Verkehrsplanung für Tiere?

Für das Überleben von Individuen und Populationen ist es entscheidend, dass diese sich zwischen der verbliebenen Vegetation frei bewegen können, um genügend Ressourcen zu finden und Genmaterial auszutauschen. Die Planung von Biotopverbünden und Blau-Grüner Infrastruktur soll helfen, diese Verbindungen zu sichern und zu verbessern. Doch auf welcher Grundlage und wie können Stadt-, Landschaftsplaner:innen und Kommunen konkrete Maßnahmen umsetzen, um die ökologische Konnektivität in Städten zu schützen und zu fördern? Dieser Frage wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes nachgegangen, dessen Ergebnisse in diesem Artikel vorgestellt werden.

Forschungsprojekt "Faunistische Raumwiderstandsanalyse als Grundlage für Biotopverbundplanung auf Stadtebene"

Im Rahmen des Förderprogramms "Green Urban Labs II" des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) wurde von einer Forschungsgruppe an der TU München (TUM) und TU Wien (TUW) untersucht, wie städtische Strukturen die Lebensräume und Mobilität von Tieren beeinflussen. Dafür wurde an der TUM ein ökologisches Konnektivitätsmodell entwickelt, das analysiert, wie Tiere sich in städtischen Gebieten zwischen Grünflächen bewegen, um lebenswichtige Ressourcen zu erreichen. Als Modellart diente die Amsel, ein häufig zu beobachtender Stadtvogel. Hierzu wurden bestehende mathematische Verfahren, mit denen Transportwege je nach Eigenschaft der Straßen (schmal, steil, etc.) und nach Verkehrssituation (Staus, etc.) berechnet und optimiert werden, auf kleinräumige Bewegungen von Tieren angewendet. Das Modell bildet dafür die Bewegungen der Amsel etwa zur Futtersuche oder rund um das Nest ab. Für eine städtische Amsel können außerdem Gebäude oder Straßen Hindernisse darstellen, die sie nur selten überwindet. Die statistische Analyse zeigt, dass sehr hohe Gebäude nur selten überflogen werden, während Grünflächen zur Futtersuche über 100 Meter weit voneinander entfernt liegen können und dennoch von der Amsel regelmäßig genutzt werden. Diese Erkenntnisse halfen, das unsichtbare Bewegungsnetz der Tierart sichtbar zu machen und konkrete Maßnahmen zur Verbesserung der Durchlässigkeit der Stadtstruktur zu entwickeln. Das Modell kann insbesondere dazu verwendet werden, den Einfluss von neu angelegten Habitatflächen, aber auch von wegfallenden oder neu bebauten Flächen auf die Gesamtdurchgängigkeit der Stadt für bestimmte Arten zu analysieren. Von der TUW wurde erprobt, wie die Ergebnisse der Raumwiderstandsanalyse im Flächennutzungsplan mit integriertem Landschaftsplan berücksichtigt werden können. Lisa Merkens, Soyeon Bae, Anne Mimet und Wolfgang Weisser entwickelten das Konnektivitätsmodell und Nuria Keeve und Thomas E. Hauck testeten im Rahmen kommunaler Planungsinstrumente die Anwendung der Modellergebnisse. Thomas Schneider koordinierte das Projekt als Vertreter der Stadt Ingolstadt von der Stabsstelle Klima, Biodiversität und Donau.

