Der Beitrag befasst sich mit der Analyse der zeitbezogenen Veränderung der Landschaft in der Nationalparkregion Sächsische Schweiz, d. h. der Änderung der Flächennutzung und ihrer Struktur über einen Zeitraum von etwa 200 Jahren hinweg. Dabei geht es primär um die Erfassung, Darstellung und Bewertung des Landschaftswandels durch Flächennutzungsänderungen und ihrer Auswirkungen auf die Umwelt. Durch die sehr enge methodische Verzahnung zwischen Fernerkundung, Geoinformatik-, landscape metrics- und umweltwissenschaftlichen Bewertungsansätzen gelingt es, Bewertungen der zeitbezogenen Strukturveränderungen in einem Landschaftsraum vorzunehmen und diese Veränderungen den verschiedenen, kumulativ zusammenwirkenden Verursachern zuzuordnen.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3459.pdf: 22469402 bytes, checksum: 95fa85fc109b9e9286e2583f26866b49 (MD5) Previous issue date: 2011-03-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / There is an increase need for remote sensing data and associated analysis techniques in detecting and monitoring landscape change, particularly for resource management and planning. Information derived from remote sensing spatial data landscape has often been used to assist in the formulation of policies and provide insight into land-use patterns. To understanding human disturbance regimes for developing conservation and ecosystem management plan and for targeting ecological areas that define scarce ecosystems services this study has provided a landscape structure digital database at scales of observations that meet.various mapping criteria (geology, geomorphology, pedology, climate unit, hydrography, hypsometry, road net, legally protected areas, settlements and land-use dynamics of the São Félix Araguaia municipality (MT, Brazil). The monitoring land-use dynamics for characterizing anthropogenic and natural surfaces was based on the use of the Systems of Geographical Information and image LandSat 5 TM. The pattern of land-use reflects the outcomes of more than one human process; for instance, cropland, pastureland and settlements expansion. Natural vegetation was the most abundant land use type, occupying 77,26% of the municipal district total area in 1990, decreasing to 58,86% in 2009. Following forest, agricultural activity antropica was the next most abundant land class type with 21,17% of the total area in 1990 and 39,17% in 2009. A class on non-agricultural human activity (roads and urbanized area) value was incipient throughout the period (0,42% of the total area in 1990 and only 0,68% in 2009), evidencing that the landscape changes are not influenced by the urban growth. These temporal changes were interpreted as resulting from regional development actions related to agricultural expansion based on intensive methods. Regional and municipal planners require up-todate information related to a digital database to effectively manage land development and plan for change. / Processos que atuam na interação sociedade natureza definem os tipos de usos da terra que por sua vez definem o padrão espacial de paisagens culturais, diversas do ponto de vista dos valores estéticos, econômicos e ecológicos, geralmente resultando na degradação dos habitats, perda de solos e empobrecimento dos ecossistemas naturais. Estes processos comprometem a sustentabilidade ambiental, ao comprometerem o capital natural que proporciona os serviços dos ecossistemas para o bem-estar humano. Nesta perspectiva este estudo propõe a análise ambiental da estrutura da paisagem do município de São Félix do Araguaia (MT, Brasil), em uma escala de observação que contempla o mapeamento de vários critérios (geologia, geomorfologia, pedologia, unidades climáticas, hidrografia, hipsometria, malha viária), associado às mudanças espacial e temporal dos usos e ocupação da terra no período de 1990 a 2009. Analisa também a relação entre as alterações na cobertura da terra ocorridas durante o período estudado,a classificação dos ecossistemas da área de estudo, e o uso de índices de sustentabilidade na perspectiva evidenciar os efeitos da intensidade do uso da terra no padrão espacial e temporal, na perda de habitat, e na condição da naturalidade e qualidade e vulnerabilidade ambiental para compreender a dinâmica dos distúrbios antrópicos no comprometimento das áreas ecológicas