Bog sites as an archive of nature and cultural history – Evaluation of the archive function of bog sites North Germany (Schleswig-Holstein)

Das LLUR SH verfügt über digitale Punkt- und Flächeninformationen (u. a. die Bodenkundliche Profildatenbank (BPD), Moorgebietskulisse, Boden- und Biotopkarten). Die BPD enthält über 57.000 Moorprofile mit über 291.600 beschriebenen Bodenhorizonten, die bis in eine Tiefe von 20 m kartiert wurden (Tabelle 1). Der überwiegende Teil (ca. 70 %) der Profilbeschreibungen beschränkt sich dabei auf eine Tiefe von 2 m. Tiefere Bohrungen > 2 m fanden an knapp 10.000 Profilen statt. Für ca. 350 dieser Profile beträgt die untere Beprobungstiefe (UT) > 10 m. Die ältesten Kartierungen stammen aus den frühen 1950er-Jahren und erstrecken sich über ein Tiefe von maximal 2,20 m. Die ausgewerteten kartierten Bodenprofile stammen aus dem Zeitraum von 1952 bis 2018.

Darüber hinaus stand für die Auswertung der Moorarchive eine „Liste beschilderter Moore“ mit über 40 Standorten des LLUR zur Verfügung, welche sämtliche Moorgebiete in SH auflistet, die im Gelände mit Informationstafeln versehen sind. Weitere Informationen stammen aus der Fachliteratur (Dissertationen, Publikationen), unveröffentlichten Moorgutachten und Befragungen von Moorexperten wie Herrn Prof. Dr. Martin Lindner (Institut für Geowissenschaften und Geographie der MLU zu Halle-Wittenberg) und Herrn Prof. Walter Dörfler (Institut für Ur- und Frühgeschichte der CAU Kiel). Die daraus extrahierten Daten zu C14- und Pollenanalysen aus über 60 Jahren bilden u. a. die Grundlage für eine Analyse der Moorstratigraphie.

Ziel dieses Projektes war eine umfangreiche und spezifische Bewertung der Moorstandorte anhand hydrogenetischer Aspekte sowie der kulturellen Bedeutung von Archivböden anhand einer systematischen Überprüfung der gesammelten und zur Verfügung gestellten Informationen mittels einer erarbeiteten Bewertungsmatrix (BM). Aus dieser Bewertung wurde die Ausweisung von Moorböden als „konkreter Archivboden“, „Potenzieller Archivboden“ und „Kein Archivboden“ erarbeitet.

Die räumliche Verknüpfung der gesammelten Moorinformationen aus der Fachliteratur mit den Punktinformationen der bodenkundlichen Profildatenbank (BPD) und den zur Verfügung gestellten Flächeninformationen erfolgte mittels des Geographischen Informationssystems (QGIS 3.4). Die Anzahl an Bohrpunkten innerhalb der Moorflächen, die Heterogenität der vorkommenden Bodentypen sowie der häufig lückenhaften Profilbeschreibung bezüglich der bewertungsrelevanten Informationen (Zersetzungsgrad (ZG), Stratigraphie, Vegetation) erfordern eine gezielte Auswahl von repräsentativen Profilen. Die Auswahl richtete sich nach folgenden, in ihrer Bedeutung nach unten abnehmenden, Kriterien:

Ausreichende Bohrtiefe (≥ 2 m)

Bevorzugt wurden Bohrungen aus den Kerngebieten des Moores als Leitprofile für die Bewertung ausgewählt. In größeren Mooren, mit nicht zusammenhängenden Moorflächen, wurden mehrere Bohrpunkte ausgewählt.

Die Bewertung der Moore hinsichtlich ihrer Archivfunktionen erfolgte durch die Ausarbeitung der Bewertungskriterien (BK) und ihrer Anwendung auf die Informationsgrundlage. In Anlehnung an den Leitfaden der Labo ((2011) sind als primär wertgebende Eigenschaften die Besonderheit, der Informationsgehalt, die Eigenart und charakteristische Art und Ausprägung der Moore zu berücksichtigen. Die Bewertungsmaßstäbe bzgl. ihrer Gewichtung und Referenzen wurden, in Anlehnung an Gall et al. (2018), in dieser Arbeit weiter verfeinert. Das folgende Schema (Abbildung 1) veranschaulicht den strukturellen Aufbau dieser Untersuchung und die Erarbeitung der Bewertungsmatrix. Die differenzierte Gewichtung der einzelnen Bewertungskriterien wird mithilfe von Faktoren realisiert. Je geringer das jeweilige BK in der Gesamtbewertung eine Rolle spielt, desto kleiner ist sein Wert.