Integration der Ergebnisse in die Stadt- und Landschaftsplanung

Im Rahmen des Projektes wurde ein zielartenspezifischer Verfahrensansatz entwickelt, der Städte und Gemeinden erlaubt, Flächen evidenzbasiert auszuwählen, um effiziente und wirkungsvolle Maßnahmen zur verbesserten Konnektivität für Wildtiere im Siedlungsbereich zu planen. Das Verfahren kann bei der Planung von Grüner Infrastruktur und Biotopverbundsystemen angewendet werden. Als erster Schritt werden, etwa aufbauend auf kommunalen Biodiversitäts- oder Biotopverbundkonzepten, Zielarten bestimmt, die für den Planungsraum von besonderer Bedeutung sind. Für diese Arten wird im nächsten Schritt mit der faunistischen Raumwiderstandsanalyse eine Bewertung der Ressourcenverfügbarkeit und der Barrierewirkung des Planungsgebietes vorgenommen. Diese Analyse identifiziert und kategorisiert Fokusflächen, die für den Schutz und die Förderung der ausgewählten Arten besonders relevant sind. Wichtige Knotenpunkte im Lebensraumnetzwerk werden durch den sogenannten PC-Index (Probability of Connectivity Index) berechnet, um ökologisch bedeutende Bereiche zu ermitteln. Der PC-Index gibt den Vernetzungsgrad eines Lebensraumnetzwerk an. Die wichtigsten Flächen für die Konnektivität sind die Flächen, deren hypothetisches Entfernen zum stärksten Rückgang des PC-Index führt.

Fokusflächen können außerdem Gebiete mit hoher Barrierewirkung für die Zielart oder Standorte für neue Habitatflächen sein. Diese Flächen können mittels künstlicher Intelligenz (KI) ermittelt werden und geben konkrete Hinweise auf planerische Interventionsmöglichkeiten. Hierbei lernt ein sogenanntes Neuronales Netz, vergleichbar zu dem Algorithmus mit dem die bekannte Sprach-KI ChatGPT trainiert wurde, in welchen räumlichen Konstellationen von Grünflächen zum Beispiel durch das Pflanzen von Bäumen die Konnektivität des Netzwerks am effektivsten verbessert werden kann. Dazu "beobachtet" die KI die mit dem Modell erstellten Karten, fügt Grünflächen hinzu, berechnet die Konnektivität des gesamten Netzwerks und kann anhand des Beobachtens erlernen, welche räumliche Anordnung der umliegenden Grünflächen sich wie auf die Konnektivität auswirkt. Ein weiterer Schritt ist die Ermittlung von Konflikträumen durch den Vergleich des Lebensraumnetzwerks mit baulichen Entwicklungsplänen, um potenzielle Konflikte zwischen Naturschutz und städtischen Entwicklungsinteressen zu identifizieren. In Gebieten, bei denen ein erhöhtes Konfliktpotenzial festgestellt wurde, sollte eine Verträglichkeitsprüfung durchgeführt werden, um zu verhindern, dass Entwicklungsmaßnahmen durch Habitat-Fragmentierung den Vernetzungsgrad verschlechtern.

Im Landschaftsplan können wichtige Knotenpunkte und Hindernisse im Netzwerk der städtischen Lebensräume markiert und deren Schutz durch verschiedene Maßnahmen sichergestellt werden. Dazu gehört die Ausweisung als Schutzgebiete oder Biotopverbundflächen, um ihnen rechtlichen Status zu verleihen. Konkrete Maßnahmen zur Erhaltung von Lebensräumen und zur Überwindung oder Reduzierung von Barrieren werden ebenfalls im Plan festgelegt. Hierzu zählen beispielsweise die Pflege von Pflanzenbeständen, Wasserstellen und natürlichen Rückzugsgebieten sowie die Planung von Umgehungen oder Überbrückungen, um die Bewegungsfreiheit der Zielarten zu erhalten oder zu verbessern.

Auch die Schaffung neuer Lebensräume wird im Landschaftsplan berücksichtigt. Dabei werden die örtlichen Gegebenheiten untersucht und spezifische Maßnahmen zur Aufwertung der Flächen entwickelt. Bereiche mit hohem Konfliktpotenzial zwischen baulicher Entwicklung und dem Lebensraumnetzwerk werden besonders beachtet. Die faunistische Raumwiderstandsanalyse hilft dabei, die Auswirkungen geplanter Bauprojekte auf die lokale Tierwelt zu bewerten und passende Maßnahmen zur Konfliktbewältigung zu entwickeln. Das könnte auch die Integration von Erkenntnissen aus der Analyse in Bebauungsplänen, etwa durch die Erhaltung von Freiräumen und die Ausgestaltung ihrer Vegetation, umfassen.