que proporcionam serviços dos ecossistemas, como subsídio ao desenvolvimento de planos de manejo e conservação dos ecossistemas. E, por fim, identificaa condição atual do uso da terra do território municipal de São Félix do Araguaia, para avaliar o comprometimento das zonas de usos propostas para o município no contexto do Zoneamento Socioeconômico Ecológico (ZSEE) do Estado de Mato Grosso e sua influência na determinação de cenários para a conservação da biodiversidade regional do município. Esta abordagem visademonstrar de que maneira as projeções dos fatores de pressão das atividades humanas, representados pela intensidade de uso da terra, sobre os ecossistemas naturais determinam impactos na biodiversidade (perda de habitat e mudanças na qualidade da paisagem), interferindo na disponibilidade de bens e serviços ambientais proporcionados às sociocomunidades locais (aldeias, vilas, cidades e assentamentos, etc.), que afetam e interagem com a diversidade de paisagens, e como os instrumentos de planejamento territorial, representado pelo Zoneamento Socioeconômico Ecológico (ZSEE), são influenciados, e influenciam as condições dos ecossistemas do município de São Félix do Araguaia.O município de São Félix do Araguaia foi selecionado para estudo por apresentar um cenário associado a projetos desenvolvimentistas que determinam mudanças rápidas na cobertura da terra, típicas para os municípios da região centro-oeste do Brasil. Os resultados demonstraram duas principais tendências temporais na transformação da paisagem: a redução de 18% da área total dos ecossistemas naturais, em suas diversas fitofisionomias, e aumento de 18% da área total das diferentes formas de ecossistemas Antropogênicos agrícola. Tecno-Ecossistemas apresentam uma dinâmica quantitativamente incipiente. Estas mudanças temporais e espaciais são resultantes das ações desenvolvimentistas regionais prioritariamente relacionadas à expansão agrária baseada em métodos intensivos. Os Indicadores utilizados refletem aspectos chave da interação natureza-sociedade em termos das consequências da intensidade do uso da terra na perda de habitat, da naturalidade, da qualidade, e da resiliência da paisagem. Além disso, são úteis para divulgar os problemas relacionados à complexidade da sustentabilidade da paisagem do município de São Félix do Araguaia para os tomadores de decisão e ao público em geral.

In spite tropical forests are the most important terrestrial global carbon sinks due to carbon storage in aboveground biomass, it is also the primary target of deforestation. The conversion of Tropical forests into anthropogenic areas might disrupt biological flux and also lead to severe microclimatic changes at forest edges. These combined effects can trigger profound changes in plant composition through both high mortality of fragmentation-sensitive species and proliferation of disturbed-adapted species which will ultimately impacts carbon storage. Thus, our main objective in this study was understand the role of human-induced disturbances in modulate the dimension of biomass loss at tropical forests. We applied a systematic literature review searching for empirical evidences that edge effects can drive biomass loss in tropical forests (Chapter 2). Our findings highlighted the gap of knowledge about the pattern and process related to biomass loss in tropical forests. To strengthen this understanding, we formulated a conceptual model linking landscape structure and patch-level attributes to severity of edge effects affecting aboveground biomass. Our model hypothesizes that habitat amount, isolation, time since edge creation, and the synergism between edge distance, patch size, and matrix type are the main drivers of biomass loss in anthropogenic tropical forests. We thus used a large plant dataset (18 503 trees ≥ 10 cm dbh) from 146 sites distributed across four Mexican and four Brazilian rainforest regions to test our conceptual model predictions, specifically the influence of forest cover, site isolation, edge distance, patch size and type of matrix on biomass (Chapter 3). We observed that carbon-rich sites presented species that are typical of old-growth forests (shade-tolerant, large-seeded, zoocoric) contrasting to carbon-poor sites composed by disturbed-adapted species (pioneer occupying the understory). Large