Datenblatt

Methoden/Modelle PZOE.KIEL.MOD.CALTH

Einrichtung

Projektzentrum fuer Oekosystemforschung der Universitaet Kiel

Anschrift

Schauenburgerstr. 112, 24118 Kiel, Tel. 0431/880-4030, Fax: 0431/880-4083

Gesprächspartner

Herr Meinolf Asshoff, Tel. -4029, E-Mail: meinolf@pz-oekosys.uni-kiel.de

Informationsquelle

Gespraech im PZOe Kiel (Zoelitz-Moeller); Textunterlage von Herrn Asshoff.

URL

http://www.pz-oekosys.uni-kiel.de/

Bezeichnung

CALTH 0.8
Abschaetzung moeglicher Vegetationsveraenderungen (Sukzession) auf Niedermoorstandorten nach der Veraenderung von Umweltfaktoren wie z.B. Grundwasserstand oder Nutzungsart.

Bemerkung

Benutzte Programmiersprache und Modellierungssystem: Expertensystem-Entwicklungsoberflaeche BABYLON 3.0 (GMD / VW-GEDAS) unter Common LISP Benoetigte Peripherie-Software (Datenbank, Grafik): Motiv-Window-Manager unter X-WINDOWS Hardware-Anforderungen: SUN Workstation mit UNIX V; Speicheranforderungen (RAM- und Massenspeicher-Kapazitaeten): >> 8 MB RAM

Beschreibung

Basierend auf den langjaehrigen Untersuchungen des schleswig-holsteinischen Feuchtgruenlandes an der Univ. Kiel (KOeLBEL & al. 1990, SCHRAUTZER 1988) wird in enger Zusammenarbeit mit dem Teilvorhaben 4.2 (Struktur der Vegetation) ein Expertensystem zur Beurteilung der Entwicklung von Gruenlandstandorten unter bestimmten abiotischen Umweltbedingungen und verschiedenen Nutzungen entwickelt. Zum einen soll dies der Ueberpruefung und Weiterentwicklung der bisher bestehenden Vorstellungen zu den Vorgaengen und Abhaengigkeiten der Gruenlandsukzession dienen. Letztlich sollen mit Hilfe des Geographischen Informationssystems ARC/INFO aufgrund flaechenbezogener Informationen wie aktueller Vegetation, Bodentypen, Wasserstandsdynamik und Nutzungen die Entwicklungstendenzen der Gruenlandflaechen im Untersuchungsgebiet abgeschaetzt werden. Anwendungsziele:

• Naturschutz-Managment von Feuchtwiesen zur Erhaltung oder Wiederentwicklung von bestimmten Pflanzengesellschaften.
• Abschaetzung der Konzequenzen von Extensivierung oder Intensivierung von Feuchtwiesen auf die Vegetationszusammensetzung.
• Uebersicht ueber einen Teil des Wissens zu Feuchtwiesengesellschaften (Umweltabhaengigkeiten, Entwicklungsmoeglichkeiten, pflanzensoziologische Systematik).

