Versuchsdesign & Methoden – Forschung im Detail
A-DUR: Forschung für die Zukunft der Auwälder
Auwälder gehören zu den gefährdetsten Lebensräumen Mitteleuropas. Um Bayerns größtes zusammenhängendes Auwaldgebiet entlang der Mittleren Isar zu schützen, wurden 2.312 ha Staatswald aus der Nutzung genommen. Das 2024 gestartete Forschungsprojekt REGULUS: A-DUR untersucht die Dynamik, Resilienz und Multifunktionalität dieser Flächen. Wissenschaftler analysieren Standortveränderungen, Nutzungsverzicht und Freizeitnutzung, um nachhaltige Managementstrategien zu entwickeln. Die Forschung gliedert sich in fünf Teilprojekte, die Gehölzverjüngung, Walddynamik, Artenschutz, Klimaleistungen und gesellschaftliche Wahrnehmung untersuchen. Modernste Methoden wie Laserscanning, hydrologische Modellierungen und Citizen Science kommen zum Einsatz. Die Ergebnisse sollen langfristige Strategien für den Schutz und die nachhaltige Nutzung der Isar-Auen liefern.
Teilprojekt 1: Wie regenerieren sich die Auwälder?
Die natürliche Verjüngung von Bäumen ist für das Überleben der Auwälder entscheidend. Doch begünstigt durch Umweltveränderungen, beeinflussen gebietsfremde Arten die Walddynamik nachhaltig – auch nach der Ausweisung als Naturwald. Anhaltende Trockenperioden sowie Krankheiten an Esche, Ulme und Erle verstärken diesen Wandel.
Ein computergestütztes hydrologisches Modell (MODFLOW) hilft, Veränderungen des Grundwasserspiegels zu analysieren und deren Einfluss auf das Baumwachstum zu bewerten. Parallel dazu untersuchen Forschende im Gewächshaus, wie Jungbäume, die derzeit im Auwald vorkommen (Schwarzpappel, Flatterulme, Stieleiche und Winterlinde) unter verschiedenen Licht-, Boden- und Wasserbedingungen wachsen. Auch biotische Interaktionen werden simuliert, indem Konkurrenzversuche mit dem invasiven Indischen Springkraut stattfinden. Um dabei die Wachstumsdynamik der Jungbäume exakt zu erfassen, werden Punktdendrometer eingesetzt, die feinste Änderungen im Stammdurchmesser detektieren und so Rückschlüsse auf Wasserstress und Wachstumsreaktionen ermöglichen.
Im Bestand wird gemeinsam mit Teilprojekt 2 die Verjüngungssituation und die Walddynamik durch eine stichprobenartige Inventarisierung der Gehölze untersucht. An jedem Probepunkt werden fünf Unterpunkte analysiert, Baumindividuen in Höhenklassen kategorisiert und die Lichtverfügbarkeit mittels hemisphärischer Fotos mit einem Solariskop bestimmt. Daraus lassen sich Parameter wie Blattflächenindex (LAI) und Total Site Factor (TSF) ableiten – essenzielle Faktoren für das Wachstum junger Bäume. Der LAI beschreibt das Verhältnis der gesamten Blattfläche zu der von ihr bedeckten Bodenfläche und gibt Hinweise auf die Photosyntheseaktivität. Der TSF wiederum gibt an, wie viel Licht tatsächlich den Waldboden erreicht. Veränderungen in diesen Werten liefern wertvolle Einblicke, wodurch Rückschlüsse auf die zukünftige Waldentwicklung der Auwälder möglich sind. 
Abb.: links: Lichtmessung mit dem Solariscope; rechts: Hemisphärisches Foto mit Klassifizierung der Vegetationsdeckung anhand von Helligkeitsschwellwerten. Foto Korbinian Tartler und Clemens Detsch
Teilprojekt 2: Wie speichern Auwälder Kohlenstoff?
Auwälder speichern Kohlenstoff in ihrer Biomasse und im Boden. Doch wie effizient sind sie dabei? Anhand von Fernerkundungs- und Waldinventurmethoden erforschen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie viel Biomasse in den Wäldern der Isarauen gebunden wird und welche Rolle unterschiedliche Baumarten dabei spielen. Mithilfe von hochauflösenden Laserscannern entsteht ein dreidimensionales Bild der Waldstruktur. Während der blattfreien Periode werden hochauflösende 3D Punktwolken mit dem mobilen ZEB Horizon Laserscanner aufgenommen und mithilfe eines SLAM-Algorithmus (simultane Lokalisierung und Kartierung der Umgebung) referenziert. Diese Methode liefert präzise Daten zur räumlichen Verteilung von Baumkomponenten, aus denen sich Kenngrößen zur Baumhöhe, zum Kronenvolumen und zur Biomasse auf Einzelbaum- und Bestandesebene ableiten lassen. Ergänzend dazu liefern Jahrringanalysen von Bohrkernen wertvolle Hinweise, um das vergangene Baumwachstum zu untersuchen. Dabei wird auch die Kohlenstoffbindung der Bäume analysiert, um Prognosen für die zukünftige Kohlenstoffbindung zu ziehen. Die Hochskalierung auf das gesamte Untersuchungsgebiet erfolgt mit luftgestützten ALS-Daten, um eine flächendeckende Extrapolation von Licht- und Strukturinformationen zu ermöglichen.
