Urbane Ökosystemleistungen erfassen und bewerten

1 Theoretischer Hintergrund: Urbane Ökosysteme und deren Leistungen

Im jüngsten Bericht des Weltbiodiversitätsrates IPBES (Intergovernmental Science Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services) wird deutlich aufgezeigt, dass sich der Zustand der Biodiversität, der Ökosysteme und der von ihnen bereitgestellten Ökosystemleistungen (ÖSL) verschlechtert (IPBES 2019, Definitionen siehe Tab. 1). Die weltweiten Verstädterungs- und Urbanisierungsprozesse werden hierbei als die menschlichen Aktivitäten identifiziert, die Wasser- und Nährstoffkreisläufe, das Klima und die biologische Vielfalt weltweit am stärksten verändern (WBGU 2016).

Angesichts des wachsenden Anteils der städtischen Bevölkerung müssen Stadt- und Regionalplaner sowie politische Entscheidungsträger festlegen, wie Flächen und natürliche Ressourcen im urbanen Raum nachhaltig verwaltet werden sollen. Dies ist keine leichte Aufgabe, da die Bevölkerung, die Wirtschaft und der Naturschutz konkurrierende Anforderungen an die Gestaltung der urbanen Räume stellen (WBGU 2016). Das Konzept der ÖSL kann hierbei einen Lösungsansatz für die Entscheidungsfindung bieten, da es Zusammenhänge zwischen ökonomischen, sozialen und ökologischen Themen anspricht und systematische Analysen ermöglicht (Mülleret al. 2010).

Das ÖSL-Konzept erreichte bereits in den letzten Jahren eine zunehmende politische Relevanz, die durch internationale Abkommen und Beschlüsse weiter erhöht wird. So ist das ÖSL-Konzept beispielsweise in der europäischen Biodiversitätsstrategie 2020 (BMUB 2007, EU 2011) verankert. Gemäß Ziel 2, Maßnahme 5 werden alle EU-Mitgliedsstaaten aufgefordert, ihre Ökosysteme und deren Leistungen bis zum Jahr 2020 zu erfassen, räumlich darzustellen und den Zustand von mindestens 15 % der geschädigten Ökosysteme durch die Einrichtung Grüner Infrastruktur (GI) zu verbessern (EK 2013, EU 2011). Diese Aufforderung schließt Städte und somit die urbanen Ökosysteme mit ein (Maeset al. 2013).

Mit dem Begriff „urbane Ökosysteme“ werden Ökosysteme bezeichnet, die von einer hohen Bevölkerungsdichte sowie einem hohem Bebauungsgrad geprägt sind (Elmqvistet al. 2013)und in denen komplexe Interaktionen und Abhängigkeiten zwischen den Menschen und ihrer Umwelt stattfinden(Younget al. 2006). Diese sozio-ökologischen und in höchstem Maße anthropogen modifizierten Systeme sind in jeder Stadt einzigartig und würden ohne menschlichen Einfluss nicht existieren.

Von einer konzeptionellen Ebene betrachtet, ist ein urbanes Ökosystem ein offenes System, das nicht klar von anderen Ökosystemen abgegrenzt werden kann und andere Ökosystemtypen erheblich beeinflusst(Kohsaka2010). Viele Ökosystemfunktionen und ÖSL finden über die Stadtgrenzen hinaus statt (Elmqvistet al. 2013). Diese Stadtgrenzen können in Abhängigkeit von verschiedenen Betrachtungsmerkmalen (zum Beispiel nach administrativen, politisch gesetzten Grenzen, Bevölkerungsdichten oder Landnutzungen) gezogen werden, die eindeutige Unterscheidungen zwischen urbanen und nicht-urbanen Ökosystemen zusätzlich erschweren (Maeset al. 2016,Setoet al. 2013).

In urbanen Ökosystemen werden die ÖSL in erster Linie durch die Stadtnatur und die GI bereitgestellt. Der Begriff Stadtnatur beschreibt die „ Gesamtheit der in urbanen Gebieten vorkommenden Naturelemente einschließlich ihrer funktionalen Beziehungen “ (Kowariket al. 2016:294). Stadtnatur ist auf allen städtischen Flächennutzungstypen zu finden und umfasst alle Arten von Tieren und Pflanzen – von Pflanzen auf Balkonen bis hin zu Bäumen in Stadtwäldern (ebd.). Unter GI wird hingegen ein „ strategisch geplantes Netzwerk natürlicher und naturnaher Flächen mit unterschiedlichen Umweltmerkmalen, das mit Blick auf die Bereitstellung eines breiten Spektrums an Ökosystemleistungen angelegt und bewirtschaftet wird “ (EK 2013:3), verstanden. Der Begriff GI wird für verschiedene Skalenebenen verwendet und beschreibt zum Beispiel nationale beziehungsweise regionale ökologische Netzwerke oder die multifunktionalen Grünraumnetzwerke in urbanen Räumen (Hansen & Pauleit2014).

