Institut für Geographie

Physische Geographie

PD Dr. Martin Gude


SCREECOS - SCREe ECO-System

Laufzeit 1997-2005
Finanzierung Deutsche Forschungsgemeinschaft, Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie
Projektleiter Dr. Martin Gude, Prof. Dr. Roland Mäusbacher
Dr. Roland Molenda (NLU Biogeographie, Universität Basel)
Mitarbeiter Dipl.-Geogr. Susanne Krause
Kooperation Dr. Vlastimil Ruzicka & Dr. Miloslav Zacharda (Tschechische Akademie der Wissenschaften, Budejovice)
Prof. Dr. B. Möseler, Dr. L. Schrott (Universität Bonn)


Abstract
In some mountain slopes in Central Europe periglacial like conditions with boreo-alpine invertebrate and rodent species are found although these areas are located far outside alpine or arctic periglacial regions. In fact, these scree slopes consisting of coarse blocky material have air-conditioning systems which preserve ground ice and temperatures constantly near freezing point in the base part.  Zoo-geographically important is that the invertebrate species have a disjunct distribution and represent periglacial relics comparable to boreo-alpine or arcto-alpine types. Results from a research program (SCREECOS – SCREe ECO-Systems) now can proof the existence of numerous of these terrestrial island ecosystems.


typisch waldfreie Blockhalde im Odertal (Harz)

In Mittelgebirgen finden sich zahlreiche, meist unter Periglazialklimaten geformte Steilhänge, die unter natürlichen Bedingungen waldfrei sind und deren Oberfläche durch Gesteinsblocke ohne Bodenmaterial gekennzeichnet ist. Solche Blockhalden sind in Thüringen zum Beispiel in der Rhön und im Thüringer Wald zu finden.

Im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprogrammes werden Blockhalden in Mittelgebirgen untersucht, die aufgrund ihrer extremen klimatischen Randbedingungen Sonderstandorte bezüglich der Populationsökologie darstellen. Die außergewöhnlichen Standortbedingungen ergeben sich daraus, daß in vielen Blockhalden extrem kalte mikroklimatische Bedingungen vorzufinden sind und an einigen Standorten sogar Permafrost wahrscheinlich ist. Zudem handelt es sich um natürlich waldfreie Areale handelt, die nicht oder kaum durch anthropogene Eingriffe verändert wurden. Die Fauna von Blockhalden besteht teilweise aus eiszeitlichen Reliktarten. Da das „Überleben“ der


Reliktarten in den Blockhalden darauf hindeutet, daß es sich bei diesen Formen aus geomorphodynamischer Sicht um sehr stabile Systeme handelt, soll auch geklärt werden, welche Faktoren die Stabilität bestimmen. Dazu sollen an ausgewählten Blockhalden in deutschen Mittelgebirgen die aktuellen Energieumsätze erfaßt und quantifiziert werden, um zu einer modellhaften Beschreibung dieses Geo-Bio-Systems Blockhalde zu kommen. Zudem wird über geophysikalische Untersuchungen der dreidimensionale Aufbau von Blockhalden erkundet.
 

Mikroklima mit air-conditioning Effekt

Die Blockhalden in Mitteleuropa weisen oft ein Mikroklima auf, bei dem die in der bodennahen Atmosphäre vorkommenden Temperaturänderungen gedämpft werden. Dieser Prozeß funktioniert sehr effektiv, obwohl in großem Ausmaß Luftmassen durch den offenen Porenraum der Blockhalden strömt. Somit ist ein wesentlich intensiverer Wärmeaustausch mit der Atmosphäre ermöglicht als in Bodensubstraten mit ausschließlich Feinporen. Trotzdem ist die Dämpfung der Lufttemperaturen in Blockhalden effektiver als in Hängen mit geschlossenem Porensystem. Daher muß ein Energiespeichersystem existieren, das im Winter große Mengen an Wärme freisetzt und im Sommer die entsprechende Menge an Energie speichert. Die bisherigen Messungen, Berechnungen und Beobachtungen (z. B. von Eis im Sommer) deuten darauf hin, daß es sich bei dem Speicher um einen Eiskörper handelt, der im Winter durch Kondensation im Inneren der Halde aufgebaut und im Sommer durch Sublimation wieder abgebaut wird. Der Eiskörper bewirkt also in Verbindung mit der durchströmenden Luft einen Klimaanlageneffekt (air-conditioning effect) und hält den Blockhaldenkörper auf relativ konstanter Temperatur.

