Naturschutz per Computer

ZIMMERMANN A. & TALKER H. 1995. BIODIGITOP. Naturschutz per Computer. - Naturschutzbrief 166: 3-10.

Naturschutz per Computer - das Projekt Biodigitop

Im Jahr 1977 und verstärkt im Jahr 1979 wurde vom Amt der Steiermärkischen Landesregierung, Fachabteilung Ib, in Zusammenarbeit mit der Rechtsabteilung 6, Fachstelle Naturschutz, mit der Erfassung von Biotopen begonnen, die wegen ihrer Bedeutung aus der Sicht des Biotop- und Artenschutzes sowie wegen ihrer hohen ökologischen Ausgleichsfunktion schutzwürdig sind. Diese Erfassung erfolgte im Rahmen von mehreren, teilweise parallel laufenden Projekten mit Schwerpunkten in den Tal- und Hanglagen bis 1.300 m Seehöhe.

Um die methodische Einheitlichkeit des Projektes sicherzustellen, wurde ein standardisierter Erhebungsbogen entworfen. Danach waren hauptsächlich folgende Daten zu erheben: 

• Biotoptyp (z.B. Hochmoor, Streuwiese, Magerrasen, Trockenwald, Auwald etc.)
• floristische Artenzusammensetzung des Biotopes oder Biotopkomplexes
• ökologische Rahmenbedingungen wie Boden, Nutzung, Geologie ...
• absehbare Gefährdung
• Topographie und andere Grunddaten

Ergebnis der Kartierungsarbeiten waren rund 1.200 Erhebungsbögen, die sogenannte "ökologische Vorbehaltsflächen" charakterisieren. Sie wurden in den dafür zuständigen Fachabteilungen der Landesregierung inventarisiert.
Einer der wesentlichen Nachteile dieses Systems bestand bisher darin, dass sowohl die Erhebungsbögen als auch die Lagekarten der Biotope nur im Original in der Fachstelle Naturschutz vorhanden waren. Es existierten zwar nach Bezirken geordnete Übersichtskarten (Maßstab 1 : 50.000), aus denen die Lage aller der Fachstelle bekannten schutzwürdigen Objekte zu entnehmen war und zusätzlich Kurzbeschreibungsbögen für die einzelnen Biotope, dennoch war die Kommunikation mit anderen Planungsstellen aber nur sehr eingeschränkt möglich.
Im Rahmen des Geographischen Informationssystems Steiermark (GIS), das vom Referat für Informations- und Kommunikationstechnik der Landesregierung betreut wird, boten sich dann neue Möglichkeiten.
Aus diesem Grund und auch, um die Daten zu aktualisieren, wurde im Jahr 1991 das Projekt BIODIGITOP ins Leben gerufen.
Das Team Dr. A. Zimmermann und Dr. H. Talker (Biologische Arbeitsgemeinschaft) wurde beauftragt, jenen Teil der Biotopkartierung, der in den Jahren 1979-1982 unter der Aufsicht der FA Ib erstellt worden war, zu revidieren und die Ergebnisse in digitalisierter Form für das GIS Steiermark bereitzustellen.
Das Projekt erhielt den Namen "Biodigitop I" und wurde von der RA 6, Fachstelle Naturschutz, dem Referat für Landes- und Regionalplanung und dem Referat für Informations- und Kommunikationstechnik der Landesbaudirektion fachlich und finanziell getragen. Insgesamt wurden rd. 1.200 Biotope in diesem Projekt erfasst.