In Städten basiert die Bereitstellung von urbanen ÖSL nicht nur auf natürlichen, sondern auch auf anthropogenen Strukturen und Einträgen, was auch als ÖSL-Koproduktion bezeichnet wird (Fischer & Eastwood2016). Einerseits beeinträchtigen Verschmutzungen sowie hohe Versiegelungs- und Bebauungsgrade die natürlichen Ökosystemfunktionen (wie Evapotranspiration) und damit ÖSL (wie Temperaturregulierung) (Alavipanahet al. 2017, Dronova2017). Andererseits können gezielte Maßnahmen, wie der Ausbau der städtischen GI, die urbanen Ökosysteme aufwerten und stärken, sodass sie ein höheres Potenzial für die Bereitstellung mehrerer ÖSL besitzen (Fischer & Eastwood2016).

2 Erfassung urbaner Ökosystemleistungen

Zahlreiche wissenschaftliche Forschungsaktivitäten und europäische Arbeitsgruppen wie MAES (Mapping and Assessment of Ecosystems and their Services) oder TEEB (The Economics of Ecosystems and Biodiversity) erfassen und bewerten ausgewählte urbane ÖSL. Welche ÖSL als am relevantesten eingestuft werden, hängt hierbei von den gegebenen ökologischen und sozio-ökonomischen Merkmalen und vom Forschungsfokus ab (Gómez-Baggethun & Barton2013, Luederitzet al. 2015).

ÖSL können anhand des europäischen Klassifizierungssystems CICES 5.1 (Common International Classification of Ecosystem Services) beschrieben und klassifiziert werden (Maeset al. 2016). In CICES 5.1 werden die ÖSL in den drei Hauptsektionen (1) Versorgungsleistungen, (2) Regulierungs- und Erhaltungsleistungen und (3) kulturelle Leistungen aufgelistet. Eine vierte Sektion der abiotischen Leistungen erweitert die Liste zusätzlich. CICES 5.1 ist ein hierarchisches System, das über mehrere Ebenen strukturiert aufgebaut ist (Bereiche, Gruppen, Klassen). Dadurch werden die ÖSL in immer detaillierter werdende Betrachtungseinheiten aufgeteilt. Die Bildung von zusätzlichen Ebenen, die die (Teil-)Aspekte der ÖSL-Klassen hervorheben, ist möglich (vgl. Abb. 1; Haines-Young & Potschin2018).

In der Forschung zu urbanen ÖSL stehen bislang vor allem regulierende sowie kulturelle ÖSL im Fokus (Haaseet al. 2014,La Rosaet al. 2016). Versorgende ÖSL werden hingegen vergleichsweise selten angesprochen(Russoet al. 2017). Ein wichtiger und naheliegender Grund dafür ist, dass in urbanen Räumen in der Regel nur wenige Wald- und landwirtschaftliche Nutzflächen zu finden sind. Auch sind die Ernteerträge auf gärtnerisch genutzten Flächen gering(ebd.). Die meisten Güter und Produkte aus dieser ÖSL-Sektion werden zudem auf dem globalen Markt gehandelt und lassen sich vergleichsweise einfach transportieren. Dadurch ist die Verbindung zu den notwendigen Ökosystemen und Landnutzungsflächen räumlich und zeitlich entkoppelt (Kremeret al. 2016). Gärtnerisch genutzte Flächen dürfen jedoch nicht ausschließlich auf ihre Fähigkeit, pflanzliche Nahrungsmittel oder Rohstoffe bereitzustellen, reduziert werden. Vielmehr muss die Gesamtheit der ÖSL betrachtet werden: Klein- oder Gemeinschaftsgärten sind beispielsweise für die Stadtbevölkerung wichtige Naherholungs- und soziale Begegnungsstätten, haben regulierenden Einfluss auf das lokale Klima und die Luftqualität, mindern Starkregenereignisse und bieten Lebensräume für Pflanzen und Tiere (Camps-Calvetet al. 2016,Russoet al. 2017).

Um das ÖSL-Konzept in stadt- und regionalplanerischen Entscheidungen integrieren zu können, ist es hilfreich, wenn die ÖSL mit belastbaren Indikatoren erfasst werden können. Indikatoren sind messbare, quantifizierbare Metriken oder Ersatzgrößen, die auf überprüfbaren Daten und Informationen basieren und die Informationen aus einem abzubildenden Themenbereich widerspiegeln, zusammenfassen und synthetisieren (Barkmann2004, Haaseet al. 2014, Heink&Kowarik2010).

