Tropische Trockenwälder sind von großer Bedeutung für das Klima, die biologische Vielfalt und den Lebensunterhalt von Millionen von Menschen. Die Walddegradation bedroht die tropischen Trockenwälder, aber es fehlt an Wissen über ihre Muster, ihr Ausmaß und ihre Ursachen. Ziel dieser Arbeit war es, das derzeitige Verständnis der Walddegradation im argentinischen Dry Chaco mit Hilfe der Fernerkundung zu verbessern. Mithilfe des Landsat-Archivs habe ich die Störungsgeschichte des verbleibenden Waldes charakterisiert, die räumlichen und zeitlichen Muster der Störungsfaktoren bewertet und die langfristigen Auswirkungen der verschiedenen Faktoren auf die Waldstruktur untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass über 30 Jahre hinweg große Gebiete des argentinischen Dry Chaco (etwa 8 %) von Störungen betroffen waren. Meine Ergebnisse zeigen einen anthropogenen Zusammenhang mit den meisten Störungsarten, deuten aber auch auf einen komplexen indirekten Einfluss von Niederschlagsmustern hin, wobei Waldstörungen in Dürrejahren besonders verbreitet sind. Die Analyse der zeitlichen Muster der verschiedenen Einwirkungen zeigt Trends in der Landnutzung im Laufe der Zeit, wobei neue Landnutzungsformen wie silvopastorale Systeme entstehen und alte Praktiken wie die Abholzung jedes Jahr einen relativ stabilen Anteil der Flächen betreffen. Die Ergebnisse zu den langfristigen Auswirkungen von Störungen zeigen, dass sich die Waldstruktur bei den am weitesten verbreiteten Störungen über drei Jahrzehnte kaum oder gar nicht erholt, was auf eine großflächige Walddegradation schließen lässt. Diese Arbeit zeigt das Potenzial von Satellitenzeitreihen für eine robuste Charakterisierung der Walddynamik im Zusammenhang mit der Degradation auch in tropischen Trockenwäldern. Die aus dieser Arbeit resultierenden Karten, Ansätze und Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis der Walddegradation im Dry Chaco bei und können zu einem wirksameren Schutz der tropischen Trockenwälder beitragen. / Tropical dry forests are of great importance for climate regulation, harbour biodiversity and sustain the livelihood of millions of people. Deforestation and degradation threaten tropical dry forests but whereas our understanding of tropical deforestation has increased tremendously over the last decades, knowledge of the patterns, extent and drivers of forest degradation is lacking. This thesis aimed to advance the current understanding of forest degradation in the Dry Chaco by means of remote sensing. Using the Landsat archive, I characterized the disturbance history of the remaining Argentine Dry Chaco forest, assessed spatial and temporal patterns of disturbance agents, and investigated the long-term effect of different agents on forest structure. Results show that over 30 years large areas of the Argentine Dry Chaco (about 8%) were affected by disturbances. My findings reveal an anthropogenic link to most types of disturbances, while also suggesting complex indirect influence of precipitation patterns, with forest disturbances being particularly widespread during drought years. The analyses of temporal patterns of different agents reveals trends in land-use practices over time, with new land uses emerging, such as silvopastoral systems, and old practices such as logging, affecting a fairly stable share of areas every year. Findings on the long-term impact of disturbances indicate that for the most widespread disturbances, forest structure shows little or no recovery over three decades, which suggests forest degradation affecting large areas. This thesis demonstrates the potential of satellite time series for robust characterization of forest dynamics related to degradation also in tropical dry forests, despite the complex conditions these systems represent. The maps, approaches and knowledge resulting from this thesis contribute to a better understanding of forest degradation in the Dry Chaco and can inform more effective conservation of tropical dry forests.

