Zwergsträucher breiten sich auf den Almen immer weiter aus und beeinflussen dadurch ihre direkte Umgebung. Die Zwergstraucharten Vaccinium vitis-idaea, Vaccinium myrtillus und Juniperus communis versauern die Almböden zunehmend. Ziel dieser Arbeit ist es, Methoden zu entwickeln, mit welchen die Biomasse dieser Sträucher direkt im Feld abgeschätzt werden kann. Die Pflanzen wurden geerntet, anschließend wurde der mittlere Stammdurchmesser erfasst und mit den überirdischen Kompartimenten (Blätter, grüne und holzige Stämmchen) in ein allometrisches Verhältnis gesetzt, also Eichkurven erstellt.
Der Begriff einer Alm in Tirol wird in der Gesellschaft mit grünen, fruchtbaren Bergwiesen und vielen Weidetieren assoziiert. Bei näherer Betrachtung fällt jedoch auf, dass sehr große Bereiche auf unseren Almen nicht mehr bewirtschaftet werden. Dieser Trend ist erst im letzten halben Jahrhundert entstanden. Alpine Landwirtschaft gibt es seit dem Neolithikum; zwischen 5500 und 4000 v. Chr. wurden erste Almen vom Menschen zwecks Viehzucht genutzt.
Almen sind meist an oder auch über der Waldgrenze zu finden – viele von ihnen sind durch Waldrodungen entstanden. Die größten Auswirkungen der Landwirtschaft auf den Alpenraum sind erst seit dem Mittelalter beobachtbar. Die Bevölkerung wuchs in dieser Zeit massiv an, weshalb nicht nur in Tallagen, sondern auch in den montanen und hochmontanen Gebieten Siedlungen gegründet wurden. Somit entwickelten sich viele Bauernhöfe, durch welche die Landwirte die ihnen umgebene Fläche bewirtschafteten. Der Wald wurde durch Rodungen zu diesen Zwecken auf seinen natürlichen Flächen verdrängt.
Im 19. und 20. Jahrhundert breiteten sich aufgrund der beginnenden und zunehmenden Industrialisierung neue Berufszweige aus, weshalb die Landwirtschaft zunehmend unattraktiver wurde. Landwirte mussten sich zunehmend gegen den wachsenden, globalen Markt durchsetzen, wobei die Berglandwirtschaft kaum oder nicht mehr rentabel und viele ungünstig gelegenen Landwirtschaftsflächen aufgegeben wurden. Um die Agrikultur dennoch betreiben zu können, konzentrierten sich diese auf die günstigeren Lagen im Tal.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Sukzession
1.1.1 Ursachen der Sukzession
1.1.2 Wirkung der Sukzession und weitere wachstumsverändernde Parameter
1.1.3 Veränderung der Waldgrenze durch Sukzession
1.2 Pflanzenpyhsiologische Vorgänge
1.3 Zielsetzung und Hypothesen
2 Untersuchungsgebiet
2.1 Geografische Lage
2.2 Geologie
2.3 Klima
2.4 Besiedlungs- und Nutzungsgeschichte
2.5 Vegetation
2.5.1 Mähwiese
2.5.2 Weide
2.5.3 Brache
2.5.4 Feuchtwiesen und Moore
3 Material und Methoden
3.1 Untersuchte Zwergstraucharten
3.1.1 Vaccinium vitis-idaea
3.1.2 Vaccinium myrtillus
3.1.3 Juniperus communis
3.2 Methoden
3.2.1 Messungen im Feld
3.2.2 Messungen im Labor
4 Ergebnisse
4.1 Vaccinium myrtillus
4.1.1 Allometrischer Zusammenhang zwischen Stämmchendurchmessern und Biomassekompartimenten
4.1.2 Gesamtbiomasse und Biomasse einzelner Kompartimente pro Individuum
4.1.3 Korrelation: Fläche der Individuen zur Masse der einzelnen Pflanzenteile
4.1.4 Korrelation: Volumen der Individuen zur Masse der einzelnen Pflanzenteile
4.2 Vaccinium vitis-idaea
4.2.1 Allometrischer Zusammenhang zwischen Stämmchendurchmessern und Biomassekompartimenten
4.2.2 Gesamtbiomasse und Biomasse einzelner Kompartimente pro Individuum
4.2.3 Korrelation: Fläche der Individuen zur Masse der einzelnen Pflanzenteile
4.2.4 Korrelation: Volumen der Individuen zur Masse der einzelnen Pflanzenteile
4.3 Juniperus communis
5 Diskussion
5.1 Methoden zur Erstellung von allometrischen Funktionen