Für die ÖSL-Indikatoren werden diverse formale und inhaltliche Anforderungen gestellt, die je nach Forschungsfokus sehr spezifisch sein können. Zusammengefasst sollen die Indikatoren quantifizierbar, skalierbar, zeitlich und räumlich explizit sein und sich für die urbane Maßstabsebene eignen (Grunewaldet al. 2016b, van Oudenhovenet al. 2012). Im Idealfall sollen diese Indikatoren auf verständliche Art und Weise die individuellen städtischen Landbedeckungskombinationen, die ökosystemaren Eigenschaften und Funktionen vor Ort sowie die sozio-demografischen, kulturellen, wirtschaftlichen und politischen Aspekte einbeziehen (Haaseet al. 2014,Maeset al. 2016). Zudem sollten sie aussagekräftige Informationen über die gewählten ÖSL-Perspektiven (zum Beispiel ÖSL-Angebot, ÖSL-Nachfrage) liefern und dynamische Landnutzungsveränderungen erkennen können (Egohet al. 2012,Haaseet al. 2014).

Bislang verhindert die Komplexität urbaner Ökosysteme die Berücksichtigung aller Einflussfaktoren, die zur Erfassung und Quantifizierung einer urbanen ÖSL notwendig wären. Häufig werden aus Vereinfachungs- oder Kommunikationsgründen sogenannte Proxy-Indikatoren verwendet, die Eigenschaften oder Funktionen eines Ökosystems abbilden (Van Oudenhovenet al. 2012).Diese Indikatoren beschreiben stellvertretend ÖSL, bilden jedoch keine Informationen über die eigentliche Leistung oder gar den Nutzen für den Menschen ab.Die Unterschiede zwischen Ökosystemeigenschaften, Ökosystemfunktion und ÖSL sowie deren Wechselbeziehungen werden im weit verbreiteten ÖSL-Kaskadensystem-Modell vonHaines-Young & Potschin (2010) deutlich (Abb. 2).

Für diesen Beitrag wurde eine systematische Literaturüberprüfung durchgeführt, die aufzeigt, welche urbanen ÖSL in Europa in der aktuellen Forschung untersucht werden. Aus den häufig genannten ÖSL lassen sich Forschungsschwerpunkte erkennen, die mit Beispielen untersetzt dargestellt werden. Aus Platzgründen werden exemplarisch die Indikatoren der ÖSL Regulierung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit, inklusive Luftaustausch und Verdunstung (= lokale Klimaregulation, CICES Code 2.2.6.2) bezüglich ihrer Aussagekraft näher betrachtet. Aus den Ergebnissen der Literaturüberprüfung werden Empfehlungen für zukünftige urbane ÖSL-Forschungsaktivitäten zusammengefasst.

3 Methodisches Vorgehen

Die systematische Literaturrecherche erfolgte nach dem PRISMA-Statement (Moheret al. 2009), das in adaptierter Form bereits in der ÖSL-Forschung getestet wurde (Garcia Rodrigueset al. 2017, Sieberet al. 2018). Mithilfe der wissenschaftlichen Literaturdatenbank Scopus wurden begutachtete, englischsprachige Artikel gesucht, deren Veröffentlichungsjahr zwischen Januar 2010 und Februar 2019 liegt und die sich mit dem Thema urbane ÖSL in Europa auseinandersetzen. Die Artikel wurden anhand von Schlüsselwörtern ([„Ecosystem service“ OR „Natural benefit“ OR „Environmental good“] AND [„Urban” OR „City”] AND [„Mapping“ OR „Spatial“ OR „valuation“ OR „Indicator“]) ermittelt. Weitere 46 Artikel wurden auf Empfehlung von Fachkollegen und Fachkolleginnen in die Ergebnisdatenbank integriert. Dadurch wurden 1047 wissenschaftliche Artikel identifiziert, die in einem weiteren Schritt überprüft und nach folgenden festgelegten Ein- und Ausschlusskriterien auf 177 Artikel reduziert wurden (siehe Tab. A1 unter Webcode NuL2231 ):

(i) Das ÖSL-Konzept ist integraler Bestandteil des Artikels,

(ii) der urbane Raum steht im Fokus und

(iii) der Artikel beschreibt eine Fallstudienregion in Europa.

Die in den Artikeln beschriebenen ÖSL wurden nach CICES 5.1 auf ÖSL-Klassen-Ebene sortiert. In CICES 5.1 sind Zuweisungen zu äquivalenten ÖSL-Bezeichnungen aus CICES 4.3 sowie aus dem Millennium Ecosystem Assessment (MA) (2005) und TEEB (2010) vorhanden, die in der Recherche genutzt wurden. Die Indikatoren wurden nach der Vorgehensweise vonOudenhovenet al.(2012)in das ÖSL-Kaskadensystem-Modell eingeordnet. So kann untersucht werden, ob die Indikatoren Ökosystemeigenschaften, Ökosystemfunktionen oder ÖSL beschreiben.

