Pflanzenverwendung der Zukunft für Fassadenbegrünungen

Die Forschung hat mehrfach gezeigt, dass Fassadenbegrünungen einen erheblichen Beitrag zur Klimaanpassung in urbanen Räumen leisten können. Dennoch gibt es weiterhin Hindernisse, sowohl bei Bestandsgebäuden als auch bei Neubauten, Fassadenbegrünungen umzusetzen. Neben einer fundierten technischen Planung ist eine an das urbane Klima angepasste Pflanzenauswahl entscheidend. Denn eine funktionierende Begrünung spiegelt sich in der Ästhetik wider und motiviert zu mehr Begrünung. Die Vorteile der Fassadenbegrünung – wie die Förderung der Biodiversität, die Verbesserung der Akustik, die Schadstoffbindung sowie die kühlende Wirkung durch Beschattung und Verdunstung – können nur durch eine gut funktionierende Bepflanzung voll ausgeschöpft werden.

Die Forschungsgruppe Pflanzenverwendung der ZHAW entwickelt Vegetationssysteme für boden- und wandgebundene Fassadenbegrünungen, die zukunftsfähig sind. Der Begriff "Vegetationssystem" wird bewusst gewählt, da die Pflanzensysteme komplexer sind als einfache Bepflanzungen. Allgemeine Pflanzenkataloge sind nur schwer zu erstellen, da jeder Standort eine differenzierte Analyse zur optimalen Pflanzenwahl erfordert. Mit den sich verändernden Klimabedingungen müssen bestehende Pflanzenlisten für Fassadenbegrünungen um zukunftsfähige und biodiversitätsfördernde Arten erweitert werden. Dies erfordert die Analyse verschiedener Pflanzengruppen und ihrer natürlichen Lebensräume, damit die Auswahl der Pflanzen in Abhängigkeit von System, Exposition, Bewässerungsintensität und Pflegebedarf getroffen werden kann.

Planung der Vegetationssysteme

Damit eine Fassadenbegrünung ihre ökologischen Vorteile voll entfalten kann, muss der Bedeckungsgrad der Bepflanzung möglichst hoch sein. Das an der Fassade etablierte Vegetationssystem muss daher langlebig und vital sein. Vegetationssysteme bestehen aus standortabhängigen und konkurrenzbedingten Pflanzengemeinschaften, die sich durch unterstützende Pflegeeingriffe in einem dynamischen Gleichgewicht befinden. Um dies zu erreichen, bedarf es einer umfassenden Standortanalyse und einer sorgfältigen Auswahl geeigneter Pflanzenarten. Alle Faktoren, die das Vegetationssystem beeinflussen, müssen aufeinander abgestimmt werden, da jede Veränderung Auswirkungen auf die Dynamik und Entwicklung des Systems hat. Die Pflege und die Steuerung der natürlichen Sukzession durch die Pflegenden sind ebenfalls von zentraler Bedeutung. Dabei muss bedacht werden, wie sich die Pflanzung im Laufe der Zeit entwickelt und welche Arten kurz- oder langlebig sind.

Bodengebundene Begrünung: Kletterpflanzen und Stadtklima

Die Klimaszenarien (CH2018) für die Schweiz zeigen, dass die Sommerniederschläge deutlich abnehmen werden. Zudem wird das Stadtklima für Kletterpflanzen durch Abgase, Aerosole und die Wärmeabstrahlung von Gebäuden zusätzlich belastet (Roloff 2013, S. 169). Diese klimatischen Bedingungen beeinflussen direkt die Wahl der Kletterpflanzen. Sie müssen trotz Hitze- und Dürreperioden robust und widerstandsfähig sein. Idealerweise sind die Pflanzen durch ihren natürlichen Standort an diese Stressfaktoren angepasst.

Das derzeit verfügbare Sortiment an Kletterpflanzen sowie die meisten in der Schweiz heimischen Arten werden diesen Anforderungen zukünftig nicht mehr gerecht werden. Weitere Untersuchungen zur Eignung von Kletterpflanzen im Stadtklima sind erforderlich. Erste Forschungen dazu wurden an der ZHAW in Wädenswil initiiert. Ein wichtiges Kriterium in dieser Forschung sind die Lebensbereiche der Gehölze nach Kiermeier (1995).

Kletterpflanzen und die Lebensbereiche der Gehölze

Gehölze, einschließlich Kletterpflanzen, werden aufgrund ihres natürlichen Vorkommens in gärtnerische Lebensbereiche anhand von Kennziffern eingeteilt (Kiermeier 1995). Dieses System erleichtert die standortgerechte Verwendung der Arten.

Für die Auswahl möglicher zukunftsfähiger Arten werden die Kletterpflanzen nach ihrem Lebensbereich sowie den Klima- und Bodenfaktoren eingeteilt und bewertet. Diese Faktoren geben Aufschluss darüber, wie gut eine Art an Trockenheit angepasst ist. Auch die Winterhärte spielt eine Rolle, wobei diese auf die erwarteten Klimabedingungen mit einer Erderwärmung von zwei Grad Celsius angepasst bewertet wird. Viele der Zukunftsarten stammen aus dem mediterranen Raum.