shade-tolerant trees (≥ 40 cm dbh) were impacted severely by the combination of forest loss and edge effects. Edge distance, patch size, and the amount of open-matrix strongly influence small shade-tolerant trees (≤ 20 cm dbh). Although our results do not fully corroborate the initial predictions of the conceptual model, they support the idea that landscape composition interact with patch structure and ultimately impacts biomass stocks in fragmented tropical forests. Finally, we further investigated if the disturbance level of the region influences plant-structure responses to forest loss (Chapter 4). Biomass, but not plant density, was affected by forest loss in regions with intermediate disturbance levels, i.e. regions showing a combination of moderate deforestation (20-40% of remaining forest cover) disturbed during the past 30-60 years, high defaunation but harboring relictual populations of large-mammals, and areas mostly composed by heterogeneous matrices. In general, our findings highlight that both landscape composition and patch structure are the main drivers of biomass loss in Neotropical forests, and that the landscape context must be considered to obtain more reliable estimations of carbon emissions due to forest degradation. Landscape planning (e.g. restoration of forest cover) should be included in conservation strategies in order to sustain carbon storage. Moreover, we advocate that conservation initiatives will be less costly and more effective if implemented in areas under intermediate disturbance levels / Apesar das florestas tropicais serem a mais importante fonte mundial de carbono da porção terrestre do globo devido ao armazenamento de carbono na biomassa acima do solo, elas são também o alvo primário do desmatamento. A conversão das florestas Tropicais em áreas antropogênicas pode interromper o fluxo biológico e também levar a severas mudanças microclimáticas na borda dos fragmentos. A combinação desses efeitos pode engatilhar profundas mudanças na composição da vegetação através tanto da mortalidade de espécies sensíveis à fragmentação como também pela proliferação de espécies adaptadas distúrbios, com impactos finais nos estoques de carbono. Assim, o maior objetivo desse estudo foi compreender o papel dos distúrbios induzidos pelo homem na modulação da dimensão da perda de biomassa em florestas Tropicais. Nós aplicamos uma revisão sistemática da literatura procurando por evidências empíricas de que o efeito de borda pode levar a perda de biomassa em florestas tropicais (Capítulo 2). Nossos resultados destacam a lacuna de conhecimento entre padrões e processos relacionados à perda de biomassa em florestas Tropicais. Para fortalecer esse conhecimento, nós formulamos um modelo conceitual conectando estrutura da paisagem e atributos na escala do fragmento à severidade do efeito de borda, e assim afetando a biomassa acima do solo. Nosso modelo hipotetiza que a quantidade de hábitat, o isolamento, o tempo desde a formação da borda e o sinergismo entre tamanho do fragmento, distância da borda e tipo de matriz são os principais condutores de perda de biomassa em florestas Tropicais antropogênicas. Utilizando um grande banco de dados (18 503 árvores ≥ 10 cm dap) provenientes de 146 locais distribuídos em quatro regiões de floresta úmida no México e quatro no Brasil, nós então testamos as predições do nosso modelo conceitual. Especificamente, a influência da cobertura florestal, isolamento, distância da borda, tamanho do fragmento e tipo de matriz sobre a biomassa (Capítulo 3). Nós observamos que áreas com muito carbono apresentaram espécies típicas de florestas maduras (tolerantes ao sombreamento, zoocóricas, com sementes grandes) contrastando com áreas com pouco carbono compostas por espécies adaptadas à distúrbio (pioneiras ocupando o sub-bosque). Árvores grandes tolerantes ao sombreamento (≥ 40 cm dap) foram impactadas severamente pela combinação de perda de cobertura florestal e efeitos de borda. Distância da borda, tamanho do fragmento e a extensão da área de matriz aberta influenciaram fortemente as árvores pequenas tolerantes a sombreamento (≤ 20 cm dap). Apesar dos nossos resultados não corroborarem completamente as predições iniciais do nosso modelo conceitual, eles dão suporte à ideia de que a composição da paisagem interage com a estrutura do