Teilprojekt 3: Artenschutz vs. Prozessschutz
Der Auwald entlang der mittleren Isar ist ein Hotspot der Biodiversität. Hier finden viele spezialisierte Tier- und Pflanzenarten ihren Lebensraum, doch dieser ist ständigem Wandel unterworfen. Hochwasser, Bodenveränderungen und klimatische Schwankungen beeinflussen das sensible Ökosystem. Doch was passiert, wenn der Mensch eingreift oder sich bewusst zurückzieht? Ziel dieses Teilprojekts ist es, die räumliche Verteilung der biologischen Vielfalt zu analysieren und herauszufinden, wie sich unterschiedliche Schutz- und Nutzungsstrategien auf die Artenvielfalt auswirken. So sollen maßgeschneiderte Konzepte für den Erhalt und die nachhaltige Entwicklung der Auwälder entstehen.
Um die Biodiversität systematisch zu erfassen, setzen die Forschenden auf ein breit angelegtes Stichprobennetz. Dabei werden epiphytische Moose, Gefäßpflanzen, Fluginsekten, Tagfalter und Vögel untersucht. Die Vegetationsaufnahmen erfolgen über zwei Jahre hinweg im Frühjahr und Sommer auf 500 m² großen Untersuchungsflächen. Hierbei wird die Pflanzendeckung nach der Londoskala klassifiziert – einer bewährten Methode, die Pflanzenbestände von „sehr selten“ bis „flächendeckend“ einstuft. Zusätzlich wird der Oberboden bis zu einer Tiefe von 5 cm beprobt und auf Nährstoffe analysiert, um Zusammenhänge zwischen Bodenbeschaffenheit und Artenvielfalt zu identifizieren.
Die Erfassung der Epiphytengesellschaften konzentriert sich auf Moose, die entlang eines vertikalen Gradienten in 10-cm-Schritten bis zu einer Höhe von 1,5 m in Anlehnung an die DIN zur Luftgütekartierung erfasst werden. Nicht im Gelände bestimmbare Moose werden mikroskopisch identifiziert.
Zur Untersuchung der Fauna werden unterschiedliche Methoden eingesetzt. Vogelstimmen werden mittels automatisierter Audiorekorder während des Sonnenaufgangs aufgezeichnet und computergestützt ausgewertet. Die Insektenvorkommen werden durch den Einsatz von Malaisefallen erfasst, die gesammelten Individuen werden anschließend mittels Metabarcoding analysiert. Ergänzend erfolgt eine Erfassung der Tagfalter durch mehrfach wiederholte Begehungen.
Neben der systematischen Erfassung auf den Untersuchungsplots wird die Untersuchung durch eine Citizen-Science Kooperation mit dem Bund Naturschutz erweitert. Diese Methodenkombination ermöglicht eine detailliertere Einschätzung der Verbreitung einzelner Arten und Artengruppen.
Teilprojekt 4: Auwälder als natürliche Klimaanlage
Auwälder spielen eine wichtige Rolle als natürliche Klimaanlage, indem sie Temperaturspitzen abmildern und die Luftfeuchtigkeit regulieren. In Teilprojekt 4 wird untersucht, wie sich die Isarauen auf das regionale Klima auswirken und welchen Einfluss sie auf das Wohlbefinden der Waldbesucher haben.
Die großflächige Kühlleistung der Auwälder wird mit Hilfe von Landsat-9-Satellitendaten analysiert, die die Landoberflächentemperaturen erfassen. Für eine detaillierte Betrachtung der Mikroklimate kommen Drohnen mit Thermalinfrarotkameras sowie ein Messnetz aus sechs Wetterstationen und 90 Thermo-Hydrologgern zum Einsatz. Diese Sensoren erfassen Temperatur- und Feuchtigkeitsveränderungen im Tagesverlauf und helfen, kleinräumige klimatische Unterschiede in Abhängigkeit von der Waldstruktur zu identifizieren.
Doch nicht nur die physikalischen Klimaparameter stehen im Fokus: Forschende untersuchen auch, wie verschiedene Waldstrukturen das Wohlbefinden der Menschen beeinflussen. Um diese Wechselwirkungen zu erfassen, tragen Testpersonen während eines Spaziergangs durch den Auwald GPS-Tracker, meteorologische Sensoren, EEG-Geräte und Pulsuhren. Selbst Speichelproben werden genommen, um den Cortisolspiegel als Indikator für Stressreaktionen zu messen. Zudem werden Messungen zu allergenen Pollen durchgeführt, da diese ebenfalls Auswirkungen auf das Erholungserlebnis haben können.
Die gewonnenen Daten liefern wertvolle Erkenntnisse zur Gestaltung klimaresilienter Wälder, die nicht nur wichtige ökologische Funktionen erfüllen, sondern auch Erholungsräume für den Menschen bieten.
Teilprojekt 5: Wahrnehmung und Nutzung der Auwälder
Ab 2026 rückt die gesellschaftliche Perspektive in den Fokus: Wie nehmen Menschen die Auwälder wahr und wie nutzen sie diese Räume? Mithilfe von Geoinformatik und Citizen-Science-Ansätzen erfassen Forschende Erholungs- und Freizeitnutzungen in den Isarauen. GPS-Tracking, Besucherbefragungen und pyroelektrische Sensoren erfassen die Bewegung und Aktivität von Menschen in diesen Gebieten. Die Daten fließen in Modelle ein, die helfen, die Auswirkungen menschlicher Nutzung auf die Ökosystemleistungen über Raum und Zeit zu verstehen.
A-DUR liefert wertvolle Erkenntnisse zur Zukunft der Auwälder. Mit modernen Technologien und innovativen Methoden tragen wir dazu bei, diese faszinierenden Lebensräume zu erhalten und nachhaltig zu nutzen.
