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This habilitation thesis consists of seven published journal articles and one published book chapter. Part I, consisting of chapter 1, introduces the overarching theme of environmental policy instruments and discusses the current use of and prospects for economic instruments in conservation policies. A number of research gaps are identified which are addressed in the subsequent chapters. Part II, consisting of chapters 2–5, encompasses four papers focused on a single type of policy instrument: intergovernmental fiscal transfers. Although well documented in public finance literature, intergovernmental fiscal transfers remain a somewhat neglected instrument in environmental policy. Despite being well suited to address the spillover benefits that often accrue with conservation policies, there is scant research literature on ecological fiscal transfers compared to other economic instruments such as environmental taxes or tradable permits. In fact, very few countries make practical use of them to achieve conservation objectives. Thus intergovernmental fiscal transfers are an innovative instrument in conservation policies in particular, so that advances in both theory and applied research may prove especially beneficial here. Part III, consisting of chapters 6–9, combines a number of articles in integrative biodiversity research and applied biodiversity governance, themes that are often neglected in the economic analysis of environmental policy instruments. However, when implementing policy instruments in societal settings, interdisciplinary research bridging the natural and social sciences is as much a prerequisite as policy-relevant research that responds to the needs of decision makers and other stakeholders. Both policy design and policy evaluation yield the best outcomes when they involve ecologists, economists, legal and other social scientists, as this ensures that consideration is given to ecological effectiveness, economic efficiency, administrative feasibility, social acceptance, and perception by stakeholders. Policy-relevant research also responds to current societal developments and prospective changes in legislation which may provide windows of opportunity to propose new instruments. Meanwhile, sound empirical research and case study design are indispensable in making concrete policy recommendations, taking into account existing formal and informal institutions.

Der Flyer vermittelt kurz und knapp Wissenswertes zur Geschichte und Bedeutung der Streuobstwiesen für die Erhaltung der Artenvielfalt in der Kulturlandschaft Mitteleuropas.

Bisher sind Indikatoren für die Landschaftsvielfalt auf bundesweiter Ebene trotz vorhandener früherer Ansätze, beispielsweise zur Umweltökonomischen Gesamtrechnung, noch unterrepräsentiert. Auch auf EU-Ebene existieren dazu nur erste Ansätze. Die Vielfalt der Nutzung einer Landschaft kann auf der Basis von Flächennutzungsinformationen mittels geeigneter Maßzahlen beschrieben werden. Dabei dienen Indizes der Landschaftsstruktur („Landschaftsstrukturmaße“) zur Beschreibung der Zusammensetzung und räumlichen Ordnung einer Landschaft. Aus der flächendeckenden Datengrundlage des Monitors der Siedlungs- und Freiraumentwicklung (IÖR-Monitor) lassen sich räumliche Maßzahlen zu Größe, Form, Anzahl, Art und Anordnung der Landschaftselemente ableiten und mit weiteren Fachdaten verknüpfen. Der Beitrag gibt einen Überblick über bisher vorhandene Ansätze und Indikatoren in Deutschland sowie der Europäischen Union. Abschließend werden Überlegungen für Indikatoren zur Landschaftsvielfalt im IÖR-Monitor sowie erste Ergebnisse vorgestellt.

Die vorliegende Broschüre beinhaltet zu fünf ausgewählten Beispielen der Sanierung aktuelle Biomonitoring-Ergebnisse und stellt erste Betrachtungen zu Biodiversität und Nachhaltigkeit der Entwicklung von Ökosystemen in den Bergbaufolgelandschaften des ehemaligen Uranerzbergbaues in Sachsen und Thüringen dar.