fragmento com impactos finais nos estoques de biomassa em florestas Neotropicais. Por fim, nós investigamos se o nível de distúrbio da região pode influenciar nas respostas da estrutura da vegetação à perda de cobertura florestal. Biomassa, mas não a densidade de indivíduos, foi afetada pela perda de cobertura florestal em regiões com nível intermediário de distúrbio, i.e. regiões apresentando uma combinação de níveis moderados de desmatamento (20-40% de cobertura florestal remanescente) em que a perturbação ocorreu ao longo dos últimos 30-60 anos, com alto grau de defaunação mas ainda abrigando populações relictuais de grandes mamíferos e, em sua maioria, compostos por uma matriz heterogênea. Em geral, nossos resultados destacaram que tanto a composição da paisagem como a estrutura do fragmento são os principais condutores de perda de biomassa em florestas Neotropicais e que o contexto da paisagem deve ser considerado para se obter estimativas mais confiáveis de emissão de carbono devido à degradação florestal. O planejamento da paisagem (e.g. restauração da cobertura florestal) deve ser incluído em estratégias de conservação em ordem de sustentar o armazenamento de carbono. Além disso, nós defendemos que iniciativas de conservação serão menos custosas e mais efetivas se implementadas em áreas sob níveis intermediários de distúrbio

Der Beitrag befasst sich mit der Analyse der zeitbezogenen Veränderung der Landschaft in der Nationalparkregion Sächsische Schweiz, d. h. der Änderung der Flächennutzung und ihrer Struktur über einen Zeitraum von etwa 200 Jahren hinweg. Dabei geht es primär um die Erfassung, Darstellung und Bewertung des Landschaftswandels durch Flächennutzungsänderungen und ihrer Auswirkungen auf die Umwelt. Durch die sehr enge methodische Verzahnung zwischen Fernerkundung, Geoinformatik-, landscape metrics- und umweltwissenschaftlichen Bewertungsansätzen gelingt es, Bewertungen der zeitbezogenen Strukturveränderungen in einem Landschaftsraum vorzunehmen und diese Veränderungen den verschiedenen, kumulativ zusammenwirkenden Verursachern zuzuordnen.

The concept of differentiated land use was formulated already 50 years ago to preserve biodiversity and to maintain or restore the necessary landscape structure. Although it has been anchored in the Federal Nature Conservation Act, there is still no monitoring of its implementation, although the German Advisory Council on the Environment has been calling for this for 25 years. The paper argues that the technical prerequisites for monitoring the differentiated land use are ready today and discusses the conceptual steps necessary. It identifies several dimensions and proposes corresponding indicators of landscape structure, in particular the degree of diversification and the mixing of intensive land uses, the distribution of the size of intensively used areas, the proportion of semi-natural areas (at least 10 %) and the interconnected arrangement of semi-natural areas. Furthermore, the paper discusses suitable reference units and existing data. Finally, we identify remaining gaps in the data basis and discuss the question of defining target values. / Das Konzept der differenzierten Landnutzung wurde bereits vor 50 Jahren formuliert, um Biodiversität zu erhalten und die dazu erforderliche Landschaftsstruktur zu bewahren oder wiederherzustellen. Es ist zwar im Bundesnaturschutzgesetz verankert worden, aber es fehlt noch immer ein Monitoring seiner Umsetzung, obwohl der Sachverständigenrat für Umweltfragen dies seit 25 Jahren als notwendig einfordert. Der Beitrag argumentiert, dass die technischen Voraussetzungen für ein Monitoring der differenzierten Landnutzung heute bereitstehen, und diskutiert die dafür nötigen konzeptuellen Schritte. Es werden verschiedene Dimensionen bestimmt und entsprechende Indikatoren der Landschaftsstruktur vorgeschlagen, insbesondere zum Grad der Diversifizierung und der Durchmischung der intensiven Landnutzungen, zur Schlaggrößenverteilung intensiv genutzter Flächen, zum Flächenanteil naturnaher Flächen (mindestens 10 %) und zur vernetzten Anordnung der naturnahen Flächen. Des Weiteren diskutiert der Aufsatz geeignete Bezugseinheiten und vorhandene Daten. Abschließend werden verbleibende Lücken in den Datengrundlagen identifiziert und die Frage der Definition von Zielwerten erörtert.