Abbildung 1

Zu berücksichtigen ist, dass alle Böden in unterschiedlichem Maße Archive darstellen. Böden sind dann schutzwürdig, wenn sie die Funktionen als Archive der Natur- und Kulturgeschichte nach BBodSchG § 2, Abs. 2 in besonderem Maße erfüllen. Durch anthropogene Überprägung und Drainage können zentrale Funktionsstrukturen wie das Akrotelm jedoch irreversibel geschädigt werden (Pfadenhauer, 1995). Die Folgen sind hohe Zersetzungsgrade des Oberbodens mit fortschreitender Mineralisierung und stagnierendem Wachstum der Torfschicht (Ottow, 2011). Durch diese Prozesse erleiden diese als Archivböden definierten Standorte starke Einbußen in ihrer Funktionalität, wodurch vorhandene Artefakte (auch durch Wiedervernässung) stark in Mitleidenschaft gezogen werden können, da nach Milner et al. (2010) saures Grundwasser in Verbindung mit eintretendem Sauerstoff aus der Atmosphäre zweifellos einen negativen Einfluss auf vorhandenes Knochengewebe hat. Diese Aspekte der kulturellen Bedeutung werden in den Parametern „Degradation des Archivs“, „Torfmächtigkeit“, „Artefaktfund“, „Erwarteter Artefaktfund“ und „Zugänglichkeit“ berücksichtigt.

Wie stark der Humus einer Zersetzung unterliegt, ist anhand der Farbe und Struktur zu erkennen. Die torfartenspezifischen Zersetzungsgrade nach von Post sind in der KA5 (S. 128) beschreiben (Tabelle 2) und werden auch als Humositätsgrade (H) bezeichnet. Weißlich-gelbe Torffärbung weist auf einen geringen Zersetzungsgrad hin und wird mit „H1“ beschrieben. Bei schwarzer Färbung, ohne erkennbare Pflanzenstrukturen, ist die Zersetzung des Torfes entsprechend stark fortgeschritten und erreicht den Maximalwert von „H10“. Für eine qualitative Bewertung der Torfstruktur des Archivs werteten Gall et al. (2018) diverse Torfarten auf Grundlage des Moorarchivs der Humboldt-Universität zu Berlin aus. Dies erfolgte anhand von Referenzproben aus unterschiedlichen Schichttiefen. Die Analyse ergab, dass bei Archivböden unterhalb 80 cm unter Geländeoberfläche (GOF) ein intensiver anthropogener Einfluss nahezu ausgeschlossen werden kann. Weiterhin besitzen unterschiedliche Torfarten im Tiefenintervall 80–150 m u. GOF auch unterschiedliche Zersetzungsgrade. So ergab die Analyse für Braunmoos- und Schilftorfe einen Zersetzungsgrad (ZG) von H 4, für Radizellentorfe H 5 und Bruchwaldtorfe H 6. Ohne Berücksichtigung der Torfarten ergibt sich ein durchschnittlicher ZG von ca. H 6,4. Auf Grundlage dieser statistischen Erhebung wurde der ZG ≥ H 7 als Maß für das Bewertungskriterium „Degradation“ herangezogen. Da in der BPD der Torfzustand als „Zersetzungsstufe (ZS)“ und nicht als „Zersetzungsgrad (ZG)“ angegeben ist, wurde eine Konvertierung (Tabelle 3) nach Bodenkundlicher Kartieranleitung (Ad-hoc-AG Boden, 2005) vorgenommen, um die ZS in der BPD adäquat zu bewerten. Beispielsweise kann bei einer ZS von < z 4 (≤ H6) keine/kaum Degradation und somit ein naturnaher Zustand des Oberbodens (Akrotelm) angenommen werden.