Vom Biotop zum Biodigitop

Im Wortgebilde "Biodigitop" wird das Wort "Biotop" um Silben aus dem Wort "Digitalisierung" erweitert.
Durch das Digitalisieren werden Umrisse auf eine Karte konstruiert, die man Polygone nennt. Jedes Polygon legt nicht nur die Position eines Biotopes fest, sondern hat ebenso einen bestimmten, oft sehr differenzierten Aussagegehalt zugeordnet. Genauer gesagt: rund 1.200 Polygone ergeben insgesamt eine Informationsfülle von cirka einer halben Million Einzeldaten. Zur Bewältigung dieses Datenurwaldes wurde daher im Auftrag der Fachstelle Naturschutz des Amtes der Steiermärkischen Landesregierung im Jahre 1991 unter wesentlicher Mitwirkung der Fa. SCHACHNER & SCHLEMMER (Weiz) ein speziell an die vorliegenden Biotoperhebungsbögen angepasstes PC-Programm entwickelt, das auf dem Betriebssystem MS-DOS arbeitet.
Dieses Programm bildet gewissermaßen den Kern des Biodigitopprojektes. Es erlaubt - wie jedes andere einschlägige Programm auch - den raschen Zugriff auf beliebige Daten und Datenkombinationen, soweit sie codiert wurden. Das heißt, dass Biotope mit Hilfe ihrer Laufnummer (Biocode) sortiert bzw. nach bestimmten Themen ausgewählt (selektiert) werden können. Es ist beispielsweise möglich, in Sekundenschnelle nach dem Prinzip einer Kartei alle jene Biotoptypen herauszusuchen, für die der Status eines Naturschutzgebietes vorgeschlagen wird. Die einzelnen Bildschirmmasken enthalten alle in den Erhebungsbögen vermerkten Informationen von der Topographie und Administration über die ökologischen Rahmenbedingungen (Geofaktoren) bis zum Kartierungsobjekt (Biotop) und dessen Zustandsgrößen (Art, Gefährdung, aktueller Zustand ...).
Grundsätzlich ist das, was seinerzeit auf den Erhebungsbögen notiert wurde, in ähnlicher Form auch auf dem Bildschirm wiedergegeben. Gewissermaßen als Nebeneffekt sollte damit auch eine künftig einheitlich strukturierte Datenerhebung gewährleistet sein.
Eine wesentliche Aufwertung erfährt das Programm (bzw. die wissenschaftliche und planungsbezogene Relevanz der Biotopkartierung selbst) durch den "Verknüpfungsmodus". Das bedeutet, dass alle codierten Informationen miteinander verknüpfbar sind. Mit dieser Möglichkeit kann man ohne großen Zeitaufwand z. B. umfangreiche Flächenbilanzen erstellen. Daraus können sich wiederum neue wissenschaftliche Aspekte und auch effizientere Strategien für den Naturschutz ergeben.
Korrelationen lassen sich zwischen allen codierten Merkmalen herstellen. So z. B. zwischen dem Biotoptyp und der Gefährdungsart, zwischen dem Vorkommen gefährdeter Arten und der Bewertung oder zwischen Bodentyp und dem Vorkommen einzelner Arten; der Phantasie sind kaum Grenzen gesetzt.
Voraussetzung für die Zuverlässigkeit einer Interpretation (z.B. nach Zeigerwerten) oder Bewertung ist die Richtigkeit der Kartierungsdaten. Deshalb wurden alle wichtigen Angaben einer recht zeitaufwendigen Plausibilitätskontrolle unterzogen.

Bewertung hinsichtlich der Schutzwürdigkeit

Ein wesentliches Merkmal eines Biotopes, das aber in der Ersterfassung nicht explizit vermerkt war, ist dessen Schutzwürdigkeit. Dieser Punkt des Programmes ist ein sehr heikler, da aus arbeitstechnischen Gründen sowohl auf Kontakte mit anderen Spezialisten als auch auf einen Lokalaugenschein in der Regel verzichtet werden mußte. Andererseits wirkt sich die alleinige Bewertung sämtlicher Objekte durch eine Einzelperson auch vorteilhaft aus, da diese ihre Beurteilungen aus der Kenntnis der Gesamtsituation treffen kann.
Allgemein hat sich folgende Beurteilungsskala bewährt:

Bezüglich der Beurteilungsschwierigkeiten ist auch davon auszugehen, dass bis in die späten 70er Jahre manche Vegetationstypen, beispielsweise Grünlandgesellschaften, in der Steiermark noch recht mangelhaft erforscht waren. Dies gilt insbesondere auch für die für viele Regionen so typischen Streuobstbestände, die bis in die jüngste Zeit in ihrer Bedeutung für den Naturschutz verkannt und daher wenig dokumentiert wurden.