In dieser Arbeit wurde der Frage nachgegangen, inwieweit sich die Habitatansprüche von drei Brutvogelarten, der Offenlandart Feldlerche (Alauda arvensis), der Heckenart Neuntöter (Lanius collurio) und der Waldart Schwarzspecht (Dryocopus martius), mit Landschaftsstrukturmaßen darstellen lassen, und ob sich Landschaftsstrukturmaße für die Habitatmodellierung eignen. Basis für die Berechnung der Landschaftsstrukturmaße ist ein Flächenschema des IÖR-Monitors aus dem Jahr 2013, welches aus Daten des AFIS-ALKIS-ATKIS-Modells (AAA-Modells) aufgebaut wurde. Dieses Schema bietet redundanzfreie Flächennutzungsdaten für ganz Deutschland. Da es nur flächenhafte Elemente enthielt, wurde es um gepufferte linienhafte Elemente, genauer um Hecken, Baumreihen und Feldwege ergänzt. Die Artdaten stammen aus dem Monitoring häufiger Brutvögel (MhB), ebenfalls aus dem Jahr 2013. Die Berechnungen der Landschaftsstrukturmaße wurden mittels ArcGIS-Modellen durchgeführt. Für die Feldlerche und den Schwarzspecht wurden die Landschaftsstrukturmaße Mean Shape Index (MSI), Mean Patch Size (MPS), Anteil geeigneter Habitate (Percentage of Landscape, PLand), Total Core Area (TCA), Fläche geeigneter Biotope ohne anthropogene Störeinflüsse (Fl_ungest) und die Kantendichte der Landschaft (Edge Density, ED) berechnet. Für den Neuntöter sind es MSI, MPS, PLand, Fl_ungest, die Kantendichte und die Fläche geeigneter Gehölzbiotope und Hecken. Es wurde aufgezeigt, dass teilweise höchst signifikante lineare Zusammenhänge zwischen dem Vorkommen der drei Arten und den Landschaftsstrukturmaßen existieren. Die damit erklärten Streuungen der Brutpaarzahlen sind allerdings relativ gering. Das Bestimmtheitsmaß B oder R² der Regressionsgeraden beträgt für die Feldlerche maximal 0,285 bei der Fläche ungestörter Habitate, für den Schwarzspecht maximal 0,332 bei dem Anteil geeigneter Habitate und beim Neuntöter lediglich 0,038, ebenfalls für die Fläche ungestörter Habitate. Der Grund hierfür ist, dass die Arten Ansprüche an die Habitate stellen, die sich nicht mit Landschaftsstrukturmaßen erklären lassen. Die Modelle der multiplen linearen Regression sind ungeeignet, um Brutpaarzahlen der Arten vorherzusagen. Ohnehin war es nur für die Feldlerche möglich, ein solches Modell zu erstellen, das höhere Bestimmtheitsmaße aufweist als die einzelnen Landschaftsstrukturmaße. Deutlich bessere Ergebnisse wurden mit einem Modell erzielt, das die Eignung der Landschaft und ihrer Struktur als Habitat anhand einer Bewertungsmatrix beurteilt. Hier wurde bestimmt, wie hoch der Anteil besetzter Untersuchungsflächen an der Gesamtzahl von Untersuchungsflächen einer bestimmten Gesamtpunktzahl ist. Die Zusammenhänge zwischen Punktzahl und Anteil besetzter Flächen wurde mit teils nichtlinearen Regressionsfunktionen dargestellt. Der Anteil erklärter Abweichungen (R²) beträgt bei der Funktion der Feldlerche 97,1%, der des Schwarzspechts 88,5% und der des Neuntö-ters 49,3%.

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