Die Torfmächtigkeit (Tabelle 4) wird im Wesentlichen durch das Catotelm bestimmt und ist aus kultureller (archäologischer) sowie aus ökologischer Sicht ebenfalls ein relevanter Faktor der Gütebestimmung. Das Catotelm besitzt (je nach Alter und Degradation) im Vergleich zum Akrotelm eine größere Mächtigkeit, eine geringe hydraulische Leitfähigkeit, zeichnet sich durch anaerobe Bedingungen aus und befindet sich direkt unter dem Akrotelm (Clymo, 1984). Anaerobe Bedingungen führen zu einem unvollständigen Abbau der organischen Substanz durch anaerobe Mikroorganismen (Dierssen und Dierssen, 2008) und erhalten organische anthropogene Kulturgüter. Die Anwesenheit anthropogener Kulturgüter ist ein zentrales Kriterium für die Evaluierung der „kulturellen Bedeutung“ (Tabelle 5).

Außerdem wurden, um dem gesellschaftlichen Bewusstsein des Moorarchivschutzes gerecht zu werden, die Bewertungskriterien (BK) „Ausschilderung“ und „Begehbarkeit“ mit aufgenommen. Sie fungieren als Maß für die Öffentlichkeitswirksamkeit. Das BK „Ausschilderung“ nimmt Bezug auf die „Liste beschilderter Moore“ und beschreibt das Vorhandensein von Informationstafeln bzgl. des Moores. Die Kategorisierung der „Begehbarkeit“ (Tabelle 6) wurde mittels Luftbildaufnahmen realisiert. Besitzt das Moorarchiv eine öffentlich zugängliche Straßenanbindung und ist nicht durch privates Grundstück isoliert, wird das Moor als „frei zugänglich“ eingestuft.

Die ökologischen Aspekte der Archivböden sind prinzipiell sehr stark mit denen der kulturellen verbunden. Auch hier spielt der „Oberbodenzustand“, definiert als Zustand des oberen Torfhorizontes (0–30 cm), hinsichtlich der hydrologischen Verhältnisse in der Bewertung eine elementare Rolle. Bei Drainage entstehen Saugspannungen von > 1,8 pF, wodurch der Oberboden (Akrotelm) von naturnahen Moorböden in einen kritischen Zustand der Austrocknung gerät. Nach Bartels und Kuntze (1973) und LLUR (2015) beträgt der Wasserverlust bei entsprechender Wasserspiegelsenkung bis zu 97 %. Die Trocknung des Akrotelms kann somit zu irreversiblen Folgen für das Wachstum des Moores führen, ist eindeutig am Oberboden erkennbar und lässt direkte Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit zu. Die Degradation des Oberbodens wird anhand der BPD abgeleitet, ist hinsichtlich seines Zustandes in der KA5 definiert und in Tabelle 7 als BK mit aufgeführt.

Die Bedeutung des BK „Größe“ ist an den Zustand des Oberbodens gekoppelt. Bei einer entsprechenden Ausdehnung und einer stark voranschreitenden Degradation potenziert sich der Umfang der Mineralisierung und führt so zu entsprechend höheren CO₂/CH₄-Ausstößen (Kulp, 1995). Die dauerhafte Speicherung von Kohlenstoff (C) aus der Atmosphäre liegt in natürlichen Hochmooren zwischen 0,2 Mg und 0,3 Mg C ha⁻¹ a⁻¹, in natürlichen Niedermooren zwischen 0,14 Mg und 0,3 Mg C ha⁻¹ a⁻¹ (Höper, 2007). Dies entspricht, bei einer durchschnittlichen C-Akkumulation von 220 kg C ha⁻¹ a⁻¹, in natürlichen Niedermooren bei einer Ausdehnung von 50 ha einer Speicherung von 11 Mg C a⁻¹. Die „ökologische Bedeutung“ wird somit auch durch die flächenhafte Ausdehnung bestimmt und ist im Zuge dieser Arbeit auf 50 ha für „große Moorarchive“ festgesetzt worden. Weisen Moorarchive eine flächenhafte Ausdehnung von < 2 ha auf, werden sie als Kleinstmoore eingestuft, besitzen jedoch im ökologischen Sinne ebenso wichtige Funktionen bzgl. Artenvielfalt wie große Moorarchive.