Wirtschaftliche Prozesse sind in Zeiten der Globalisierung zunehmend komplexer. Immer mehr Akteure sind an der Erstellung eines Produktes von der Konzeption bis zur Konsumption durch die Verbraucher beteiligt. Innovationen im Bereich von I&K-Technologien oder im Verkehr, sinkende Transport- und Transaktionskosten sowie organisatorische Neuerungen ermöglichen eine räumliche Trennung einzelner Produktionsschritte der Wertschöpfungskette. Es entstehen Unternehmensnetzwerke, die nicht auf räumlicher, sondern organisatorischer Nähe basieren. Die Verflechtungen zwischen den Akteuren können in Wertschöpfungsketten abgebildet werden. Allgemeine Betrachtungen zu Wertschöpfungsketten, Modelle zu Warenketten und zum politisch-ökonomischen Zusammenhang in der Nahrungsmittelproduktion bilden die theoretische Grundlage dieser Arbeit. In Kuba haben sich die Produktions- und Warenketten vor dem Hintergrund der binnen- und außenwirtschaftlichen Krise in den Jahren 1989/90 stark verändert. In der vorliegenden Arbeit werden ausgehend von den Entwicklungen in der Lebensmittelwirtschaft Kubas, die Verflechtungen zwischen den Akteuren des Agrarsektors, der Lebensmittelindustrie und des Einzelhandels untersucht. Die empirische Analyse umfasste darüber hinaus Betrachtungen zu den Transport- und Distributionsvorgänge innerhalb der Warenketten, den Macht- und Kontrolleinflüssen einzelner Akteure und zu den räumlichen Strukturen. Durch die qualitative Untersuchung konnten im Ergebnis fünf verschiedene Typen von Produktions- und Warenketten festgestellt werden. Die erste Gruppe repräsentiert industrielle Warenketten, die für den rationierten Einzelhandel produzieren. Die zweite Gruppe umfasst die industriellen Warenketten, die auf das Devisensegment orientiert sind. Die dritte Gruppe bildet jene Warenketten ab, bei denen das Segment der industriellen Produktion fehlt. Sie sind auf die direkte Versorgung der Bevölkerung mit frischen Agrarprodukten ausgerichtet. Gerade die Produktions- und Warenketten der dritten Gruppe stellen eine besondere Form dar. Wefen der ökonomischen Krise und den Transportschwierigkeiten in Kuba haben sich seit 1994 lokale Wirtschaftskreisläufe herausgebildet. Sie stellen die kürzesten Produktions- und Warenketten der Insel dar. / In times of globalisation economic processes become increasingly complex. More and more actors are involved in the production - starting at the design and ending at the consumption - of a product. Innovation in Information and Communication Technology or transport, decreasing transportation and transaction costs as well as process innovations facilitate a spatial separation of individual production steps of the value-added chains in different locations. Therefore new business networks develop which are not based spatial, but organisational proximity. Connections between the different actors can be shown in value-added chains. The theoretical frame for this dissertation are general approaches on value-added chains, models for commodity chains and political-economic relations in food industry. In Cuba commodity chains have changed radically due to the interior and exterior economic crisis in 1989/90. This work, based on the development of the Cuban food industry, studies the material and immaterial connections between the actors of the agricultural sector, food industry and retail trade. The empirical analysis also includes observations on transport and distribution processes within commodity chains, power and control impact by specific economic and institutional actors and spatial structures of commodity chains. Through the qualitative analysis, using the example of the tomato, five different types of commodity chains were identified. The first group represents industrial commodity chains, which produce for the state rationed retail trade. The second group includes industrial commodity chains, which focus on the currency segment. The third group sums up those commodity chains which lack the industrial segment. They focus on the population’s direct supply with fresh agricultural products. Especially the third group’s commodity chains represent a special type. Due to the economic crisis and the connected transportation problems, local economic cycles evolved in Cuba since 1994. Opposite to the industrial commodity chains they represent the shortest commodity chains on the island and therefore differ from the first and second group of commodity chains.