5.2 Biomasseverteilung bei Zwergsträuchern und deren Wachstumsbedingungen
5.3 Auswirkungen des Vorhandenseins von Zwergsträuchern auf deren direkte Umgebung
5.4 Ausblick
6 Fachdidaktischer Teil
6.1 Vorüberlegungen
6.2 Lernen an außerschulischen Lernorten
6.3 Lehrplanbezug und BNE
6.4 Unterrichtsplanung
6.4.1 Ausformulierung des Plans
6.4.2 Stundenbild 1 – theoretische Vorarbeit in der Schule
6.4.3 Stundenbild 2 – Exkursion ins Feld
6.4.4 Stundenbild 3 – Nachbearbeitung der Exkursion
6.4.5 Protokoll für das gesamte Modul und Arbeitsblätter
6.4.6 Arbeitsblätter
Zielsetzung & Themen
Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist die Entwicklung valider allometrischer Funktionen, um die Biomasse der Zwergstraucharten Vaccinium myrtillus, Vaccinium vitis-idaea und Juniperus communis effizient im Feld anhand einfacher Messgrößen wie Stammdurchmesser, Fläche oder Volumen abzuschätzen. Die Forschungsfragen zielen dabei auf die Etablierung zuverlässiger Eichkurven ab, um die Biomasse einzelner Pflanzenkomponenten sowie die Gesamtbiomasse direkt bestimmen zu können.
- Entwicklung allometrischer Funktionen für drei alpine Zwergstraucharten.
- Untersuchung von Zusammenhängen zwischen Stammdurchmesser, Fläche, Volumen und der Biomasse der Pflanzenkomponenten.
- Erhebung der Abhängigkeit des Strauchwachstums von Standortbedingungen und Nährstoffverfügbarkeit.
- Verifizierung der Eignung der erhobenen Funktionen zur Feldbestimmung.
- Didaktische Aufbereitung der Methodik für ein schulisches Projektmodul („Lernen am außerschulischen Lernort“).
Auszug aus dem Buch
1.1.1 Ursachen der Sukzession
Bezüglich der treibenden Faktoren für die sekundäre Sukzession unterscheiden LÜSCHER et al. (2001) endogene, exogene und neogene Faktoren. Endogene Faktoren sind jene, welche nicht verändert werden können und bereits am Standort vorhanden sind, beispielsweise die Hangneigung, die Exposition, die Höhenlage oder die Sonneneinstrahlung. Endogene Kräfte wirken immer „von innen“ auf ein Objekt ein, wohingegen exogene Kräfte dieses Objekt „von außen“ modifizieren (AHNERT 2015, NEBE 1992). Exogene Faktoren gehen von der umgebenden Vegetation aus. Gibt es beispielsweise in der Nähe der Brache Bäume, welche andere Sträucher an der Ausbreitung hindern, herrscht unter den Individuen ein Konkurrenzdruck, wobei sich die Individuen mit dem stärkeren Durchsetzungsvermögen bzw. den günstigeren Standortbedingungen ausbreiten. Auch muss beachtet werden, dass nicht alle Pflanzen veränderte Standortbedingungen (z.B. mehr Schatten durch hochwachsende Bäume) tolerieren und daher den Standort nicht mehr besiedeln (THOMASIUS 1992). Bei den neogenen Faktoren der Sukzession handelt es sich um jene, welche aufgrund der Verbrachung entstehen wie beispielsweise die Bodenversauerung. Dadurch, dass das Gras und das anfallende Streu nicht mehr abgebaut wird, verwittert dieses, woraufhin C und N im Boden zu- und der Calciumgehalt abnimmt. Dies führt zu einer Absenkung des pH-Wertes im Boden (LÜSCHER 2001, GRYSCHKO und HORLACHER 1997). Somit bildet sich bei den neogenen Faktoren ein Kreislauf, da die Bodenversauerung die Verstrauchung weiter antreibt, welche wiederum den Boden weiter versauern lässt. Andere Säurequellen sind Niederschläge wie Regen oder Schnee, wodurch ebenfalls H3O+-Ionen in den Boden gelangen. Der pH-Wert ist also eine variable Größe, welche sich je nach Bodenzusammensetzung, Sommer- oder Wintersaison sowie den Witterungsbedingungen ändert (ZEHETNER 2014).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt den landschaftlichen Wandel durch die Auflassung alpiner Landwirtschaft sowie die daraus einsetzende sekundäre Sukzession im Alpenraum.
