The BIOKLIM project: biodiversity research between climate change and wilding in a temperate montane forest : the conceptual framework

To understand the rapid rate of change in global biodiversity, it is necessary to analyse the present condition of ecosystems and to elucidate relationships of species to their environment. The BIOKLIM Project (Biodiversity and Climate Change Project) is intended to close this gap in our knowledge of montane and high montane forests of Central European low mountain ranges, one of the most threatened mixed montane systems worldwide. The Bavarian Forest National Park is characterised by its altitude range of ca. 800 m and a strongly developed gradient of forest structure. Relicts of old growth forests (areas of former local nature reserves) and dead stands, mostly killed by bark beetles, are accompanied by widely varying levels of woody debris and light. The gradients comprise a wide range of abiotic and forest structure factors, making the study area well suited for a multidisciplinary investigation of biodiversity. Unconstrained ordination (CA) of six taxa (vascular plants, wood inhabiting fungi, birds, carabids, spiders and molluscs) indicate the altitudinal gradient to be the main driver for distribution patterns of species assemblages. Objectives, structure, study design and data sampling of the BIOKLIM Project are described in detail. We set up 293 sampling plots along four main straight transects following the altitudinal gradient. All abiotic and stand structure data regarded as relevant are available for each plot. Vascular plants, wood inhabiting fungi and birds were sampled or mapped on all 293 plots. For the other 22 investigated taxa we used subsamples pre-stratified according to the sampling methods. The necessity of dealing with spatial autocorrelation, arising from sampling along linear transects, is described. Finally, study approach of our biodiversity project is compared with others involving altitudinal gradients. Worldwide, only a few multidisciplinary biodiversity studies have been previously conducted on long altitudinal gradients. However, in most cases sampling techniques were similar to ours, which allows comparison of results between continents. Keywords: Climate Change, Biodiversity, species-environment relationshipsUm die rasante Veränderung globaler Biodiversität zu verstehen, ist es erforderlich, den gegenwärtigen Zustand von Ökosystemen zu analysieren und die Zusammenhänge zwischen Arten und deren Umwelt aufzulösen. Das BIOKLIMProjekt (Biodiversität und Klima Projekt) hat zum Ziel, diese Wissenslücken für Wälder montaner und hochmontaner Mittelgebirge zu schließen. Der Nationalpark Bayerischer Wald ist neben dem Höhengradient (ca. 800 m) durch einen starken Strukturgradient geprägt. Dieser resultiert aus Restvorkommen sehr alter Bestände (ehem. Naturschutzgebiete) sowie dem Wirken des Borkenkäfers seit ca. zwei Jahrzehnten und einem dadurch verbundenen z. T. sehr hohen Totholzvorrat. Die Gradienten umfassen eine breite Spanne von abiotischen Faktoren und Bestandesstrukturen und machen den Nationalpark zu einem gut geeigneten Untersuchungsgebiet für interdisziplinäre Biodiversitätsforschung. Korrespondenzanalysen (CA) für 6 taxonomische Gruppen (Gefäßpflanzen, Holzpilze, Vögel, Laufkäfer, Spinnen und Mollusken) machen die starke Abhängigkeit der Artengruppen vom Höhengradienten deutlich. Es werden detailliert die Zielsetzungen, Projektaufbau, das Untersuchungsdesign sowie die Erfassungsmethoden des BIOKLIM-Projektes beschrieben. 293 Probepunkte wurden entlang von 4 Transekten, welche dem Höhengradienten folgen, eingerichtet. Zu jedem Probekreis stehen alle als relevant erachteten Daten zur Abiotik und Bestandesstruktur zur Verfügung. Gefäßpflanzen, Holzpilze und Vögel wurden auf allen 293 Probepunkten erfasst. Für die anderen 22 untersuchten Artengruppen wurde in Abhängigkeit von der Methode ein stratifiziertes Design gewählt. Lösungsansätze zum Umgang mit Autokorrelation, die durch die Anordnung von Probekreisen entlang von Linien (Transekte) bedingt ist, werden dargestellt. Schließlich wird das BIOKLIM-Projekt mit den wenigen weltweiten Biodiversitätsprojekten verglichen und diskutiert. In den meisten Fällen sind die Erhebungsmethoden ähnlich, sodass Vergleiche der Ergebnisse zwischen verschiedenen Kontinenten möglich werden. Schlüsselwörter: Klimawandel, Biodiversität, Arten-Umwelt-Beziehun