 
Dieses Mikroklima ist durch winterliche Warmluftaustritte am Kopf und sommerliche Kaltluftaustritte an der Basis der Halden gekennzeichnet. Oft findet sich sogar im Sommer Eis zwischen den Blöcken, was in früheren Zeiten unter anderem durch Brauereien zu Kühlzwecken genutzt wurde. 


Die nebenstehende Abbildung zeigt die Temperaturen im oberen Teil der Blockhalde, an der Basis der Blockhalde sowie die Lufttemperatur. 

 Temperaturverläufe in Blockhalden

 
 
Bewohner der kühlen Fußbereiche
von BlockhaldenBewohner der kühlen Fußbereiche
Stenus montivagus 
(3,5 mm) ein flugunfähiger Vertreter der Staphylinidae
Nebria castanea 
(9 mm) ein alpin verbreiteter Laufkäfer (Carabidae)

Fauna und Flora

Das außergewöhnliche Mikroklima wird dadurch deutlich, daß in den Blockhalden an diese Verhältnisse angepaßte Tiere und  Pflanzen vorkommen, die üblicherweise in hochalpinen oder polaren Regionen leben. Hierzu zählen zum Beispiel eine Reihe von Arthropodenarten, wie z.B. Käfer und Spinnen. Unter den Säugetieren stellen Alpenspitzmaus und Schneemaus Beispiele für eine außeralpine Besiedlung dieser Inselbiotope dar.

Rosa pendulina 		Rosa pendulina - Beispiel einer alpinen Pflanzenart, die an der Basis einer Blockhalde vorkommt

       Publikationen
  • GUDE, M. & MÄUSBACHER, R. (1999): Zur Genese von Blockhalden. - In: MÖSELER, B. M. & MOLENDA, R. (Hrsg.): Lebensraum Blockhalde - Zur Ökologie periglazialer Blockhalden im außeralpinen Mitteleuropa. - Tagungsband zum Symp. im Sept. 1997 in Jena, Decheniana Beihefte (Bonn) 37: 5-11
  • MOLENDA, R. & GUDE, M. (2000): Naturschutzfachliche Bewertung von Blockhalden mit air-conditioning Effekt. - Entomologica Basiliensia 22, pp 87-91
  • GUDE, M. & MOLENDA, R. (2000): Zeitliche Dynamik im Temperaturregime von Blockhalden in Mitteleuropa. - In: KUBAT, K. (Ed.): Stony Debris Ecosystems, Acta Univ. Purkyn., Ústí n. L., pp 31-35
  • GUDE, M. & MOLENDA, R. (2003): Blockhalden in deutschen Mittelgebirgen – Relikte der Eiszeiten. – In: INSTITUT FÜR LÄNDERKUNDE (Ed.): Nationalatlas Bundesrepublik Deutschland, Bd. Relief, Boden und Wasser: 72-73
  • GUDE, M., DIETRICH, S., MÄUSBACHER, R., HAUCK, C., MOLENDA, R, RUZICKA, V. & M. ZACHARDA (2003): Probable occurrence of sporadic permafrost in non-alpine scree slopes in central Europe. - Proc. Int. Permafrost Conf. Zuerich, pp 331-336
  • MOLENDA, R. & GUDE, M. (2003): Felsen, Blockhalden, Schutthalden, Geröllfelder. -  In: KONOLD, W., BÖCKER, R. & HAMPICKE, U. (Ed.): Handbuch Naturschutz und Landschaftspflege, XI-2.27: 1-9
  • ZACHARDA, M., GUDE, M., KRAUSE, S. & RUZICKA, V. (2005): The relict mite Rhagidia gelida  (Acari, Rhagidiidae) as biological cryo-indicator of relict periglacial microclimate in the European highland screes. - Arctic, Antarctic and Alpine Research, 37/3, 402-408

Links: NLU-Biogeograpie, Basel
               

für den Inhalt verantwortlich: Martin Gude