2 Untersuchungsgebiet: Stellt die Kaserstattalm im Tiroler Stubaital als Untersuchungsraum unter Berücksichtigung von Geografie, Geologie, Klima und Vegetationsformen vor.
3 Material und Methoden: Erläutert die Auswahl der Zwergstraucharten sowie die angewandten Feld- und Labormethoden zur Bestimmung der allometrischen Zusammenhänge.
4 Ergebnisse: Präsentiert die erhobenen Daten und Korrelationen zwischen morphologischen Merkmalen und der Biomasse der einzelnen Arten Vaccinium myrtillus, Vaccinium vitis-idaea und Juniperus communis.
5 Diskussion: Reflektiert die methodische Vorgehensweise und diskutiert die Einflüsse von Standortparametern auf das Pflanzenwachstum und die Biomasseverteilung.
6 Fachdidaktischer Teil: Überträgt die wissenschaftliche Forschungsarbeit in ein strukturiertes Unterrichtskonzept für die AHS-Oberstufe im Rahmen forschenden Lernens.
Schlüsselwörter
Zwergsträucher, Sukzession, Biomasse, Allometrie, Stammdurchmesser, Vaccinium myrtillus, Vaccinium vitis-idaea, Juniperus communis, alpine Landwirtschaft, Bodenversauerung, Forschungsbasiertes Lernen, Unterrichtsplanung, Stubaital, Pflanzenmerkmale, Feldforschung
Häufig gestellte Fragen
Was ist das grundlegende Thema dieser Arbeit?
Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Bestimmung wichtiger Pflanzenmerkmale bei Zwergsträuchern im alpinen Raum, um eine Methode zur direkten Biomasseabschätzung im Feld zu entwickeln.
Welche Straucharten stehen im Fokus der Untersuchung?
Untersucht werden Vaccinium myrtillus (Heidelbeere), Vaccinium vitis-idaea (Preiselbeere) und Juniperus communis (Wacholder).
Was ist das primäre Ziel der Studie?
Ziel ist die Ermittlung allometrischer Funktionen, die es ermöglichen, die Biomasse von Zwergsträuchern anhand einfacher Feldmessungen wie Stammdurchmesser, Fläche oder Volumen zuverlässig zu bestimmen.
Welche wissenschaftlichen Methoden wurden verwendet?
Es wurde eine Kombination aus Felderhebungen, Biomasseernte und anschließenden Laboruntersuchungen (Trocknung und Analyse der Allometrie) durchgeführt, um Eichkurven zu erstellen.
Was wird im fachdidaktischen Teil behandelt?
Der fachdidaktische Teil überträgt das Forschungsprojekt in ein sechsstündiges Unterrichtsmodul für die AHS-Oberstufe, das auf forschendem Lernen an außerschulischen Lernorten basiert.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit?
Zentrale Begriffe sind Allometrie, Sukzession, alpine Landwirtschaft, Biomasse-Eichkurven und Bildung für nachhaltige Entwicklung.
Wie korreliert der Stammdurchmesser mit der Biomasse?
Die Ergebnisse zeigen meist proportional gute lineare oder polynomische Zusammenhänge, wobei ein Bestimmtheitsmaß (R²) von nahezu 1 bei den besten Methoden erreicht wurde.
Warum variiert das Strauchwachstum trotz gleicher Art?
Das Wachstum hängt stark von bodenspezifischen Faktoren wie Nährstoffversorgung, pH-Wert und Feuchtigkeit ab, die je nach Standort (Höhengradienten, Bodenart) unterschiedlich ausgeprägt sind.
- Quote paper
- Carmen Hassler (Author), 2022, Bestimmung wichtiger Pflanzenmerkmale (plant traits) für drei Zwergstraucharten entlang von Nutzungsgradienten. Juniperus communis, Vaccinium myrtillus, Vaccinium vitis-idaea, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1289163