Die Nachfrage nach Agrarerzeugnissen gilt als zentrale Ursache für den Verlust weltweit wichtiger Ökosysteme. In Brasilien hat speziell die Ausweitung der Sojaproduktion zur Abholzung tropischer Wälder und Savannen geführt. Zumeist werden neu gerodete Flächen als Rinderweiden genutzt und vormalige Weiden für den Sojaanbau umgewandelt. Diese Entwicklung führt zu der Annahme, dass die Ausweitung der Sojaproduktion indirekt für die Rodung verantwortlich ist. Staatliche Umweltpolitiken und die Selbstverpflichtung der Sojaindustrie haben seit 2004 zu einer Verringerung der Abholzung beigetragen. Vor diesem Hintergrund zielt die vorliegende Dissertation darauf ab, ein vertieftes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Soja- und Rinderwirtschaft zu erlangen. Im Fokus stehen räumliche und zeitliche Dynamiken von Landnutzung und Landnutzungsverdrängung in Mato Grosso und Pará, einer der dynamischsten Regionen Brasiliens. Für diese Bundesstaaten werden Landnutzung und Landnutzungsverdrängung im regionalen Kontext, auf Grundstücksebene und mithilfe von Szenarien untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Strategien zur Verringerung der Abholzung Einfluss auf die Dynamiken der Landnutzung und Landnutzungsverdrängung hatten. Die durch die Ausweitung des Sojaanbaus hervorgerufene Verdrängungsprozesse haben sich nach der Implementierung der Umweltschutzstrategien verringert. Auch die Abholzung auf einzelnen Grundstücken in Mato Grosso ging zurück. Zugleich zeigt die Analyse, dass die Selbstverpflichtung der Sojaindustrie durch indirekte Abholzung teilweise untergraben wird. Die Ergebnisse der Szenarien unterstreichen die regionale Dynamik und speziell die Risiken einer weiteren Ausweitung von Rinderweiden. Insgesamt legen die Ergebnisse nahe, dass auf Reduktion der Abholzung abzielende Strategien die Wechselwirkungen von Soja- und Rinderwirtschaft beachten müssen. Dies erfordert eine verstärkte Zusammenarbeit von Rinderwirtschaft, Sojaindustrie und staatlichen Organisationen. / Demands for agricultural commodities are a major threat for some of the most valuable ecosystems in the world. The expansion of the agricultural sector in Brazil, fueled by global demands for soybeans, contributed to the loss of tropical and savanna ecosystems. However, most deforestation was caused by pastures, raising concerns about land use displacement processes between soybean expansion and cattle ranching. Promising, reductions of deforestation were observed following the implementation of governmental strategies and zero-deforestation supply chain commitments. This thesis aims to contribute to the understanding of spatial and temporal dynamics of soybean expansion and cattle ranching, driving deforestation in one of the most dynamic agricultural expansion and deforestation frontier of Brazil, in Mato Grosso and Pará. In this region, land use displacement describes the conversion of pasture to soybean followed by deforestation for cattle ranching at another location. This process was assessed at regional and property-level. Moreover, scenario analysis was applied to identify regional and subregional dynamics of land use changes. The results indicated that environmental governance affected regional and local land use dynamics and displacement processes. Distal displacement processes between soybean expansion and deforestation were significant, contributing to deforestation, but declined subsequently to the implementation of environmental policies. Likewise, deforestation at property-level declined following the policy implementations. However, the effectiveness of the zero-deforestation supply chain commitment was found to be at risk due to property-level displacement deforestation. Additionally, the scenario analysis emphasized the importance of subregional dynamics and identified risks of future deforestation. Integrating efforts between supply chain (soy and cattle) and governmental actors may be crucial to reduce deforestation in the Amazon.

Die landwirtschaftliche Landnutzung dominiert ein Drittel der Erdoberfläche und ist der größte Einflussfaktor des Biodiversitätsverlustes. Zudem wird prognostiziert, dass sich mit wachsender Erdbevölkerung und zunehmendem Bedarf an Ressourcen der Einfluss der landwirtschaftlichen Landnutzung auf die Biodiversität massiv ausweiten wird. Das Hauptziel dieser Dissertation war es, ein tieferes Verständnis über die Beziehung zwischen landwirtschaftlicher Landnutzung und Biodiversität auf globaler Skala zu entwickeln. Um dieses Ziel zu erreichen möchte diese Dissertation eine Brücke über drei Forschungslücken schlagen. Erstens, während sich bereits viele Studien mit der Auswirkung der landwirtschaftlichen Expansion auf die Biodiversität beschäftigt haben, untersuchten relativ wenige Arbeiten die Beziehung zwischen den vielen Facetten der landwirtschaftlichen Intensivierung und der Biodiversität. Zweitens, die meisten Studien hinsichtlich Landnutzung und Biodiversität haben die Auswirkungen auf lokaler bis regionaler Skala analysiert, wohingegen nur wenige diese Beziehung auf globaler Skala untersucht