Almbauern, Wissenschaftlern, Vertretern von Landwirtschafts- und Naturschutzbehörden sowie Naturschutzverbänden, im Jahr 2018 ein Wiederbeweidungsexperiment auf der 1955 aufgelassenen Brunnenkopfalm (1.500–1.700 m ü.N.N.) im Ammergebirge (Abb. 2; Nördliche Kalkalpen, Landkreis Garmisch-Patenkirchen) zu beginnen.

1.2 Das Untersuchungsgebiet – ein Biodiversitäts-Hotspot

Das Ammergebirge in den nördlichen Randbereichen der Europäischen Alpen zeichnet sich aufgrund der strukturellen Heterogenität der Landschaft sowie der unterschiedlichen Ausgangsgesteine durch eine besonders hohe Artenvielfalt aus. Im Höhenzug des Brunnenkopfes treten triassischer Hauptdolomit mit kreidezeitlichen Konglomeraten und Breccien des Cenomans-Turons neben- und übereinander auf (Kuhnert 1967). Die seit 2018 wiederbeweidete Almfläche beginnt ca. 300 m westlich der DAV-Brunnenkopfhäuser und erstreckt sich auf circa 500 m Länge direkt unterhalb (südlich) des zur Klammspitze führenden Steigs (Abb. 2). Nach Süden wird die Weidefläche von mehr oder weniger bewaldeten Hauptdolomit-Schrofen begrenzt. Die Vegetationszusammensetzung des Gebietes wurden bei Urban (1991), Wecker (1997; im Rahmen der Alpenbiotopkartierung Biotop-Nummer A8431-0036) und in jüngster Zeit von Ewald et al. (2018) und Fütterer & Ewald (2019) detailliert beschrieben. Das Besondere der Vegetationszusammensetzung auf der Brunnenkopfalm ist der hohe Anteil an krautigen Hochstauden, der relativ geringe Bestand an problematischen Giftpflanzen (Aconitum ,Senecio ) und der allgemein sehr hohe floristische Artenreichtum.

2 Das Beweidungsexperiment – Wiederbelebung einer Tradition und die Auswirkungen auf Boden, Wasser und Artenvielfalt

Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit den ersten ökologischen Auswirkungen der beschriebenen Wiederbeweidung auf der Brunnenkopfalm (Abb. 3).

Nutzungsaufgabe, Mahd oder Beweidung greifen vielschichtig in die Artenzusammensetzung und damit auch den Wasser- und Stoffhaushalt von Grünland ein, beeinflussen dabei Transpiration und Evaporation, Niederschlagsinfiltration, Oberflächenabfluss sowie den Bodenwassergehalt und biogeochemische Kreisläufe (Bahn et al. 2019, Peco et al. 2020). Im Rahmen des Forschungsprojektes SusAlps („Nachhaltige Nutzung von alpinen und voralpinen Grünlandböden im Klimawandel“; www.susalps.de) werden auf der Brunnenkopfalm die Auswirkungen der Wiederbeweidung auf die Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufe, die Wasserqualität, die Gemeinschaften von Bodenmikroorganismen, die floristische Artenvielfalt, sowie die Vielfalt an Insekten- und Vogelarten erfasst. Eine weitere Arbeitsgruppe untersucht die öffentliche Wahrnehmung der Ökosystemdienstleistungen der Alm, unter anderem die Bedeutung einer beweideten Alm für den Tourismus (Abb. 4).

Im Mai 2018 startete das langfristig angelegte Wiederbeweidungsexperiment mit der ersten Weidesaison. Auf einer eingezäunten Fläche von etwa 4 ha wurden fünf Rinder der an die Region angepassten Rinderrassen Murnau-Werdenfelser und Tiroler Grauvieh eingesetzt. In der Weidesaison 2019 und 2020 weideten dort sechs und sieben Rinder. Für die Langzeituntersuchungen liegen innerhalb der Weidefläche je fünf ausgezäunte, unbeweidete Kontrollflächen und dazu gepaart je fünf beweidete Untersuchungsflächen von jeweils 10 x 10 m (Abb. 5).

Nach zwei sommerlichen Beweidungsjahren werden hier die bisherigen Inventarisierungen und Auswirkungen auf die Biodiversität von Pflanzen, Insekten und Vögeln sowie auf den Kohlenstoff- und Stickstoffhaushalt und die mikrobiellen Gemeinschaften im Boden zusammengefasst.