Nur bei ausreichend Niederschlag und nährstoffarmen Bedingungen kann sich nach Blankenburg und Schäffer (1999) und Kimmel (2014) eine natürliche Moorvegetation etablieren. Dem entgegen stehen die „mechanische Bearbeitung“ sowie der „industrielle Torfabbau“. Die wichtigste anthropogene Einflussnahme ist die Entwässerung von Mooren, um die Nutzung der Moorflächen zu gewährleisten (Blankenburg, 2015). Die Veränderung der entwässerten Moore mit der Zeit hängt von Faktoren wie u. a. Art der Nutzung und den ursprünglichen Eigenschaften des Torfes ab (Truskavetskii, 2014). Optimal für die positive Bewertung hinsichtlich der Naturnähe sind daher unbearbeitete, unter natürlicher Vegetation stehende, nicht entwässerte Moorböden.

Die Geologie umfasst wesentliche stratigraphische und pedogenetische Bewertungskriterien und schließt Kriterien wie: „Seltenheit“, „Regionscharakteristik“ und „Monitoring“ des Moores mit ein (Tabelle 8). Das Kriterium „Seltenheit“ von Archivböden wird aus hydrogenetischer Sicht in die Bewertung mit einbezogen. Diese sollen das BK „Größe“ bzgl. der Gesamtbewertung des Moores relativieren, um z. B. Wurzelechte Hochmoore und Kesselmoore in ihrer oftmals sehr kleinflächigen Ausdehnung nicht zu vernachlässigen.

Die BK „Heterogenität“, „Bohrtiefe“ „Torfgenese“ „Pollenanalyse“ und „C14-Analyse“ (Tabelle 9) beziehen sich auf die Auswertungen der Pollendiagramme. Der Zersetzungsgrad der organischen Substanz hängt von unterschiedlichen Faktoren wie dem pH-Wert, verfügbaren Nährstoffen, dem Sauerstoffangebot, der Beschaffenheit der Pflanzenreste sowie der Einwirkungsdauer der Zersetzungsprozesse ab (Ad-hoc-AG Boden, 2005). Die „Heterogenität“ nimmt dabei Bezug auf die Genese der organischen Horizonte hinsichtlich ihrer Zersetzungsgrade in 0–80 cm Tiefe. In dieser Tiefe sind nach Gall et al. (2018) anthropogene Einflüsse zu erwarten. Wird zwischen der Tiefe 0–80 cm und > 80 cm sichtbare Unterschiede in den Torfeigenschaften festgestellt, ist dies ein Indiz für anthropogene Prägung und wird mit einem spezifischen Grad der „Heterogenität“ klassifiziert. So kann ein hoher ZG (≥ 4z) als direkte Folge anthropogener Einwirkung interpretiert werden.

Die „Bohrtiefe“ bzw. die „Torfmächtigkeit“ gibt Hinweise über die Dauer der Torfgenese und steht in enger Verbindung zur Pollenanalyse und Horizontheterogenität. Hier gilt, je tiefer die Bohrung, desto höher ist die zeitliche Auflösung hinsichtlich der Torfgenese und der daraus u.a. ableitbaren historischen Klimaverhältnisse. Die „Bohrtiefe“ ist demnach ein Indikator für die Güte der Dokumentation. Das Bewertungskriterium „Beginn der Torfgenese“ wird u. a. durch die „Pollenanalyse“ determiniert. Die Rekonstruktion des Landschaftsbildes und seines Wandels im Verlauf der Zeit mithilfe der Pollenanalyse ermöglicht nicht nur Aussagen über die Umwelt, die der damals lebende Mensch vorfand, sondern auch über Art, Umfang und Zeitpunkt der anthropogenen Einflüsse auf diese Landschaft (LLUR, 2015). Durch ein ausreichend hochauflösendes Pollendiagramm lassen sich z. B. initiale Torfmoosstadien im Profil beobachten und können zeitlich eingeordnet werden. Die Güte wird demnach durch das Alter der Torfe bestimmt. Besonders alte Moorprofile können folglich ältere anthropogene Zeugnisse beinhalten, größere klimatische Zeitspannen abbilden und dementsprechend die „kulturelle Bedeutung“ positiv beeinflussen.