The work describes the processing and analysis of remote sensing time series data for a comparative assessment of changes in different tropical rainforest areas in East Africa. In order to assess the effects of the derived changes in land cover and forest fragmentation, the study made use of spatially explicit modelling approaches within a geographical information system (GIS) to extrapolate sets of biological field findings in space and time. The analysis and modelling results were visualised aiming to consider the requirements of three different user groups. In order to evaluate measures of forest conservation and to derive recommendations for an effective forest management, quantitative landscape-scale assessments of land cover changes and their influence on forest biodiversity patterns are needed. However, few remote sensing studies have accounted for all of the following aspects at the same time: (i) a dense temporal sequence of land cover change/forest fragmentation information, (ii) the coverage of several decades, (iii) the distinction between multiple forest formations and (iv) direct comparisons of different case studies. In regards to linkages of remote sensing with biological field data, no attempts are known that use time series data for quantitative statements of long-term landscape-scale biodiversity changes. The work studies three officially protected forest areas in Eastern Africa: the Kakamega-Nandi forests in western Kenya (focus area) and Mabira Forest in south-eastern Uganda as well as Budongo Forest in western Uganda (for comparison purposes). Landsat imagery of in total eight or seven dates in regular intervals from 1972/73 to 2003 was used. Making use of supervised multispectral image classification procedures, in total, 12 land cover classes (six forest formations) were distinguished for the Kakamega-Nandi forests and for Budongo Forest while for Mabira Forest ten classes could be realised. An accuracy assessment via error matrices revealed overall classification accuracies between 81% and 85%. The Kakamega-Nandi forests show a continuous decrease between 1972/73 and 2001 of 31%, Mabira Forest experienced an abrupt loss of 24% in the late 1970s/early 1980s, while Budongo Forest shows a relatively stable forest cover extent. An assessment of the spatial patterns of forest losses revealed congruence with areas of high population density while a spatially explicit forest fragmentation index indicates a strong correlation of forest fragmentation with forest management regime and forest accessibility by roads. For the Kenyan focus area, three sets of biological field abundance data on keystone species/groups were used for a quantitative assessment of the influence of long-term changes in tropical forests on landscape-scale biodiversity patterns. For this purpose, the time series was extended with another three land cover data sets derived from aerial photography (1965/67, 1948/(52)) and old topographic maps (1912/13). To predict the spatio-temporal distribution of the army ant Dorylus wilverthi and of ant-following birds, GIS operators (i.e. focal and local functions) and statistical tests (i.e. OLS or SAR regression models) were combined into a spatial modelling procedure. Abundance data on three guilds of birds differing in forest dependency were directly extrapolated to five forest cover classes as distinguished in the time series. The results predict declines in species abundances of 56% for D. wilverthi, of 58% for ant-following birds and an overall loss of 47% for the bird habitat guilds, which in all three cases greatly exceed the rate of forest loss (31%). Additional extrapolations on scenarios of deforestation and reforestation confirmed the negative ecological consequences of splitting-up contiguous forest areas but also showed the potential of mixed indigenous forest plantings. The visualisation of the analysis and modelling results produced a mixture of different outcomes. Map series and a matrix of maps both showing species distributions aim to address scientists and decision makers. The results of the land cover change analysis were synthesised in a map of land cover development types for each study area, respectively. These maps are designed mainly for scientists. Additional maps of change, limited to a single class of forest cover and to three dates were generated to ensure an