Auf der CICES-Sektionen-Ebene werden Regulierungs- und Erhaltungsleistungen in 91 Artikeln, Versorgungsleistungen in 50 Artikeln, kulturelle Leistungen in 81 Artikeln sowie abiotische Leistungen in 29 Artikeln genannt. Dabei betrachten 112 Artikel mehrere ÖSL aus verschiedenen ÖSL-Sektionen. Eine Häufigkeitsverteilung ist in Abb. 3 dargestellt. Nur etwa die Hälfte der 177 ausgewählten Artikel verwenden Indikatoren in ihren Untersuchungen. Diese 90 Artikel beschreiben zusammengefasst 453 unterschiedliche Indikatoren. Die ÖSL „lokale Klimaregulation“ wird in 24 Artikeln mithilfe von insgesamt 33 unterschiedlichen Indikatoren untersucht (siehe Tab. A 2 bis Tab. A 4 unter Webcode NuL2231 ).

4 Analyse vorhandener Forschungsaktivitäten

Die urbanen ÖSL werden in Europa in verschiedenen Untersuchungsgebieten erfasst und bewertet. Insgesamt werden in den Artikeln 118 verschiedene Fallstudiengebiete (Städte, Stadtregionen) genannt, die in 23 europäischen Ländern liegen (Abb. 4). Berlin ist das am häufigsten untersuchte Gebiet (14 Artikel), gefolgt von Barcelona (10) und Leipzig (9). Die Länderauswertung zeigt, dass bislang vergleichsweise wenige veröffentlichte Forschungsergebnisse aus Südosteuropa vorliegen. Durch eine gezielte Suche nach wissenschaftlichen Artikeln können zwar entsprechende Publikationen aus zum Beispiel Bulgarien (Koulovet al. 2017, Nedkovet al. 2017) identifiziert werden – intensive Forschungsaktivitäten wie in Deutschland oder Großbritannien finden sich jedoch noch nicht.

Wie bereits in anderen Übersichtsstudien (zum BeispielHansen & Pauleit2014, Puligheet al. 2016) beschrieben, werden im urbanen Kontext vor allem ÖSL betrachtet, die

– in einem klimabezogenen Kontext stehen,

– Umweltverschmutzungen und deren, zum Beispiel, gesundheitliche Folgen abschwächen,

– eng mit der Bewertung der urbanen Biodiversität verbunden sind und

– sich nicht transportieren oder durch technische Maßnahmen ersetzen lassen.

Zu diesen Themenbereichen werden im Folgenden wichtige ÖSL exemplarisch dargestellt.

4.1 Klimabezogener Kontext

Höhere Lufttemperaturen und Starkregenereignisse führen in Städten zunehmend zu gesundheitlichen und wirtschaftlichen Problemen (EEA 2017). Besonders Hitzewellen, die durch städtische Wärmeinseleffekte verstärkt werden, beeinträchtigen die Gesundheit der Stadtbevölkerung (Depietriet al. 2013). Die ÖSL „lokale Klimaregulation“ (CICES 2.2.6.2) rückt angesichts dieser Problematiken immer stärker in den Forschungsfokus. Vegetationsreiche Grünflächen beeinflussen die lokalen klimatischen Bedingungen und spenden Schatten, wodurch sich die Lebensqualität der Stadtbevölkerung erhöhen kann(Bastianet al. 2013). Die Erfassung dieser ÖSL ist jedoch nicht einfach, da das lokale Klima durch die komplexen klimatischen Vorgänge und standörtlichen Faktoren und Besonderheiten einer Stadt geprägt wird.

In den untersuchten Artikeln wird die ÖSL mit zum Teil sehr unterschiedlichen Indikatoren erfasst und kommuniziert. Fast die Hälfte der identifizierten Indikatoren beschreiben Eigenschaften des untersuchten urbanen Ökosystems: Die ÖSL wird zum Beispiel anhand von Temperaturmustern(Kremeret al. 2018)oder durch Vegetationsmerkmale (Neuenschwanderet al. 2014) abgeleitet. Es werden gehäuft zwei Indikatoren verwendet, die stellvertretend Ökosystemfunktionen beschreiben: 1) Oberflächen-Emissivitäts-Index als Proxy für städtische Wärmebelastungen, 2) f-Evapotranspiration-Index zu standardisierten Verdunstungsraten für (urbane) Landnutzungstypen und damit verbundene Kühlungseffekte bodennaher Luftschichten (vergleicheSchwarzet al. 2011, Szumacher & Pabjanek2017). Diese Indikatoren liefern noch keine Informationen über die eigentliche ÖSL oder den Nutzen für den Menschen. Eine Quantifizierung der ÖSL kann beispielsweise mittels der durch Vegetation entstandenen Temperaturabnahmen ausgedrückt werden (Kainet al. 2016). Zu den ÖSL-Indikatoren zählen auch solche, die Informationen über den Bedarf oder die Nachfrage nach lokaler Klimaregulation liefern. In den Artikeln wird hierfür beispielsweise das Ausmaß der Vulnerabilität der Stadtbevölkerung bei Hitze ermittelt (Depietriet al. 2013). Eine Bewertung der ÖSL beruht bislang nur selten auf den Ergebnissen einer physikalisch basierten Modellierung, die wie beiMosset al. (2019) die Einflüsse der Vegetation und Stadtstrukturen auf das lokale Klima berücksichtigt.