Revision ist Frustration

Die vorrangige Zielsetzung der Biotoperhebung ist die Entwicklung wirkungsvoller Schutzkonzepte.
10 Jahre nach der Ersterhebung stellt sich daher die bange Frage: Was geschah mit den gehobenen Schätzen?
1991 wurde somit mit der neuerlichen Überprüfung unter Beteiligung der Biologischen Arbeitsgemeinschaft Steiermark begonnen. Die Revision sollte zum einen das Ausmaß der weiteren Störungen in den Biotopkomplexen erheben, zum anderen den Handlungsbedarf klären. Die Revisionsergebnisse sind bedrückend!
Die Beeinträchtigungen und Verluste betreffen zwar "nur" 0,13 % der Landesfläche (ohne Hochlagen). Allerdings beträgt der gesamte standardmäßig erhobene Biotopbestand auch nur 0,35 % der Landesfläche (ohne Hochlagen). Diese Zahlen spiegeln letztlich eine erschütternd flächendeckende Verarmung unserer Landschaft wider, biologische "Glanzlichter" sind verschwunden oder im Verschwinden begriffen. Daran ändert auch die Tatsache nichts, dass bestehende Schutzgebiete und so manches literaturbekannte Kleinod in dieser Statistik nicht enthalten sind.
Im Endeffekt werden wohl nicht mehr als 4-5 % "der Landesfläche (ohne Hochlagen) als ökologische Vorrangflächen" in Frage kommen.
Über 44 % aller in der Erstkartierung erfassten Biotope wurden bei der Revision als akut gefährdet, negativ verändert oder zerstört klassifiziert.
Von den als verändert registrierten Flächen fallen rund 17 % der Kategorie "Totalverlust" zu. Am stärksten betroffen ist der grundwassernahe Bereich mit Mooren und Feucht-Grünland (53 % der Verluste), während die restlichen 47 % sich zu gleichen Teilen auf den Trockenbereich (überwiegend Trockenwiesen) bzw. mittleren Bereich (Wälder) aufteilen. Letzterer erlitt, absolut gesehen, die geringsten Einbußen; trotz allenthalben zu beobachtender Verrichtung entspricht dies den Erwartungen, da der forstliche "Landfraß" vergleichsweise langsamer vorankommt als der landwirtschafts- und siedlungsbedingte.
Unter der jedenfalls begründeten Annahme, dass die erhobenen Vorrangflächen über ein konzentriertes genetisches Potential, d.h. ein Optimum an biologischer Vielfalt und/oder Ursprünglichkeit verfügen, lässt sich der tatsächliche Verlust aus der Flächenstatistik allein gar nicht bemessen. Die Mehrzahl der Rote Listen-Arten aus Fauna und Flora ist gerade an diese Vorrangflächen gebunden, die Kategorie der potentiellen Gefährdung betrifft vornehmlich solche Biotope, die nicht als Lebensraum aus zweiter Hand regenerierbar sind. Es handelt sich gleichsam um versinkende Inseln im Abwasser einer übersteigerten Wachstumsgläubigkeit.
So ist es kein Einzelfall, wenn etwa überregional (siehe Abb. Pöls) oder gar international (Gulsen) höchst seltene Trockenrasenkomplexe zu Straßenschotter mutieren, wenn artenreiche Steilhang-Buchenwälder (Abb. Gschwendtberg) hektarweise abgeholzt und in gefährliche Erosionsherde verwandelt werden, wenn die eigenartige, hochspezialisierte Lebenswelt der Moorlandschaft Zug um Zug volkswirtschaftlich "höhergestellten" Interessen geopfert, der Wald durch Forst, die Magerwiese durch Silo-Einheitsgrün, die Landschaftsästhetik durch Golfrasen, der Lebensraum Wasser durch Beton, der Reliktbiotop durch vorschriftsmäßige Rekultivierung ersetzt wird.

Was bleibt dem künftigen Naturschutz?

Natürlich sieht die Natuschutzbehörde Erkenntnisse, wie vorhin geschildert, nicht ein. Immerhin konnte erstmals zahlenmäßig belegt werden, in welch beängstigendem Tempo und wie einfalls- bzw. facettenreich Naturzerstörung vorankommt. Hält dieser Trend an, muss man davon ausgehen, dass es im Jahr 2005 im Dauersiedlungsraum keine schutzwürdige Biotopfläche in nennenswerter Ausdehnung mehr geben wird. Natürlich wird diese Rechnung nicht so glatt aufgehen, allein schon deshalb, weil die Steiermark unter allen Bundesländern den höchsten absoluten Flächenanteil an Naturschutzgebieten aufweist, nämlich rund 8 % der Gesamtfläche (davon entfallen aber 96 % auf alpine Ökosysteme!). Dennoch besteht aufgrund der Gesamtentwicklung aller Grund zur Besorgnis!
Zieht man eine anwendungsorientierte Bilanz aus der Biotopkartierung, so ergeben sich folgende zwei Hauptmotive für den Naturschutz der Zukunft:

• Alle jene Flächen, die als noch einigermaßen "ursprünglich" gelten können, sollten kompromisslos erhalten werden. Dies entspricht ohnedies dem Wortlaut des Naturschutzgesetzes. Gleiches gilt für Flächen, die im Biodigitop als regional oder überregional bedeutsam klassifiziert wurden.
• Das zweite Motiv leitet sich direkt aus dem Motto des Naturschutzjahres ab, "Naturschutz überall", d.h. auf der ganzen Fläche!