easy-to-grasp communication of the major forest changes to decision makers. Additionally, an easy-to-handle visualisation tool to be used by scientists, decision makers and local people was developed. For the future, an extension of this study towards a more complete assessment including more species/groups and also ecosystem functions and services would be desirable. Combining a framework for land cover simulation with a framework for running empirical extrapolation models in an automated manner could ideally result in a GIS-based, integrated forest ecosystem assessment tool to be used as regional spatial decision support system. / Die Arbeit beschreibt die Prozessierung und Analyse von Fernerkundungs-Zeitreihendaten für eine vergleichende Abschätzung von Veränderungen verschiedener tropischer Waldökosysteme Ostafrikas. Um Effekte der Veränderungen bzgl. Landbedeckung und Waldfragmentierung auf Biodiversitätsmuster abzuschätzen, wurden verschiedene räumlich explizite Modellierungssätze innerhalb eines geographischen Informationssystems (GIS) zur räumlichen und zeitlichen Extrapolation biologischer Felderhebungsdaten benutzt. Die Visualisierung der Analyse- und Modellierungsergebnisse erfolgte unter Berücksichtigung der Bedürfnisse von drei verschiedenen Nutzergruppen. Um Waldschutzmaßnahmen zu evaluieren und Empfehlungen für ein effektives Waldmanagement abzuleiten, sind quantitative Abschätzungen von Landbedeckungsveränderungen sowie von deren Einfluss auf tropische Waldbiodiversitätsmuster nötig. Wenige fernerkundungsbasierte Studien haben jedoch bislang alle der folgenden Faktoren berücksichtigt: (i) Informationen zu Veränderungen von Landbedeckung und Waldfragmentierung in dichter zeitlicher Sequenz, (ii) die Abdeckung mehrerer Jahrzehnte, (iii) die Unterscheidung zwischen mehreren Waldformationen, und (iv) direkte Vergleiche von unterschiedlichen Fallstudien. Hinsichtlich Verknüpfungen von Fernerkundung mit biologischen Felddaten sind bisher keine Studien bekannt, die Zeitreihendaten für quantitative Aussagen zu Langzeitveränderungen von Biodiversität auf Landschaftsebene verwenden. Die Arbeit untersucht drei offiziell geschützte Gebiete: die Kakamega-Nandi forests in Westkenia (Hauptuntersuchungsgebiet) sowie Mabira Forest in Südost-Uganda und Budongo Forest in West-Uganda (zu Vergleichszwecken). Es wurden Landsat-Daten für insgesamt acht bzw. sieben Zeitpunkte zwischen 1972/73 und 2003 in ungefähr gleichen Abständen erworben. Mit Hilfe von überwachten, multispektralen Klassifizierungsverfahren wurden für die Kakamega-Nandi forests und Budongo Forest jeweils 12 Landbedeckungsklassen (sechs Waldformationen) und für Mabira Forest zehn Klassen unterschieden. Eine Genauigkeitsprüfung mit Hilfe von Fehlermatrizen ergab Gesamtklassifizierungsgenauigkeiten zwischen 81% und 85%. Die Kakamega-Nandi forests sind durch eine kontinuierliche Waldabnahme von 31% zwischen 1972/73 und 2001 gekennzeichnet, Mabira Forest zeigt einen abrupten Waldverlust von 24% in den späten 1970ern/frühen 1980ern, während die Ergebnisse für Budongo Forest eine relativ stabile Waldbedeckung ausweisen. Während eine Abschätzung der räumlichen Muster von Waldverlusten eine hohe Deckungsgleichheit mit Gebieten hoher Bevölkerungsdichte ergab, deutet die Anwendung eines räumlich expliziten Waldfragmentierungsindexes auf eine starke Korrelation von Waldfragmentierung mit der Art von Waldmanagement sowie mit der Erreichbarkeit von Wald über Straßen hin. Um den Einfluss von Langzeit-Landbedeckungsveränderungen auf Biodiversitätsmuster auf Landschaftsebene für das kenianische Hauptuntersuchungsgebiet quantitativ abzuschätzen wurden drei Datensätze mit biologischen Felderhebungen zur Abundanz von Schlüsselarten/-gruppen verwendet. Zu diesem Zweck wurde die Zeitreihe zunächst um drei weitere Landbedeckungs-Datensätze ergänzt, die aus Luftbildern (1965/67, 1948/(52)) bzw. alten topographischen Karten (1912/13) gewonnen wurden. Zur Vorhersage der raum-zeitlichen Verteilung der Treiberameise Dorylus wilverthi wurden GIS-Operatoren und statistische Tests (OLS bzw. SAR Regressionsmodelle) in einem räumlichen Modellierungsablauf kombiniert. Abundanzdaten von drei sich hinsichtlich ihrer Abhängigkeit von Wald unterscheidenden Vogelgilden wurden direkt auf fünf Waldbedeckungsklassen hochgerechnet, die in der Zeitreihe unterschieden werden konnten. Die Ergebnisse