Entwurfsbeispiele

Um die Anwendbarkeit der Analyse in der kommunalen Planungspraxis zu testen, wurden für vier Pilotflächen in Ingolstadt Entwürfe von der TU-Wien erarbeitet. Die Flächen wurden durch den oben beschriebenen systematischen Ansatz zur Fokusflächenauswahl als Lücken im Lebensraumnetzwerk für die Amsel identifiziert und boten durch ihre unterschiedliche Lage und Struktur die Möglichkeit, Maßnahmen für unterschiedliche Flächentypen und planerische Themenfelder zu entwickeln. Das Ziel war es zu verstehen, wie die Ergebnisse der faunistischen Raumwiderstandsanalyse in den Entwurfsprozess einfließen können und zu ermitteln, welche potenziellen Synergien und Konflikte zwischen aktuellen Planungsthemen und dem Ziel der Lebensraumvernetzung bestehen. Jede Pilotfläche wurde bei einer Ortsbegehung auf bestehende Barrieren und ihr Flächenpotenzial in Hinblick darauf untersucht, inwieweit Verbindungen bestehender Habitate sinnvoll genutzt werden können. Der Entwurf und die Entwicklung der Maßnahmen erfolgten dann mit der Animal-Aided Design (AAD) Methode für die Amsel als Zielart. Die Integration von Habitaten in Planungsprojekte erfordert ein tiefes Verständnis der Bedürfnisse der Zielarten. Planer:innen müssen die spezifischen Anforderungen der Tiere während ihres gesamten Lebenszyklus kennen und in die Entwürfe und die Maßnahmenentwicklung einfließen lassen, um deren dauerhafte Ansiedlung zu gewährleisten.

Am nördlichen Stadtrand Ingolstadts, anknüpfend an den geplanten zweiten Grünring, wird im Entwurf für die Pilotfläche 1 eine fehlende Verbindung im Lebensraumnetzwerk der Amsel auf landwirtschaftlichen Flächen ergänzt. Das erfolgt durch die Renaturierung von Bächen und die Begrünung der Gewässerrandstreifen mit Bäumen, Sträuchern und Staudenfluren. Das Nutzungskonzept sieht Freizeitnutzungen auf den kommunalen Flächen vor, die so gestaltet werden, dass sie mit der landwirtschaftlichen Nutzung auf den privaten Flächen gut harmonieren und die ökologischen Funktionen der bestehenden Biotope und neu geschaffenen Habitate nicht beeinträchtigen. Die zweite Pilotfläche liegt in einem urbanen Quartier mit einer Schule, die gegenwärtig saniert und umgebaut wird. Die Themen Umweltbildung und die Schaffung eines naturnahen Schulhofs für Naturerfahrungen stehen hier im Fokus. Die diverse urbane Struktur wurde auf Barrieren überprüft und die Potenzialflächen für die Schaffung von Ressourcen für die Zielart ermittelt.

Die Fahrradstraße auf Pilotfläche 3 bietet die Möglichkeit, lineares Straßenbegleitgrün zu nutzbaren Freiräumen mit Aufenthaltsqualität aufzuwerten, für Regenwasserretention und Hitze-Mitigation zu nutzen und damit verbunden, das Lebensraumnetzwerk der Amsel zu ergänzen. Der südliche Teil der Fahrradstraße wirkt durch große versiegelte Flächen, viele Parkplätze, Neubauten und Garagen mit strukturarmen Grünflächen als starke Barriere. Es fehlen Bäume, Sträucher und Vegetationsstrukturen, die der Amsel als Ressource und Trittsteine dienen. Die städtischen Flächen haben erhebliches Potenzial zur Aufwertung und können durch einfache Maßnahmen verbessert werden. Ein für die Optimierung der Konnektivität relevanter Teil der Parkplätze wird in unversiegelte Freiräume mit vielfältigen Vegetationsstrukturen, von Staudenfluren bis Mikrowäldern, umgestaltet. Durch Einbeziehung der Anwohner:innen in die Verbesserung der privaten Freiräume sollen auch private Vorgärten zur Schaffung geeigneter Ressourcen für die Zielart beitragen.