haben. Diese Lücke ist besonders kritisch in Bezug auf die Vorhersage des Artenreichtums – wobei traditionellerweise eher Umweltfaktoren als durch den Menschen bedingte Faktoren als wichtig für das Bedingen und Vorhersagen von großflächigen Mustern der Biodiversität angesehen werden. Drittens, angesichts des zunehmenden zukünftigen Bedarfes an Ressourcen ist ein besseres Verständnis bezüglich der Auswirkung der zukünftigen landwirtschaftlichen Landnutzung auf die Biodiversität nötig. Diese Dissertation erzielte Fortschritte darin Brücken über diese Forschungslücken zu schlagen durch (i) das Kartieren von Mustern vielfacher Metriken der Landnutzungsintensität und Biodiversität, (ii) das Verbessern der Arten-Areal-Beziehung durch die Einbindung von Landbedeckung und Landnutzungsintensitätsmetriken sowie (iii) das Identifizieren von Gebieten mit großer biologischer Vielfalt, die gefährdet sind hinsichtlich der Trajektorien potentieller zukünftiger Landnutzungsexpansion und –intensivierung. Die Muster der Landnutzungs-intensitätsmetriken waren heterogen verteilt in Gebieten mit hoher Biodiversität, was darauf hinweist, dass die Umweltschutzforschung vielfache Intensitätsmetriken einbeziehen sollte um zu verhindern, dass die Bedrohung für die Biodiversität unterschätzt wird. Weitere Ergebnisse zeigen, dass in der Vorhersage des globalen Artenreichtums die Landnutzungsintensität den Biomen in nichts nachsteht, wodurch eines der fundamentalsten Gesetze in der Ökologie erweitert wird und ein verbessertes Verständnis der großflächigen Muster im Artenreichtum erzielt wird. Die am stärksten gefährdeten Gebiete bezüglich des potentiellen zukünftigen landwirtschaftlichen Wandels wurden schließlich weitverbreitet in Lateinamerika und im subsaharischen Afrika gefunden. Dieses Ergebnis bot wichtige Erkenntnisse zur proaktiven Entschärfung von zukünftigen potentiellen Konflikten in der Beziehung zwischen Biodiversität und Landnutzung. In Anbetracht der großen Bedrohung, die die Landwirtschaft für die Biodiversität darstellt, hob diese Dissertation insgesamt die Komplexität und Bedeutung der Landnutzungsintensität in ihrer Beziehung zur Biodiversität hervor und identifizierte Gebiete mit hoher Biodiversität, welche bedroht sind von landwirtschaftlicher Landnutzung, sowohl in der Gegenwart als auch zukünftig. / Agricultural land use dominates one third of the Earth’s land surface and is the single biggest driver of biodiversity loss. Moreover, with a growing human population and a rising demand for resources, the impact of agricultural land use on biodiversity is projected to escalate. The main goal of this thesis was to gain a deeper understanding of the relationship between agricultural land use and biodiversity on a global scale. In approaching this goal, this thesis aims to bridge three main research gaps. First, while much research has addressed the effect of agricultural expansion on biodiversity, relatively little work has investigated the relationship between the many facets of agricultural intensification and biodiversity. Second, most studies on land use and biodiversity have assessed local to regional scale impacts, whereas few have assessed this relationship on a global scale. This gap is particularly critical in terms of predicting species richness – where environmental factors rather than human driven factors have traditionally been thought to be important in driving and predicting broad-scale patterns of biodiversity. Third, in light of growing future demand for resources, a better understanding is needed regarding the impact of future agricultural land use on biodiversity. This thesis made progress in bridging these research gaps by (i) mapping patterns of multiple metrics of land-use intensity and biodiversity, (ii) improving species-area relationships with the inclusion of land cover and land-use intensity metrics, and (iii) identifying highly biodiverse areas at risk under trajectories of potential future agricultural expansion and intensification. Patterns of land-use intensity metrics were heterogeneously distributed in areas of high biodiversity, suggesting that conservation research should include multiple intensity metrics in order to avoid underestimating biodiversity threat. Further results show land-use intensity was found to rival biomes in predicting global species richness, thus upgrading one of the most fundamental laws in ecology, and providing an improved understanding of broad-scale species richness patterns. Finally, areas most at-risk under potential future agricultural change were found to be widespread across Latin America and Sub-Saharan America. This delivered crucial insights in proactively mitigating future potential conflicts in the nexus of biodiversity and land use. Overall, considering the great threat agriculture poses to biodiversity, this thesis highlighted the complexity and importance of land-use intensity in its relationship with biodiversity and uncovered highly biodiverse areas threatened by agricultural land use, both currently and in the future.

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