3 Bisherige Untersuchungsergebnisse verschiedener landschaftsökologischer Disziplinen

3.1 Die Vegetation – arten- und blütenreich

Zum Start der Wiederbeweidung im Juni 2018 dokumentierte ein Expertenteam systematisch die gesamte Flora auf der eingezäunten Almfläche (Ewald et al. 2018) und im nahe gelegenen Randbereich. Es wurden zusätzlich Teilartenlisten für drei Sonderhabitate innerhalb der Weidefläche erstellt: der ostexponierte Hang im Südwesten mit einem höheren Anteil von Arten alpiner Kalkrasen, der Quellsumpf in der Senke mit nur dort vorkommenden Sumpfpflanzen und der azidophile Borstgrasrasen im südöstlichen Teil des Weidebereichs (Fütterer & Ewald 2019) (Abb. 5).

Insgesamt wurden innerhalb des Weidezauns 228 Pflanzenarten nachgewiesen (Ewald et al. 2018). Mit 36–76 Arten pro 100 m² waren die fünf ausgezäunten Langzeituntersuchungsflächen bemerkenswert artenreich und deckten mit insgesamt 145 Arten 64 % der Gesamtartenzahl innerhalb des Weidezauns ab. Dabei machen diese fünf Dauerbeobachtungsflächen (in der Summe 500 m²) nur 1,25 % der 4 ha Almfläche aus. Die häufigsten Arten waren die der Mähwiesen (Dactylis glomerata, Trollius europaeus, Cirsium oleraceum ), des Bergwaldes (Listera ovata, Primula elatior, Carex flacca ) und der subalpinen Rostseggenhalden (Carex ferruginea, Astrantia major, Lotus corniculatus, Pimpinella major ). Innerhalb der 228 Arten waren drei Baumarten, 18 Sträucher und Zwergsträucher, 41 Grasartige, acht Leguminosen und 158 krautige Arten (Abb. 6).

Eine hohe Artenvielfalt wirkt sich förderlich auf die Produktivität und Stabilität von Grünland aus (Bahn et al. 2019, Fraser et al. 2015). Diese Förderung wird verschiedenen Mechanismen zugeschrieben, darunter Versicherungseffekten durch sich gegenseitig ergänzende Wuchsstrategien, asynchronem Verhalten oder Überkompensation einzelner Arten bei der Verringerung von Konkurrenzdruck durch Störungen und der Annahme, dass bei hohen Artenzahlen einige besonders produktive Arten darunter sind (de Mazancourt et al. 2013, Hautier et al. 2014, Lehman & Tilman 2000, Loreau & de Mazancourt 2008, Yachi & Loreau 1999).

Innerhalb der zehn 100 m² großen Dauerflächen wurden 2018 und 2019 (jeweils Ende Juli) auf jeweils drei Beobachtungsflächen á 1 m² die artspezifischen Deckungsgrade ermittelt. Die insgesamt 30 Plots decken 0,08 % der 4 ha großen Beweidungsfläche ab, jedoch konnten auf dieser relativ kleinen Fläche 2018 erstaunlich viele Pflanzenarten, nämlich 101 Arten (44 % der insgesamt 228 Arten) und 2019 noch 95 Arten (43 %) nachgewiesen werden (Abb. 6). Mögliche Ursachen für den leichten beweidungsunabhängigen Rückgang der Artenzahl im Jahr 2019 liegen in der um vier Wochen kürzeren Vegetationsperiode durch verzögerte Schneeschmelze sowie in den durch besonders intensive Schnee- und Hangrutschungen verursachten Bodenstörungen. Die Untersuchungen zur Vegetationsbedeckung zeigten gleichermaßen diese winterlichen Störungen: 2018 gab es innerhalb der unbeweideten Flächen eine 100%-Bedeckung, 2019 sank der Wert innerhalb der 5 Untersuchungsflächen auf 95 %. Der Einfluss der Beweidung ist ebenfalls deutlich zu erkennen: Auf den entsprechenden fünf Untersuchungsflächen lag die Vegetationsbedeckung aufgrund der niedrigeren Vegetation und der Trittbelastung in den zwei Jahren der Initialbeweidung lediglich bei 71 % bzw. 72 % (Abb. 7).