Auf der vierten Pilotfläche im Donauraum wird die Verbindung der beiden Ufer durch Blickbeziehungen, den Zugang zum Wasser und die naturnahe Gestaltung des Ufers gestärkt. Die Ingolstädter Eisenbahnbrücke soll zu einem grünen Verbindungselement umgestaltet werden.

Die Pilotflächen in Ingolstadt zeigen, wie die Ergebnisse der faunistischen Raumwiderstandsanalyse in den Entwurfsprozess einfließen können. Die Analyse bietet die Möglichkeit, evidenzbasiert mit gezielten gestalterischen Maßnahmen Ressourcen für die Zielarten bereitzustellen und Barrieren abzubauen. Die Modellierung erleichtert es außerdem, multicodierte Nutzungskonzepte für Freiräume zu entwickeln, die gleichzeitig die urbane ökologische Konnektivität und die Freiraumfunktionen für Menschen verbessern.

Potenzial der Modellierung für die räumliche Planung

Anknüpfungspunkte an die Planungspraxis bietet die faunistische Raumwiderstandsanalyse besonders in Hinblick auf den artenfördernden Ausbau Grüner Infrastruktur (GI). Die Modellierung ermöglicht es, schützenswerte Flächen und Schwachstellen in Freiraumnetzen mit Evidenz zu identifizieren. Zudem kann antizipiert werden, welche Gebiete ein hohes Konfliktpotenzial zwischen baulicher Entwicklung und den Bedürfnissen der Zielarten bergen. Basierend auf diesen datenbasierten Erkenntnissen können planerische Maßnahmen und Strategien entwickelt werden, um die Habitat-Konnektivität zu verbessern und Lösungen bei Konflikten zu finden. Zudem erlaubt die Verknüpfung mit KI, Standorte mit hohem Potenzial zur Verbesserung des Lebensraumnetzwerkes zu identifizieren.

Die im Projekt entwickelten Methoden und Werkzeuge haben das Potenzial, auch in anderen Städten Anwendung zu finden. Mit der faunistischen Raumwiderstandsanalyse und der Animal-Aided Design Methode (AAD) können Kommunen ihre Planungsprozesse optimieren, um städtische Lebensraumnetzwerke zu stärken. Die Übertragbarkeit der entwickelten Strategien ermöglicht eine breit angelegte Anwendung und könnte somit einen signifikanten Beitrag zum Erhalt der urbanen Biodiversität leisten.

Ein Ziel der Forschungsgruppe ist die Weiterentwicklung der faunistischen Raumwiderstandsanalyse zu einem digitalen Tool, das von kommunalen Verwaltungen und Planer:innen einfach und effizient verwendet werden kann. Ein solches Tool sollte, auch durch die Integration von Künstlicher Intelligenz (KI), die Planung und Umsetzung von Lebensraumnetzwerken, aber auch von konkreten Maßnahmen zur Verbesserung von Habitaten für Zielarten vereinfachen und auf eine datenbasierte Grundlage stellen. Durch die Automatisierung und Vereinfachung komplexer Analysen sollen Städte schneller und zielgerichteter Maßnahmen ergreifen können, um die Habitatvernetzung zu verbessern. Um diesen Schritt in die Praxis machen zu können, ist weitere Forschung notwendig. Dies umfasst die Weiterentwicklung und Validierung der Modelle für weitere Zielarten; zurzeit kann die Konnektivität für zehn Vogelarten modelliert werden. Ob dies möglich sein wird, hängt auch von den verfügbaren Daten zur Bewegung und Ressourcennutzung von möglichen Zielarten ab. Insgesamt zeigt das Forschungsprojekt die wertvollen Erkenntnisse, die mit einer faunistischen Raumwiderstandsanalyse gewonnen werden. In Kombination mit einer kreativen Planung bieten innovative ökologische Analysewerkzeuge wie diese die Chance, Städte zu einem gemeinsamen Lebensraum für Mensch und Tier zu machen.