prognostizieren Abundanzabnahmen von 56% für D. wilverthi, von 58% für Ameisen-folgende Vögel und einen Gesamtverlust von 47% für die Vogelgilden, was in allen drei Fällen eine deutliche Überschreitung der Waldverlustrate von 31% darstellt. Zusätzliche Extrapolationen basierend auf Szenarien bestätigten die negativen ökologischen Konsequenzen der Zerteilung zusammenhängender Waldflächen bzw. zeigten andererseits das Potential von Aufforstungen mit einheimischen Arten auf. Die Visualisierung der Analyse- bzw. Modellierungsergebnisse führte zu unterschiedlichen Darstellungen: mit einer Reihe von nebeneinander positionierten Einzelkarten sowie einer Matrix von Einzelkarten, die jeweils Artenverteilungen zeigen, sollen Wissenschaftler und Entscheidungsträger angesprochen werden. Aus den Ergebnissen der Landbedeckungsanalyse für die drei Untersuchungsgebiete wurden Landbedeckungsveränderungstypen generiert und jeweils in einer synthetischen Karte dargestellt, die hauptsächlich für Wissenschaftler gedacht sind. Um die wesentlichen Waldveränderungen auch auf einfache Weise zu den Entscheidungsträgern zu kommunizieren, wurden zusätzliche Karten erstellt, die nur eine aggregierte Klasse „Waldbedeckung“ zeigen und jeweils auf drei Zeitschritte der Zeitreihen begrenzt sind. Zusätzlich wurde ein leicht zu bedienendes Visualisierungstool entwickelt, das für Wissenschaftler, Entscheidungsträger und die lokale Bevölkerung gedacht ist. Für die Zukunft wäre eine umfassendere Abschätzung unter Berücksichtigung zusätzlicher Arten/-gruppen sowie auch Ökosystemfunktionen und –dienstleistungen wünschenswert. Die Verknüpfung einer Applikation zur Landbedeckungsmodellierung mit einer Applikation zur Ausführung von empirischen Extrapolationsmodellen (in stärkerem Maße automatisiert als in dieser Arbeit) könnte im Idealfall in ein GIS-basiertes Tool zur integrativen Bewertung von Waldökosystemen münden, das dann als räumliches Entscheidungsunterstützungssystem verwendet werden könnte.

This habilitation thesis consists of seven published journal articles and one published book chapter. Part I, consisting of chapter 1, introduces the overarching theme of environmental policy instruments and discusses the current use of and prospects for economic instruments in conservation policies. A number of research gaps are identified which are addressed in the subsequent chapters. Part II, consisting of chapters 2–5, encompasses four papers focused on a single type of policy instrument: intergovernmental fiscal transfers. Although well documented in public finance literature, intergovernmental fiscal transfers remain a somewhat neglected instrument in environmental policy. Despite being well suited to address the spillover benefits that often accrue with conservation policies, there is scant research literature on ecological fiscal transfers compared to other economic instruments such as environmental taxes or tradable permits. In fact, very few countries make practical use of them to achieve conservation objectives. Thus intergovernmental fiscal transfers are an innovative instrument in conservation policies in particular, so that advances in both theory and applied research may prove especially beneficial here. Part III, consisting of chapters 6–9, combines a number of articles in integrative biodiversity research and applied biodiversity governance, themes that are often neglected in the economic analysis of environmental policy instruments. However, when implementing policy instruments in societal settings, interdisciplinary research bridging the natural and social sciences is as much a prerequisite as policy-relevant research that responds to the needs of decision makers and other stakeholders. Both policy design and policy evaluation yield the best outcomes when they involve ecologists, economists, legal and other social scientists, as this ensures that consideration is given to ecological effectiveness, economic efficiency, administrative feasibility, social acceptance, and perception by stakeholders. Policy-relevant research also responds to current societal developments and prospective changes in legislation which may provide windows of opportunity to propose new instruments. Meanwhile, sound empirical research and case study design are indispensable in making concrete policy recommendations, taking into account existing formal and informal institutions.