3.2 Die Insektenwelt – bunt, vielfältig und sehr mobil

An den wissenschaftlichen Untersuchungen zur faunistischen Artenvielfalt auf der Brunnenkopfalm ist das Bayerische Landesamt für Umwelt beteiligt (LfU 2019). Während der Kartierungen 2018 und 2019 konnten 44 Arten von Tagfaltern und Widderchen erfasst werden, von denen 18 Arten auf der Roten Liste Deutschlands und 19 Arten auf der Roten Liste Bayerns stehen (Reinhardt & Bolz 2011, Voith et al. 2016) (Tab. 1).

Bei den Schmetterlingen wurden 2019 deutlich mehr Arten gesichtet als 2018. Dies dürfte auf die lange Trockenphase von 2018 zurückzuführen sein, in der sich viele Arten erfolgreich reproduzieren konnten (Biodiversitätsmonitoring Schweiz 2018). Die größte Artenvielfalt bei den Schmetterlingen wiesen die strukturreicheren Flächen im Westen auf, die auch eine höhere floristische Diversität besitzen. Besonders der Bereich um den Bach am Westrand des Untersuchungsgebiets wurde von zahlreichen Tagfaltern als Habitat genutzt. Beim Vergleich zwischen der etwa 4 ha großen Weidefläche und den außerhalb liegenden, unbeweideten Almflächen ist festzustellen, dass der Saum des oberhalb der Weidefläche liegende Wanderwegs eine leicht erhöhte Artenvielfalt und eine höhere Individuenzahl pro 100 m Transekt aufweist. Offensichtlich bevorzugen die Schmetterlinge diese offenen und wärmegetönten Strukturen entlang des Weges. Auf der beweideten Fläche traten Tagfalter und Widderchen verstreut auf, an feuchten Stellen und Gewässern kam es jedoch zu Häufungen. Insgesamt war die Artenvielfalt auf der beweideten Fläche geringfügig höher als auf der unbeweideten Fläche.

Die Erfassung der Heuschreckenfauna erfolgte qualitativ und quantitativ auf 40 quadratischen Probestellen (á 25 m²), verteilt auf jeweils zwei Termine in den beiden Untersuchungsjahren. Insgesamt konnten zwölf Heuschreckenarten nachgewiesen werden (Tab. 2). Bei dieser Artengruppe zeigten sich auf den ersten Blick keine großen Unterschiede in Arten- und Individuenzahl zwischen der beweideten und unbeweideten Fläche. Am häufigsten konnten Roesels Beißschrecke (Metrioptera roeselii ), die erst in jüngster Zeit aus klimatischen Gründen in diese Höhenlagen vorgedrungen ist, und die Rote Keulenschrecke (Gomphocerippus rufus ) gefunden werden. Diese Arten waren an 39 Probestellen vertreten und erreichten mit bis zu 45 beziehungsweise 30 Individuen auf 25 m²teils hohe Dichten. Dafür konnte nur im Jahr 2019 der Gemeine Grashüpfer (Chorthippus parallelus ) auf vier Probeflächen gefunden werden. Die Sibirische Keulenschrecke (Gomphocerus sibiricus ) wurde mit ein bis drei Individuen an vier Probestellen nachgewiesen. Auf beweideten beziehungsweise auf unbeweideten Flächen wurden 2018 auf den 25 m²4,1 beziehungsweise 4,3 Arten gezählt. Die Individuendichte lag 2018 mit durchschnittlich 24 auf unbeweideten Probestellen leicht höher als mit 21 auf beweideten. 2019 lag diese Zahl etwas höher. Auf beweideten Flächen waren es 5,2 Arten und auf unbeweideten Flächen 4,6 Arten. Insgesamt sind die Unterschiede zwischen 2018 und 2019 nur gering. Von den zwölf Heuschreckenarten sind drei auf der Vorwarnstufe der Roten Liste, darunter auch die Alpine Gebirgsschrecke (Miramella alpina ) (Abb. 9).

