Das "Minimalprogramm 3+2": Eine standardisierte faunistische Inventurmethode zur Indikation der Biodiversität eines Lebensraumes

• Peter Duelli
• Maria Frech
• Martin Obrist
• Peter Wirz, alle Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL, CH-8903 Birmensdorf, Switzerland

POSTER PUBLICATION

Problemstellung

Die Biodiversität in ihrer ganzen Dimension von der genetischen Varianz innerhalb der Arten bis hin zur Vielfalt der Ökosysteme und Landschaften (Konvention von Rio), ist als Ganzes nicht quantifizierbar. Messbar sind Indikatoren oder Korrelate der Biodiversität. Ein gängiger Ansatz ist die Reduktion auf taxonomische Einheiten und systematische Gruppen. So wird die Baumartenzahl als simples Mass für die Biodiversität von Wäldern verwendet, oder die Artenzahlen von Tagfaltern und Heuschrecken als Mass für die Biodiversität eines Magerrasens. Sie stellen gezwungenermassen immer nur einen winzigen Ausschnitt aus dem genetischen Spektrum eines Lebensraumes dar. Eine noch weiter gehende Reduktion der Biodiversität auf einzelne Indikatorarten ist gleichsam eine Quadratur des Zirkels: das Streben nach einer möglichst "einfältigen Vielfalt". Ist demnach die Biodiversität nicht messbar?

Eine Alternative

Ein konzeptionell ganz anderer Ansatz zur Reduktion der zu erfassenden Biodiversität ist die methodische Standardisierung. Die Auswahl geschieht aufgrund der Erfassungsmethoden, nicht durch eine Beschränkung auf einzelne Organismengruppen. Es werden also nicht möglichst alle Arten eines Lebensraumes erfasst, sondern alle Organismen, die mit einer bestimmten Inventurmethode in einer kurzen, definierten Zeitperiode gefangen werden. Die grosse genetische Vielfalt der wirbellosen Tiere prädestiniert sie besser als Korrelat zur Biodiversität als eine ausgesuchte Organismengruppe.

Resultat

Eine Empfehlung: Eine Woche nach Vollblüte des Löwenzahns (Mitte April - Mitte Mai), beginnt die erste fünfwöchige Fangperiode. Nach dreiwöchiger Pause (ca. Mitte Juni) beginnt die zweite fünfwöchige Fangperiode. Die Methode ist zeitlich so robust, dass eine Verschiebung um eine Woche nur einen Artenverlust von 1% ausmacht. Der Auwand reduziert sich weiter, wenn von der ersten Fangperiode nur die drei individuenreichsten Wochenfänge (vollste Gläser), von der zweiten Fangperiode nur die zwei vollsten Gläser verwendet werden. Dies eliminiert zufällige, extrem negative Witterungseinflüsse. Diese 5 Wochenfänge (3+2, daher der Name des Programmes) werden sortiert und bis auf die Art bestimmt. Die Reduktion des Aufwandes im Vergleich zu Saisonfängen ist erheblich (80%), der Verlust des Informationsgehaltes (20-50% der Arten) tragbar. Bei diesem "Minimalprogramm 3+2" ist immer noch mit relativ kleiner Fehlerwahrscheinlichkeit bekannt, welcher prozentuale Anteil der Artenvielfalt erfasst wird. Damit werden die Resultate aus verschiedenen Gegenden, Jahren und Biotoptypen miteinander vergleichbar. Die Methode eignet sich daher sowohl für Simultanvergleiche wie für Sukzessivvergleiche in Langzeituntersuchungen.

Abb %-Anteil

Prozentualer Anteil der Arten, die im Vergleich zu einer 28wöchigen Vollerhebung bei einer gezielten Reduktion des zeitlichen Aufwandes auf 5+5 oder 3+2 Wochen erfasst werden. Spinnen, Laufkäfer und Kurzflüglerkäfer werden mit Bodenfallen gefangen, Blattlausfresser (Schwebfliegen, Marienkäfer und Netzflügler), Wanzen, sowie Bienen und Wespen mit Fensterfallen und Gelbschalen.