Mit dem Klimawandel und der damit verbundenen Zunahme an extremen Wettereignissen rückt auch die globale Klimaregulation (ÖSL-Klasse „Regulierung der chemischen Zusammensetzung von Atmosphäre und Ozeanen“, CICES 2.2.6.1) in den urbanen ÖSL-Forschungsfokus. Diese ÖSL umfasst insbesondere die Regulierung, Speicherung und Sequestrierung von Treibhausgasemissionen (vor allem CO₂) (EK 2016). Kohlenstoffsequestrierung und -speicherung finden in der lebenden ober- und unterirdischen Biomasse und der organischen Bodensubstanz, einschließlich urbaner Vegetation und Böden, statt (Davieset al. 2011, Mexiaet al. 2018, Nikodinoskaet al. 2018). Diese Ökosystemfunktionen werden intensiv beleuchtet und mit entsprechenden Indikatoren bewertet (Baróet al. 2014,2017, Holtet al. 2015). Eine Bewertung der ÖSL, welche zum Beispiel durch die jährliche Veränderungen von atmosphärischen Emissionskonzentrationen ausgedrückt werden kann (van Oudenhovenet al. 2012), findet in den untersuchten Artikeln nicht statt.

Die ÖSL „Erhalt des Wasserhaushalts und des Abflussregimes (inkl. Hochwasser-, Küstenschutz)“ (CICES 2.2.1.3) wird bei der Vermeidung von Überschwemmungsereignissen in Städten thematisiert. Diese ÖSL kann durch eine Verlangsamung des oberirdischen Wasserabflusses oder durch Wasserrückhalt ausgedrückt werden (TEEB DE 2016). Es werden gehäuft Indikatoren verwendet, die Informationen über den Nutzen für den Menschen vermitteln, zum Beispiel solche Indikatoren, welche Aussagen zur Regulierung des Wasserdurchflusses und der Abflussminderung (Holtet al. 2015, Liqueteet al. 2016), zur Reduzierung der Wassermengen in die städtischen Entwässerungssysteme (Aevermann & Schmude2015) sowie zum Hochwasserschutz durch unversiegelte, naturnahe Böden und vegetationsreiche Bodenbedeckung (Morelet al. 2015) ermöglichen.

4.2 Abschwächung von Umweltverschmutzungen und deren Folgen

Städtische Ökosysteme können Umweltverschmutzungen und deren Folgen reduzieren, wenn ausreichend Grünflächen zur Regulierung und Erhaltung der Luft-, Boden- und Wasserqualität vorhanden sind. Besonders ausführlich wird der Fokus auf die Regulierung der urbanen Luftqualität („Filtration/Festlegung/Speicherung/Akkumulation durch lebende Systeme“, CICES 2.1.1.1) gerichtet. Diese ÖSL wird primär durch drei Arten von Informationen ausgedrückt, die sich gut in das Schema von ÖSL-Angebot, ÖSL-Nachfrage und ÖSL-Fluss einteilen lassen (Burkhard & Maes2017): Die trockene Depositionsgeschwindigkeit von Schadstoffen ist eine Maßzahl, die als Proxy-Indikator für die Ermittlung des ÖSL-Angebots verwendet wird (Baróet al.2014,2016,2017, Maeset al. 2016). Anhand der Exposition der Bevölkerung gegenüber Schadstoffkonzentrationen, die über den in geltenden Rechtsvorschriften festgelegten Grenzwerten liegen, werden Informationen über die ÖSL-Nachfrage ermittelt (Baróet al. 2016). Die Menge der durch die Vegetation entfernten Luftschadstoffe, die als Produkt der trockenen Depositionsgeschwindigkeit durch die Vegetation und die Schadstoffkonzentration geschätzt wird, bilden den ÖSL-Fluss ab (Depietriet al. 2016).