Also auch in der intensiv genutzten Agrarlandschaft? Sicherlich im konkreten Sinn, wohl aber als konzeptiv gefasste Motivation, die fachlich begründbare Zielsetzung mit entsprechender Öffentlichkeitsarbeit verbindet.
Das Schlagwort "Biotopverbund" hat sich hiefür rasch eingebürgert. Die sogenannte Mosaik-Zyklus-Theorie fordert ebenfalls den Flächenverbund, um die einem natürlichen Ökosystem eigene Dynamik zu erfassen und nicht nur (wie es zunehmend üblich wird) Fragmente davon zu behüten. Dieses bestehende Defizit ließe sich mit Hilfe eines Biotop- Ausgleichsflächen-Verbundes wesentlich verringern.
Ausgleichsflächen wären besonders geeignet, Naturschutz tatsächlich "auf die Fläche" zu bringen. Bestimmte Formen der Landnutzung, wie Forstwirtschaft, Jagd, Fischerei, biologischer Landbau oder Almwirtschaft und Tourismus könnten am ehesten als Repräsentanten extensiver Bewirtschaftungsweisen in Frage kommen und damit - neben gefördertem Grünland - Träger von Ausgleichsflächen sein.

Dr. Arnold Zimmermann Hilmteichstr. 77 8010 Graz

Das Projekt Biodigitop im Rahmen des geographischen Informationssystemes des Landes Steiermark

Das Geographische Informationssystem Steiermark (GIS-STMK) geht auf einen Regierungsbeschluss der Stmk. Landesregierung vom 13. April 1987 zurück.
Im Zusammenwirken der datenführenden Dienststellen beim Amt der Steiermärkischen Landesregierung werden folgende Informationen unterschieden:

• Basisdaten: Sie sind von allgemeiner Bedeutung. Sie werden im Referat für Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) der Landesbaudirektion erfasst und geführt. Unter anderem sind dort amtliche Karten, z. B. ÖK 50, Gemeinde- und Bezirksgrenzen in den Koordinaten des Bundesmeldenetzes eingespeichert.
• Fachbasisdaten: Dabei handelt es sich um Auszüge der in den einzelnen Abteilungen verwalteten Fachinformationen von allgemeinem Interesse wie etwa Wasserschutz- oder Schongebiete (Gewässer, Verkehrswege).
• Spezielle Fachdaten: Das sind GIS-Datensätze der jeweiligen Abteilungen, die nur auf Anfrage bei diesen Abteilungen bezogen werden können.

Die PC-Datenbank der Fachstelle Naturschutz verwaltet spezielle Fachdaten, die nur über diese Dienststelle zugänglich sind. Im GIS-STMK ist ein Extrakt aus den flächenbezogenen Biotopdaten enthalten (Fachbasisdaten).

Alle Daten einer Fläche werden zusammengefaßt

Die flächenbezogene Erfassung der Daten am GIS-STMK erfolgte mit dem ARC/INFO Programm. Sinngemäß entsteht hierbei eine Computerkarte, in der die Flächeninformation in Form von Polygonen abgespeichert wird. Zu jedem Polygon wurde eine INFO-Datenbank mit den entsprechenden inhaltlichen Aussagen ("Attributen") angelegt.
Die Digitalisierung der aus der "Biotopkartierung Steiermark" vorliegenden Biotope im GIS-STMK wurde als Projekt der Biologischen Arbeitsgemeinschaft (Dr. H. Talker) im Auftrag der Fachstelle Naturschutz, Amt der Stmk. Landesregierung, durchgeführt. Erster Arbeitsschritt war die Präzisierung der ÖK-Kartierungseinträge mit Hilfe von Luftbildern aus dem ungefähren Zeitraum der Ersterfassung (Abb.). Im Anschluss an die Auswertung der Luftbilder erfolgte die Übertragung der Biotopumrisse der "Biotopkartierung Steiermark" auf Arbeitskarten im Maßstab 1 : 25.000 (Serie ÖK 25V).
Die in den Arbeitskarten ausgewiesenen Biotopgrenzen wurden nun mit Hilfe des ARC/INFO-Programmes im GIS-STMK auf Computer übertragen. Daraus entstanden Polygone, die nun an das bereits eingespeicherte Basisdatensystem angepasst werden konnten. So erhielt z.B. jedes Biotoppolygon eine eindeutige Ziffernfolge zugeordnet, den sogenannten BIOCODE. Sein Informationsgehalt ist bezüglich des politischen Bezirkes und der Laufnummer mit der PC-Datenbank identisch. Damit wurden die digitalisierten Flächen mit den für eine flächenbezogene Auswertung wichtigen Attributen verknüpft.