Gueltigkeitsziel: Repraesentation des bezueglich des Anwendungszieles praxisrelevanten Wissens ueber Pflanzengesellschaften der Feuchtwiesen auf Niedermoorstandorten im norddeutschen Raum. Massstaebe (Scales) Raeumlicher Bezugsmassstab und Differenzierung: Norddeutsches Flachland als Gueltigkeitsbereich. Als kleinste Raumeinheiten werden bezueglich der Umweltfaktoren als homogen anzunehmende Flaechen betrachtet, in der Regel Schlaege. Zeitliche Differenzierung / Schrittweite: kein dynamisches Modell im engeren Sinne, daher keine exakte zeitl. Differenzierung moeglich, ungefaehrer Zeitmassstab der Veraenderung der Gesellschaften ca. 10 bis 50 Jahre.
Sichtweise und Definition des betrachteten Systems: Als Grundlage fuer das Expertensystem dient das empirische und analytisch-theoretische Wissen der Pflanzensoziologen, das unter anderem in Form von Entwicklungsschemata fuer die Uebergaenge zwischen Pflanzengesellschaften unter bestimmten Umweltveraenderungen vorliegt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Vegetationsgesellschaften im Feuchtgruenland hauptsaechlich durch wenige abiotische, biotische und anthropogene Umweltfaktoren des Standortes im Zusammenhang mit der jeweiligen Vorgeschichte der Vegetation bestimmt werden. Die verschiedenen Vegetationsgesellschaften lassen sich jeweils durch eine pflanzensoziologische Tabelle charakterisieren, die aus einer Kombination von typischen und fakultativen Arten und ihren Deckungen besteht. Zusaetzlich sind zu vielen Pflanzenarten beschreibende oekologische Informationen wie etwa Optima bezueglich abiotischer Standortfaktoren, Lebensformtypus, Beweidungsempfindlichkeit oder Gesellschaftstreue vorhanden. Mit Hilfe dieser Informationen koennen zusaetzlich Aussagen zum Vorkommen bestimmter Arten aufgrund von Aenderungen der Naehrstoffversorgung und des Grundwasserstandes abgeleitet werden. Dieses Wissen kann zur Abschaetzung der Entwicklung eines Gruenlandbestandes mit herangezogen werden und mit dem Ergebnis, das aus dem Wissen auf der Ebene der Gesellschaften abgeleitet wurde, verglichen werden.
Theoretische Grundlagen: Vorgenommene Vereinfachungen und Abstraktionen: Vegetationsgesellschaften werden als Einheit betrachtet, denen bestimmte Anforderungen an die Umweltfaktoren zugeordnet werden koennen. Aus einer fuer einen Standort geeigneten Gesellschaft wird das Spektrum der Arten abgeschaetzt, aus denen sich die Vegetation an diesem Standort zusammensetzt. Diese Betrachtung integriert bis zu einem gewissen Grad die Interaktion zwischen den Arten einer Gesellschaft und die gegenseitige Beeinflussung von Vegetation und Umwelt. Modellierte (Prozess)einheiten und deren Definition: Vegetationstypen aehnlich der pflanzensoziologischen Gesellschaften und deren Anforderungen an die Umweltfaktoren (Nischen). Umweltfaktoren als fuer die Vegetation wichtige abiotische, biotische und anthropogene bedingte Eigenschaften eines Standortes bzw. Einflussgroessen. Arten im biologischen Sinne mit deren Anforderungen an die Umweltfaktoren sowie verschiedener z.T. abstrakter Eigenschaften. Benutzte mathematische Methoden und Loesungsverfahren: hybride Expertensystem-Shell mit objektorientierer Wissensstrukturierung, logischen Regeln zur Auswertung der Wissensstrukturen, Aufstellung von einzuhaltenden Randbedingungen, Inferenzmechanismus (Objektvererbung, verschiedene Regelverkettungen, Propagation der Werte fuer die Randbedingungen).

Literaturnachweis

• ASSHOFF, M. (1996): Expertensysteme in der biozoenotischen Modellierung: ein Beratungssystem zum Feuchtwiesenmanagement. - Ecosys 4, 255-280.
• ASSHOFF, M. (submitted): Hybride und unscharfe Methoden der Wissenrepraesentation in einem Expertensystem zum Feuchtgruenlandmanagement. - Intelligente Methoden zur Verarbeitung von Umweltinformationen. Beitraege zum 2. KI-Pfingstworkshop Bremen, Metropolis Verlag.
• SCHRAUTZER, J., ASSHOFF, M. & MUeLLER, F. (1996): Restoration strategies for wet grasslands in northern Germany. - Ecological Engineering (in press).
• ASSHOFF, M. (in prep, 1996): Die Entwicklung eines Beratungssystems zum Feuchtwiesenmanagement - ein Beispiel fuer die Anwendung wissensbasierter und unscharfer Methoden fuer den Transfer biologischen Wissens. - Dissertation Universitaet Kiel.