4.3 Erhaltung der Biodiversität

Die ÖSL „Erhaltung von Aufzuchtpopulationen und -habitaten (inkl. Genpoolschutz)“ (CICES 2.2.2.3) ist eng mit der Erhaltung der Biodiversität verbunden. Unter CICES 5.1 wird die ÖSL durch das Vorhandensein ökologischer Bedingungen (normalerweise Lebensräume), die zur Erhaltung der Populationen wildwachsender Pflanzen und wildlebender Tiere erforderlich sind, thematisiert. Diese Pflanzen und Tiere, die in diesen Habitaten einen Lebensraum finden, können wiederum für den Menschen nützlich sein und stellen die eigentliche ÖSL dar (Haines-Young & Potschin2018). Viele Städte weisen dann eine relativ hohe Biodiversität auf, wenn durch eine heterogene Stadtstruktur unterschiedliche Lebensräume für Pflanzen und Tiere angeboten werden (Gómez-Baggethun & Barton2013). Umgekehrt verfügen stark verdichtete Städte mit wenigen qualitativ hochwertigen Frei- und Grünflächen in der Regel nur über eine kleine Anzahl an geeigneten Habitaten (Neuenschwanderet al. 2014).Inwiefern die Zusammensetzung und die räumliche Verteilung von städtischen Grünflächen das Vorkommen von Arten beeinflussen, ist Gegenstand in einigen der untersuchten Artikel (Breusteet al. 2013, Houet al. 2015). Für die Bewertung dieser ÖSL werden insbesondere Proxy-Indikatoren verwendet, welche die Eigenschaften des Ökosystems beschreiben und beispielsweise Informationen zur Fragmentierung liefern (Holtet al. 2015,Stürck & Verburg2017).

4.4 Transportierbarkeit und Ersetzbarkeit

Die oben angesprochenen regulierenden und erhaltenden ÖSL (beispielsweise „lokale Klimaregulation“) lassen sich nur in einem sehr kleinen Maße durch technische Maßnahmen (zum Beispiel Klimaanlagen) ersetzen oder gar über größere Entfernungen transportieren. Die Notwendigkeit, dass diese ÖSL in situ im urbanen Ökosystem bereitgestellt werden müssen, um hier die Nachfrage durch die Bevölkerung zu decken, ist vermutlich ein Grund für die verstärkte Betrachtung dieser ÖSL (Burkhardet al. 2014).

Auch kulturelle ÖSL lassen sich nur schwer ersetzen oder transportierten. Hierzu zählen die am häufigsten erforschten kulturellen ÖSL „Merkmale lebender Systeme, die Aktivitäten ermöglichen, die durch aktive, passive oder alle Sinne erfassende Interaktionen Gesundheit, Erholung oder Genuss fördern“ (CICES 3.1.1.2, 3.1.1.1). Auch hier ist die Bereitstellung der ÖSL eng mit der GI verbunden, die die Stadtbevölkerung für aktive oder passive naturgebundene Freizeit- und Erholungsaktivitäten nutzen können. Die untersuchten Artikel beschäftigten sich zusammengefasst mit der Beziehung zwischen den strukturellen Merkmalen von Grünflächen und den Anforderungen und präferierten Aktivitäten der Stadtbewohnerinnen und -bewohner sowie Besucherinnen und -besucher. Gehäuft werden hierfür die individuellen Wahrnehmungen und Präferenzen von befragten Personen abgefragt (La Rosaet al. 2018, Riecherset al. 2018,2019). Die ÖSL wird oft durch die Quantifizierung von Ökosystemeigenschaften abgeleitet. Die Indikatoren beschreiben beispielsweise die Größe oder Verteilung der urbanen Grünflächen (Massoniet al. 2018, Quatriniet al. 2019). Verstärkt wird hierbei die Erreichbarkeit von städtischen Grünflächen analysiert (Grunewaldet al. 2017,Kolcsár & Szilassi2018).

5 Empfehlungen für zukünftige Forschungsaktivitäten

Urbane Ökosysteme stellen verschiedene ÖSL bereit, die für die Gesundheit und Lebensqualität der Stadtbevölkerung von Bedeutung sind. Die Erfassung, Bewertung und räumliche Darstellung der ÖSL im urbanen Raum nimmt eine wichtige Rolle ein, die die Multifunktionalität von GI aufzeigt (Artmannet al. 2017).