(Einige der folgenden Bilder fehlen in dieser Adaptation des Posters...sorry)

Abb. Aufwand

Effekt der systematischen Reduktionen von Fangperiode und Fallenzahl. Der Verlust an Aussagekraft (% Tierarten im Vergleich zur geschätzten Gesamtartenzahl auf 1 ha) ist gezeigt in Abhängigkeit vom Zeitaufwand für alle drei Tiergruppen (ohne Anreise). Das "Minimalprogramm 3+2" erfasst bei Verwendung von 5 Trichterfallen mit einem Arbeitsaufwand von 65 Stunden ca. 70% der Spinnen- und Käferarten, die eine Vollerhebung über 28 Wochen mit einem Aufwand von 332 Stunden registriert. Das entspricht etwa der Hälfte der auf 1 ha hochgerechneten Artenzahl. Mit nur 1 Falle reduziert sich der Aufwand auf 13 Stunden, doch werden dabei nur etwa ein Viertel der Arten gefunden.

Abb. Halbtrockenrasen-Normfunktion für Spinnen.

Aus verschiedenen Saisonfängen wurden mit der "Rarefaction"-Methode Normfunktionen für das Verhältnis von Arten- zu Individuenzahlen berechnet, die ein gutes visuelles Mass für die Diversität ergeben. Aus Vollerhebungen (Quadratmeterflächen, "Staubsaugermethode") lassen sich Individuenzahlen auf 1 ha hochrechnen. Damit können mit den A/I-Funktionen ungefähre Gesamtartenzahlen pro Hektare eines Biotoptypes extrapoliert werden. Für Spinnen ergibt eine Extrapolation auf 230'000 Tiere/ha Halbtrockenrasen eine geschätzte Artenzahl von 82 ± 17. Arten- und Individuenzahlen von beliebigen Untersuchungen können im vorliegenden Raster an der Norm gewertet werden: grün bedeutet sehr hohe Diversität, rot sehr tiefe. Blau und Gelb geben den oberen bzw. unteren Streuungsbereich an.

Abb. Erfolgskontrolle

Eine Erfolgskontrolle in drei Lebensraumtypen ergab, dass bei einem Vergleich der Jahre 1985 und 1990 das "Minimalprogramm 3+2" (ausgefülltes Quadrat,ausgefülltes Dreieck in obiger Abbildung) tendenziell zu gleichen Aussagen führt wie die Arten- und Individuenzahlen der viel aufwendigeren Saisonfänge (leeres Quadrat,leeres Dreieck ), oder die anhand von Extrapolationen der gezeigten Funktionen hochgerechneten Artenzahlen pro Hektare.

Abb. Optimum Period

Aus den Resultaten der aufwendigen Fänge der ganzen Vegetationsperiode (28 Wochen, 100%) wurden nachträglich die jeweils artenreichsten Kombinationen von Fangwochen (rot) ermittelt. Der optimale Zeitpunkt für die beiden 5-Wochen-Perioden hängt jahresspezifisch von der geographischen Lage und von der Witterung ab. Die saisonale Aktivität der Insekten ist wie die Blühphänologie der Pflanzen von der Temperatursumme (Tagesgrade) abhängig. So lässt sich der optimale Zeitpunkt des Fallenstellens mit den von der SMA erhobenen Blühphänologien korrelieren. Im vorliegenden Beispiel beginnt die erste Fangperiode der optimalen Kombination von 5+5 Wochen 10 Tage nach Beginn der Vollblüte des Löwenzahns, die zweite Fangperiode 3 Wochen nach Ende der ersten. Auch einzelne Fangperioden (blau) erreichen im Frühjahr oft hohe Artenzahlen.