Um die Auswirkungen klimatischer Einflüsse (die Sommer 2018 und 2019 waren durch hohe Temperaturen und starke Trockenheit geprägt) von natürlichen Populationsschwankungen und der Wiederbeweidung bei den Tagfaltern und Heuschrecken ausreichend analysieren und trennen zu können, sind Untersuchungen in den Folgejahren nötig. Konkrete Aussagen zum Einfluss der Weidenutzung sind ohnehin erst nach einer ökologischen Konsolidierung der Weidenutzung möglich.

3.3 Die Vogelwelt

Die avifaunistischen Untersuchungen im Rahmen des Wiederbeweidungsprojektes bezogen sich auf ein größeres Gebiet rund um die Brunnenkopfalm.

In den Jahren 2018 und 2019 wurden anhand von drei beziehungsweise zwei Begehungen alle Vogelarten im Projektgebiet erfasst. Methodisch wurde dabei den Standards zur Erfassung der Brutvögel Deutschlands (Südbeck et al. 2005) gefolgt. Jede Begehung war demnach eine Linienkartierung. Aber auch Grundzüge einer aufwendigeren Revierkartierung sind eingeflossen. Die Vogelarten wurden quantitativ und qualitativ erfasst und einzelne Reviere abgegrenzt. Beim Nachweis der beobachteten Vögel wurden die vom European Ornithological Atlas Committee (EOAC) definiert Kriterien angewendet (Hagemeijer & Blair 1997). Diese werden auch bei der bayerischen Artenschutzkartierung (ASK) angewandt und liefern auswertbare Ergebnisse für ein alpines Monitoring. In den Jahren 2018 und 2019 wurden insgesamt 35 Vogelarten nachgewiesen. Im Jahr 2018 waren es 30 Vogelarten, im Jahr 2019 lediglich 26 Arten (Tab. 3). Möglicherweise ist dies auf den besonders harten Winter 2018/2019 mit Schnee bis weit ins Frühjahr zurückzuführen. Ebenso sind die erhobenen Reviere zwischen 2018 und 2019 von 57 auf 33 zurückgegangen. Insgesamt wurden 76 Individuen im Jahr 2018 und 56 Individuen im Jahr 2019 erfasst. Die am häufigsten beobachtete Vogelart war der Buchfink, gefolgt von Ringdrossel (Abb. 12), Fichtenkreuzschnabel und Singdrossel.

Avifaunistische Daten zweier Kartierjahre repräsentieren nur eine Momentaufnahme und liefern kaum Informationen über Bestandsentwicklungen. Dennoch erbrachte diese Momentaufnahme zu Beginn der Wiederbeweidung interessante Erkenntnisse über die Artenzusammensetzung, das jeweilige Verhalten und die Präferenzen in der Habitatwahl.

3.4 Die Böden – robust gegen Beweidung

Um kurzfristige Auswirkungen der Wiederbeweidung auf mikrobielle Gemeinschaften und den daran gekoppelten Kohlenstoff- und Stickstoffhaushalt der Böden zu untersuchen, wurden 2018 jeweils zwei beziehungsweise fünf Monate nach Beginn der Beweidung Bodenproben (in 0–5 cm Tiefe) genommen und hinsichtlich der Kohlenstoff- und Stickstoffbiogeochemie untersucht (Vidal et al. 2020). Da Beweidung nie gleichmäßig verteilt stattfindet, sondern je nach Hangrelief in einem mosaikartigen Muster unterschiedlicher Intensitäten verläuft, wurden neben unbeweideten Flächen auch verschiedene Bereiche mit visuell unterscheidbaren Weideintensitäten beprobt (extensiv beweidet; intensiv beweidet; zertretene Bereiche mit offenen Bodenstellen). Die Ergebnisse zeigten, dass es nur an offenen Bodenstellen wie etwa an der Tränke und an bevorzugten Ruheplätzen zu einer Veränderung des Bodens kam (Vidal et al. 2020). Hier zeigte sich eine Zunahme der bakteriellen Biomasse und eine erhöhte Brutto-Stickstoff-Mineralisierung, die – zusammen mit den Ausscheidungen der Tiere und fehlender Vegetation – geringfügig erhöhte Konzentrationen an leicht verfügbarem gelöstem Kohlenstoff und Ammonium im Boden erklären. Dies führte im Beobachtungszeitraum jedoch nicht zu erhöhter Nitrifikation und Nitratkonzentrationen, weil Bodenmikroorganismen mineralischen Stickstoff sofort zum Wachstum verwendeten. Eine Tendenz zu leicht erhöhter Nitrifiziererpopulation in zertrampelten Bereichen lässt eine zukünftig vermehrte Bildung von Nitrat jedoch an vegetationsfreien Stellen als möglich erscheinen. Da die Bereiche mit offenen Bodenstellen nur einen sehr geringen Anteil (circa 1 %) an der beweideten Fläche besitzen, spielen diese Veränderungen eine untergeordnete Rolle. Auf den verbleibenden circa 99 % der beweideten Fläche ergaben sich keine Veränderungen bodenbiogeochemischer Parameter und so blieben auch die Konzentrationen von gelöstem organischem Kohlenstoff und Nitrat im die Untersuchungsfläche entwässernden Bach äußerst gering (Vidal et al. 2020). Somit hatte die Wiederbeweidung in der ersten Saison nur sehr begrenzte Auswirkungen auf mikrobielle Gemeinschaften und den damit verbundenen Kohlenstoff- und Stickstoffumsatz. Die Böden der Brunnenkopfalm sind also – zumindest anfangs – robust gegenüber der Wiederbeweidung.