Die einzigartigen ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Merkmale einer Stadt erschweren die Übertragbarkeit von Ergebnissen aus bisherigen urbanen ÖSL-Studien. Unterschiedliche Herangehensweisen, Maßstabsebenen und unzureichend beschriebene Indikatoren limitieren die Vergleichbarkeit zwischen den Forschungsergebnissen zusätzlich. Unter den untersuchten Artikeln befinden sich nur 35 Artikel, die Vergleiche durch die Untersuchung mehrerer Fallstudienregionen durchführen.Kremeret al. (2016) betonen, dass bei der urbanen ÖSL-Forschung Vergleiche zwischen Städten jedoch besonders notwendig sind, um

– die zentralen Triebkräfte von urbanen Ökosystemfunktionen und ÖSL erkennen zu können,

– die Auswirkungen verschiedener städtischer Landbedeckungskombinationen auf die Bereitstellung urbaner ÖSL verstehen zu können,

– das Wissen über städtische ÖSL-Nachfrage, die sich durch veränderte soziale Anforderungen, Bedürfnisse oder kulturelle Hintergründe ändert, fördern zu können und

– um geeignete nationale und internationale Bewertungsmaßstäbe für städtische ÖSL festlegen zu können.

Die Arbeitsgruppe MAES schlägt für einheitliche, nachvollziehbare und übertragbare urbane ÖSL-Forschungen standardisierte Herangehensweisen vor. Diese Vorschläge wurden im EU-Projekt EnRoute (Enhancing Resilience of urban ecosystems through green infrastructure) auf ihre Umsetzbarkeit getestet (Maeset al. 2019,Zulianet al. 2018). Aus den Empfehlungen von MAES, den Verbesserungsvorschlägen von EnRoute sowie aus den Ergebnissen der Literaturstudie lassen sich folgende Empfehlungen für zukünftige Forschungsaktivitäten zusammenfassen:

1) Verwendung einheitlicher urbaner räumlicher Skalenebenen,

2) Identifikation der urbanen Grünen Infrastruktur,

3) klare Beschreibungen der eingesetzten Indikatoren.

5.1 Verwendung einheitlicher urbaner räumlicher Skalenebenen

Zur Klassifikation der urbanen ÖSL empfehlenMaeset al.(2016) die Berücksichtigung der urbanen Skalenebenen aus dem EUROSTAT-Handbuch „Methodological manual on territorial typologies“ (EUROSTAT 2019). Mit diesen definierten Skalenebenen steht ein EU-weites System für die Beschreibung urbaner Räume zur Verfügung, das eine konsistente Bewertung der urbanen Ökosysteme ermöglicht. Zudem werden diese Skalenebenen bereits für eine kohärente Datensammlung innerhalb der EU genutzt. Mindestens drei urbane Skalenebenen können nach administrativen Grenzen und auf Basis eines Bevölkerungsdichte-Rasters (1 km × 1 km) gezogen werden (Abb. 5):

Regionale Skala: Gebildet nach der europäischen Systematik der Gebietseinheiten für die Statistik (NUTS).

Metropolregionale Skala: Funktionales Stadtgebiet (functional urban area – FUA), das eine Stadt mit ihrer Pendlerzone abdeckt. Bei dieser Skalenebene ist ein städtisches Zentrum (räumliches Konzept, das auf Rasterzellen mit hoher Bevölkerungsdichte basiert) Voraussetzung.

Städtische Skala: Dicht besiedeltes Gebiet und Kerngebiet der FUA (mindestens 50 % der Bevölkerung leben in einem oder mehreren städtischen Zentren).

Zu erwähnen ist, dass weitere Unterteilungen (zum Beispiel nach Stadtteilen) denkbar sind und je nach Möglichkeit betrachtet werden sollen. Aufgrund der individuellen Stadtstrukturen kann sich die Bereitstellung der ÖSL über sehr kurze Distanzen hinweg stark ändern und sich auch über die Grenzen der Skalenebenen erstrecken. Die Verwendung von entsprechend detaillierten Daten wird daher empfohlen (Zulianet al. 2018).

5.2 Identifikation der Grünen Infrastruktur

In einer Stadt wird mit der GI das multifunktionale Grünraumnetzwerk hervorgehoben, das im besonderen Maße ÖSL bereitstellt und für die städtische Biodiversität von zentraler Bedeutung ist. Die Verbesserung und der Ausbau der GI kann für eine Stadt die Schlüsselstrategie für ein nachhaltigeres, gesünderes und lebenswerteres Lebensumfeld darstellen (EK 2013). Die Erfassung der GI liefert ein umfassendes Bild über die Verteilung der heterogenen Grünräume und stellt für Entscheidungsträger bereits eine wichtige Informationsquelle dar (Maeset al. 2019). Je nach vorhandener Datenlage ist jedoch eine strukturierte und nachvollziehbare Bestimmung der GI mit Umsetzungsproblemen verbunden (Zulianet al. 2018).