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts ist die Waldpolitik zahlreichen neuen, auch widersprüchlichen Politikzielen ausgesetzt. Der Wald wird vom Klimawandel bedroht, zum anderen soll er wichtige Beiträge zum Klimaschutz erbringen. Dabei ist umstritten, ob eine forstliche Nutzung- oder ein Nutzungsverzicht am effektivsten zur Erreichung der Klimaschutzziele beiträgt. Eine ähnliche Kontroverse ist im Bereich des Schutzes der Biodiversität im Wald festzustellen. Neben diesen neuen Zielen muss der Wald weiterhin die Leistungen erbringen, die die Gesellschaft seit jeher von ihm erwartet. Die vorliegende Studie untersucht die Wechselbeziehungen zwischen den Politikzielen verschiedener Politikfelder in Bezug auf die Waldflächen. Dabei wird der Policy Coherence Framework erstmals auf drei Politikebenen (EU-, Bunds- und Landesebene) sowie auf mehr als zwei Politikfelder angewandt und weiterentwickelt. Aktuelle Programme wie die LULUCF-VO der Europäischen Union, Bundes- und Landeswaldprogramme, Nachhaltigkeits-, Bioökonomie- und Biodiversitätsstrategien wurden untersucht. Die Diskussion erfolgt entlang der prominentesten Zielkonflikte, wie bspw. dem Ziel, mindestens 5% der Waldfläche aus der Nutzung zu nehmen. Schließlich werden konkrete Lösungsvorschläge für einige Zielkonflikte vorgestellt und diskutiert. Eine übersichtliche und kompakte Zusammenfassung der waldbezogenen Politikziele aus den untersuchten Programmen findet sich im Ergänzungsband. Diese mag auch der Praxis als hilfreicher Wegweiser durch die aktuellen Politikprogramme mit Waldflächenbezug dienen. / At the beginning of the 21st century, forest policy faces numerous challenges. It has to address requirements that are more in number, novelty, diversity and dispersity as likely ever before in recent history. Among the most important of these are clearly the challenges to save and pro-tect global Climate and Biodiversity. Land-use, Land-use Change and Forestry (LULUCF) have been incorporated in these challenges through various binding international compacts, among them the Paris Climate Accord of 2015, the EU’s LULUCF Regulation of 2018 as well as the Convention on Biological Diversity (CBD) of 1993 and their respective national instruments of implementation, e.g. the German National Strategy on Sustainability of 2002. They all aim to maintain and augment the mitigative climate effects and biodiversity of forests. Therefore, this study sets out to determine the consequences of these new requirements for forest policy. It analyses how these various new policy goals can be reconciled and integrated without inter-fering with other standing policy targets. Although the loss of tropical forests has long been identified to be one of the main driving forces for climate change and loss of biodiversity, the potential positive effects of global refor-estation and afforestation (including the global north) to reverse this trend and mitigate cli-mate change have only recently become a focus point of attention. This study therefore focuses on the policy goals which directly or indirectly influence the change of forest area. Starting from a national German perspective, policy goals at a European as well as the subnational, Thuringian level are included in the analysis, followig the federal structure of Germany within an ever closer politically united Europe. This study analyses coherence among policy goals using the Policy Coherence Framework (PCF). Following this established framework, policy coherence between the three political levels (European, national, subnational) is being investigated as “vertical coherence”. Coherence be-tween forest area policy and other policy fields on the same political level are researched and referred to as “horizontal coherence”. Within a certain policy field, coherence of programs will be investigated as “internal coherence”, whereas relations and interactions to policy goals of other areas is being referred to as “external coherence”. The framework has been adapted to this study’s requirements and amended with dimensions to analyze coherence between pro-grams with respect to the dates and departments of publication. With the analysis of policy coherence, this study pursues a philosophical understanding of “phronesis” (i.e. “prudence”, as opposed to “techne” and episteme) as the main target of social science and research. Based on a thourough assessment and using a determined set of values and goals for sustainable development of the forest sector, this study aims to contribute to the advancement of policy coherence in actual policy formulation.