3.5 Wahrnehmung von Ökosystemleistungen der Brunnenkopfalm

Extensiv genutztes oder beweidetes Grünland in Bergregionen erbringt eine Vielzahl von Ökosystemleistungen. Neben der Bereitstellung von Futter für die Tierproduktion sind auch kulturelle Ökosystemleistungen wie ein hoher Erholungswert und regulierende Ökosystemleistungen wie Klimaregulierung durch Kohlenstoffspeicherung oder Regulierung von Bodenerosion und Wasserqualität wichtige Leistungen von alpinem Grünland (Lamarque et al. 2011, Schirpke et al. 2013). Die Rolle seltener Arten und hoher Biodiversität für die Bereitstellung von Ökosystemleistungen auf Almen ist noch wenig untersucht (Bengtsson et al. 2019).

Die gesellschaftliche Relevanz der Ökosystemleistungen der Brunnenkopfalm wurde mit Umfragen unter Wanderern an den DAV-Brunnenkopfhäusern erfasst. Hierfür wurden mit Fragebögen im September 2019 268 Besucher der Alm zu ihren Interessen und Präferenzen diverser Ökosystemleistungen sowie zu ihrer Unterstützung einer staatlichen Förderung der Wiederbeweidung befragt. Besucher waren Einheimische, Naherholungssuchende und Urlauber.

Sowohl Ökosystemleistungen, die speziell von Wäldern erbracht werden, als auch die von Weiden, empfinden die Besucher der Alm als sehr wichtig. Eine Abfrage nach Bestandteilen der Landschaft, die zum Bild der Alpen gehören, ergab neben den Bergen und Wildtieren eine große Bedeutung für Merkmale beider genannter Ökosysteme. Hierunter fallen beispielsweise Blumen und Wiesen sowie Latschen und Bergwald. Auch die durch Almwiesen vermehrt bestehende Aussicht auf das Panorama wurde von den Besuchern genannt. Die Präferenz nach einer von Wäldern und Wiesen geprägten Mosaiklandschaft wurde in einer Abstimmung unterschiedlicher Szenarien bestätigt (Abb. 12). Diese waren: Aufwuchs von Wäldern ohne Beweidung (Szenario 1), Zunahme von beweideten Almen ohne Wald (2) und ein Mosaik aus Wald und Alm (3).

Ein wichtiger Aspekt zum Erhalt von Almen ist generell auch die finanzielle Unterstützung der Landwirte. Knapp 80 % der Befragten befürworten laut unseren Ergebnissen, dass es für den Erhalt von Almwiesen und alten Rinderrassen finanzielle Unterstützungen des Staates geben sollte.

Aus dieser Untersuchung lässt sich demnach schließen, dass die Brunnenkopfalm als Teil der jahrhundertealten Kulturlandschaft aus einem Mosaik von Wiesen und Wäldern wertvolle Ökosystemleistungen bereitstellen, die von den Besuchern sehr geschätzt werden.

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Eingereicht am 26. 10. 2020, angenommen am 09. 01. 2021