Die Arbeitsgruppe MAES beschreibt als Lösung Klassifizierungsansätze, die zur Bestimmung genutzt werden können. Es kann sowohl eine strukturelle Klassifizierung (zum Beispiel nach Landbedeckungsarten oder Vegetationsmerkmalen) und/oder eine funktionale Klassifizierung (zum Beispiel nach Landnutzungstypen, räumlichen Strukturen) erfolgen (Maeset al. 2016). Hierfür können bekannte Datensätze (zum Beispiel CORINE Land Cover, ATKIS Basis DLM) oder Informationen aus Fernerkundungsdaten herangezogen werden (Maeset al. 2019).

5.3 Klare Beschreibungen der eingesetzten Indikatoren

Bei der Untersuchung der Indikatoren der ÖSL „lokale Klimaregulation“ wird deutlich, dass die Aussagekraft der eingesetzten Indikatoren von unterschiedlicher Qualität ist. Bei näherer Betrachtung zeigt sich außerdem, dass die meisten Indikatoren die ÖSL stellvertretend beschreiben und quantifizieren (Proxy-Indikatoren). Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass die Erfassung und räumliche Darstellung der ÖSL „lokale Klimaregulation“ in urbanen Ökosystemen noch wenig erforscht ist. Ähnliche Ergebnisse werden auch in einer Literaturstudie über die kulturellen ÖSL vonLa Rosaet al. (2016) erörtert.

Die zunehmende Verstädterung und Urbanisierung erfordert dringend die Weiterentwicklung von Indikatoren, die die Rolle des urbanen Ökosystems für die Stadtbevölkerung hervorheben und Entscheidungsträger überzeugen können. Damit die Ergebnisse dauerhafte Wirkung erzielen, sollte der gewählte Indikator auf die wissenschaftliche Qualität und Aussagekraft geprüft und hinterfragt werden. Zukünftige Forschungsaktivitäten können bei der Nutzung und Weiterentwicklung von Indikatoren wichtige Beiträge leisten, indem sie nicht nur ausführliche Beschreibungen, sondern auch Angaben über die verwendeten räumlichen Skalenebenen, Bewertungsmaßstäbe und Ergebnisinterpretationen bereitstellen. Für die strukturierten Beschreibungen ist die Verwendung bereits existierender Vorlagen für Indikatorenkennblätter (Grunewaldet al. 2016a,La Notteet al. 2017, Podschunet al. 2018), „Blueprints“ (Crossmanet al. 2013, Seppeltet al. 2012) oder ÖSL-Steckbriefe aus den diversen MAES-Berichten hilfreich.

6 Fazit

Urbane Ökosysteme stellen oft auf vergleichsweise kleinen Flächen eine Vielzahl von ÖSL bereit, die aufgrund der hohen Bevölkerungsdichten in urbanen Räumen in der Regel einer extrem hohen Nachfrage unterliegen. Für die langfristige Erhaltung und den Schutz dieser ÖSL müssen entsprechende Erfassungen und Bewertungen verständlich und nachvollziehbar dargestellt werden.

Dank

Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen des Forschungsprojektes ÖSKKIP (Ökosystemleistungen von Stadtregionen – Kartieren, Kommunizieren und Integrieren in die Planung zum Schutz der biologischen Vielfalt im Klimawandel) durchgeführt, das mit Mitteln des Bundesministeriums für Forschung und Bildung (BMBF) gefördert wird (Förderkennzeichen: FKZ 01LC1604B).

Literatur

Aus Umfangsgründen steht das ausführliche Literaturverzeichnis unter Webcode NuL2231 zur Verfügung.

Kontakt

Claudia Dworczyk ist seit 2016 wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Physische Geographie und Landschaftsökologie der Leibniz Universität Hannover und bearbeitet Forschungsprojekte zum Thema Ökosystemleistungen. Studium der Kulturgeographie (B.A.) in Erlangen-Nürnberg und Umweltgeographie und -management (M. Sc.) in Kiel. Promoviert derzeit zum Thema urbane Ökosystemleistungen.

> dworczyk@phygeo.uni-hannover.de

Prof. Dr. Benjamin Burkhard ist seit 2016 Professor für Physische Geographie und Leiter des Instituts für Physische Geographie und Landschaftsökologie an der Leibniz Universität Hannover (LUH). Studium der Geographie, Kartographie, Geoinformatik und Skandinavistik an der Humboldt-Universität Berlin (bis 2000). 2004 Promotion in Ökologie an der Christian-Albrechts-Universität Kiel über Rentierwirtschaft in Nordfinnland, dort 2012 auch Habilitation in Geographie über Dynamik und Resilienz von Mensch-Umwelt-Systemen. Derzeitige Schwerpunkte in Forschung und Lehre sind neben Landschaftsökologie die Erfassung und Bewertung von Ökosystemleistungen und Anwendungen im nationalen und internationalen Umweltmanagement.

> bburkhard@phygeo.uni-hannover.de