Um eine flächenbezogene Datenbearbeitung zu ermöglichen, wurden dem BIOCODE folgende Attribute zugeordnet: 

• Biotopname
• Höhenstufe
• Bewertung
• Gesetzlicher Schutzstatus (Ist- sowie Sollstatus)
• Biotoptyp
• Pufferzone
• Hemerobie (Grad der Naturnähe)
• Aktueller Zustand (nach Revision 1991)
• Gefahrenbild (Gefährdungsursache)
• Gefahrenstufe (Gefährdungsgrad)

Die Dateninhalte wurden im Allgemeinen direkt aus der PC-Datenbank entnommen. Zusätzliche, nur im geographischen Informationssystem enthaltene Attribute, wie PUFFERZONE und HEMEROBIE sowie GEFAHRENSTUFE sind aus Werten der PC-Datenbank indirekt abgeleitet. Die Attribute PUFFERZONE und HEMEROBIE sind überdies automatisiert über den Biotoptyp zugewiesen.
Der Natürlichkeitsgrad der Vegetation stellt für die ökologische Landschaftsbewertung ein wichtiges Kriterium dar. Das Ausmaß der Nutzung bzw. Belastung eines Ökosystems durch menschlichen Einfluß wird als HEMEROBIE bezeichnet, wobei Art und Intensität der Nutzung und Belastung eine wichtige Rolle spielen.

Die Stufen der Kulturbeeinflussung (Hemerobie)

Daraus ergeben sich folgende vier, hier verwendete Hemerobiestufen, die von "ahemerob" (nicht kulturbeeinflusst) über "oligohemerob" (schwach kulturbeeinflusst) und "mesohemerob" (mäßig kulturbeeinflusst) bis zu "euhemerob" (stark kulturbeeinflusst) reichen. Als "ahemerob" gelten z. B. Fels- oder Hochlagen- und Moorbiotope, als "oligohemerob" z.B. Wälder (ohne Forstgehölze), als "mesohemerob" Grünland (Wiesen). Übergänge zu euhemeroben Verhältnissen finden wir z.B. bei Gehölzen in der Kulturlandschaft oder bei Regenerationsflächen.
Die entsprechende Datenbank wurde für jeden bearbeiteten ÖK-Abschnitt aufgebaut. Die Zuordnungen erfolgten hierbei über ein Nummerncodesystem, welches die entsprechenden Textaussagen mit dem entsprechenden Biocode verknüpft. Dieser Biocode dient als Hauptschlüssel zur PC-Datei.
Auf der nach den flächenbezogenen Hauptinformationen konzipierten GIS-Ebene ist es - vor allem dann, wenn es sich um mehrere Teilflächen bzw. um Biotopkomplexe handelt - erforderlich, Merkmale zu gewichten. Dies betrifft insbesondere den im GIS als wesentliches Attribut zum Biocode festgelegten Biotoptyp, in der Folge aber auch Merkmale, die dem Biotoptyp untergeordnet sind.

Die steirische Gesamtkarte

Zuletzt wurden alle ARC/INFO-Teilkarten zum Datensatz einer gesamten Steiermarkkarte zusammengeschlossen. Durch GIS-Operationen wurde zu den Biotoppolygonen automatisch eine Pufferzone erzeugt. Die Breite der Pufferzone wurde aus dem Biotoptyp abgeleitet, sofern sie nicht überhaupt entfiel (z.B. bei Felsbiotopen). Mit Hilfe des Computers ist es möglich, Biotopkarte und Pufferzonenkarte übereinanderzulegen. Die nach Art des Biotops variable notwendige Breite der Pufferzone wird als Gürtel sichtbar, der sich in konstantem Abstand um den Biotoppolygon legt. Die Gesamtheit der Fläche aus Biotop und Pufferzone bildet die ÖKOLOGISCHE VORRANGFLÄCHE.
Das GIS-STMK enthält den gesamten flächenbezogenen Datensatz der Biotopkartierung Steiermark, der 1.200 Biotoppolygone umfasst. Diese Datei wurde BIODIGITOP I genannt. Als abschließender Schritt wurden standardisierte Ausdrucke (Standardplots) der Computerkarte BIODIGITOP I erstellt.
Die Darstellung umfasst im Wesentlichen den Biotoptyp pro Biocode, die Bewertung wird nach lokalen oder regionalen bzw. überregionalen Wertigkeiten durch die Stärke der Biotopumrandungslinie ausgedrückt. Eine vorhandene Pufferzone wird als umrandende Linie dargestellt. Aus dem GIS-Grunddatensatz wurden die Gemeindegrenzen übernommen, um die geographische Lage zu veranschaulichen.

Dr. Herwig Talker Fischergasse 9 8010 Graz