Sämtliche Bewertungskriterien (BK) wurden in der BM zusammengetragen und basierend auf dem „Schlüssel“ einer numerischen „Wertung“ unterzogen. So ergeben sich aus den Hauptkategorien „Kulturelle Bewertung“, „Ökologische Bewertung“ und „Geologische/Bodenkundliche Bewertung“ drei Teilbewertungen des begutachteten Moores, welche durch die Bildung des arithmetischen Mittels aus den drei Teilbewertungen eine „Gesamtbewertung“ erzeugen. Fehlende Informationen der jeweiligen Parameter wurden mit „0“ bewertet. Damit ergibt sich innerhalb der Teilkategorien, und letztlich der Gesamtbewertung, eine entsprechend schlechtere Bewertung, wodurch die Archivfunktion in der Gesamtbewertung herabgestuft wird.

Da die BK der jeweiligen Hauptkategorien des begutachteten Moores eine unterschiedliche Relevanz bzgl. der Güte aufweisen, wurden in der Berechnung verschiedene Faktoren für die BK eingesetzt (Abbildung 1). Beispielsweise lässt das BK „Größe“ keine Beurteilung bzgl. der Naturnähe des Moores zu. Die flächenmäßige Ausdehnung des Moores ist dennoch aus ökologischer Sicht als positiv zu bewerten, da eine höhere Robustheit gegenüber anthropogenen Einflüssen besteht, proportional mehr C gespeichert ist und es demzufolge unter einen besonderen Schutz gestellt werden muss. Um diese Diskrepanz für die Bedeutung „Größe“ zu berücksichtigen, wurde dieses BK mit dem Faktor 1,5 erweitert. So trägt eine geringe Flächenausdehnung des Moores nicht unmittelbar zu einer Verringerung der (ökologischen) Güteklassifizierung des Moores bei. „Degradation“ (kulturelle Bedeutung) sowie „Oberbodenzustand“ (ökologische Bedeutung) werden innerhalb der Berechnung mit dem Faktor „1,5“ versehen (Tabelle 10). Diese Berücksichtigung soll analog zu den Ausarbeitungen von Gall et al. (2018) die besondere Bedeutung dieser Eigenschaften verdeutlichen.

Die Hauptgruppen (Tabelle 10) werden in der Bewertung einzeln betrachtet und unter Einbezug der Faktoren bei Bildung des arithmetischen Mittels zu einer Gesamtbewertung zusammengefasst. Die Gesamtbewertung erfolgt somit auch nach einem Punktesystem, wobei „≥ 4“ die höchste Güteklasse „A“ (höchste Archivfunktion) und „< 2“ die geringste Güteklasse „D“ (geringste Archivfunktion) beschreibt (Tabelle 11).

Die Bewertungsmatrix mit insgesamt 18 Bewertungskriterien wurde zunächst auf Moore angewandt, deren bewertungsrelevanten Eigenschaften anhand von vorliegenden Gutachten hinreichend dokumentiert sind. Basierend auf der aktuellen Fachliteratur konnten 30 Moore unter den Voraussetzungen: „ökologische Relevanz“ und „vollständige Informationsgrundlage“ bewertet werden.

Die BK: „Degradation“, „Torfmächtigkeit“, „Oberbodenzustand“, Bohrtiefe“ sowie „Nutzung“ und „Bohrtiefe“ lassen sich aus der Bodenkundlichen Profildatenbank (BPD) ableiten. Dies ist insbesondere für einen direkten Moorvergleich von entscheidender Bedeutung. „Ausschilderung“ „Begehbarkeit“, „Pollenanalyse“ und „C14-Analyse“ bilden die kulturelle Bedeutung und den aktuellen Stand der Dokumentation ab. „Degradation“ und „Torfmächtigkeit“ sind nach wie vor wichtige Indizien für die Güte des Moorarchivs und werden daher mit einem entsprechenden Faktor von 1,5 belegt) (Tabelle 12).