Die Bewässerungsintensität und die Toleranz gegenüber der Wärmeabstrahlung von Gebäuden sowie die Größe des verfügbaren Bodenvolumens (nach FLL 2018 mindestens 1 m³ pro Pflanze) sind weitere entscheidende Faktoren für eine erfolgreiche Fassadenbegrünung. Auch die Unterpflanzung von Kletterpflanzen mit Stauden ist von großer Bedeutung. Diese halten die Feuchtigkeit zurück, lockern den Boden und beschatten den Stammfuss der Kletterpflanzen.

Eine Vielzahl von Arten, die sich zukünftig im Stadtklima behaupten werden, stammt aus dem Lebensbereich der Steppen- oder Auengehölze. Aufgrund ihrer Anpassung an trocken-warme Lagen (xerotherme Lagen) sind sie gut an das Stadtklima angepasst. Die Steppengehölze zeichnen sich durch ein langsames Wachstum, eine hohe Trockenheitsverträglichkeit sowie eine lange Lebensdauer aus. Die Auengehölze, insbesondere Arten der Hartholzaue, können als schnellwachsende Pionierarten und als gut transpirierende Begrünung eingesetzt werden. Darüber hinaus sind sie in der Lage, kurze trockene Phasen ebenso zu überstehen wie Starkregenereignisse (Roloff 2018). Somit eignen sie sich auch besonders gut im Zusammenhang mit der Schwammstadtthematik. In der Tabelle x und y sind verschiedene zukunftsträchtige Arten genannt. Diese sind teilweise noch schwierig im Handel zu beziehen, doch die Nachfrage gestaltet das Sortiment!

Wandgebundene Fassadenbegrünung: Vegetationssysteme mit Stauden

Es bestehen bereits einige ausführliche Auflistungen gut geeigneter Stauden. Diese beinhaltet nur wenige einheimische Arten und legt den Fokus auf wertvolle gärtnerische Stauden sowie Halbsträucher. Aus Sicht der Biodiversität ist es jedoch wichtig, mehr einheimische Arten in wandgebundene Begrünungssysteme zu integrieren. Diese sollten vergleichbare ästhetische Werte aufweisen und an das Stadtklima angepasst sein. Kombinationen aus gärtnerischen und einheimischen Arten sind natürlich nicht ausgeschlossen und willkommen.

Zur Auswahl geeigneter Arten wurden verschiedene Lebensräume der Schweiz evaluiert und die Pflanzen trocken-warmen bis frischen Vegetationssystemen zugeordnet. Je nach Bewässerungsintensität werden unterschiedliche Arten eingesetzt. Für horizontale Vegetationsflächen, wie erweiterte Blumentröge, können auch Gehölze verwendet werden. Die Gehölzliste des Bundesverbandes GebäudeGrün (BuGG 2020) bietet dabei eine hilfreiche Orientierungshilfe.

Vorbilder aus der Natur

Die Lebensräume der Schweiz mit ihren Pflanzengesellschaften bilden die Grundlage zur naturnahen, für die Artenvielfalt wertvolle Pflanzenverwendung. Die Lebensbedingungen ausgewählter Pflanzengesellschaften können mit denen einer fassadengebundenen Begrünung gleichgestellt werden. Innerhalb der genannten Lebensräume müssen die Arten nach den folgenden Kriterien analysiert und selektioniert werden.

• Verfügbarkeit (in Gärtnereien): die Wildstaude eignet sich zur Kultivierung
• Strategietypen der Wildstauden eignet sich: S-Strategietypen (Stress-Strategen) und je nach Nährstoffbedingungen auch CS-Strategien (Konkurrenz & Stress-Strategen).
• Höhe und Wuchsform entspricht dem System und Pflegeanspruch: Polsterähnlich, horstig, ausläufertreibend, Rosetten bildend usw., je nach System keine Tiefwurzler und begrenzte Höhe.
• Ästhetische Ansprüche: Wintergrün, Blütezeit, Texturen (Blattschmuck)
• Analyse der Zeigerwerte: Boden- und Lichtansprüche und wärmeverträglich

Im Folgenden werden einige Lebensräume aus der Analyse beschrieben. Die Auswahl ist nicht abschließend und hier beispielhaft abgebildet. Die genannten Arten sind alle für die fassadengebundene Begrünung geeignet.

Alle Lebensräume befinden sich in der ariden bis trockenen Zone, im basischen Bereich (nach Delarce 2015). Die genannten Stauden Beispiele eignen sich für eine sonnenexponierte Begrünung, mit mäßig hohem Wasserbedarf und wenig Substrat für horizontale Vegetationsflächen, modulare & flächige Bauweisen.

• Die Trockene Kalkfelsflur, (Potentillion), diese Pflanzengesellschaft hat einen geringen Deckungsgrad (10 %). Die Vegetation siedelt sich in den fast senkrechten Felsen an, da wo sich der Feinanteil sammelt. Die Pflanzen sind somit sehr an Trockenheit und wenig Substrat abgepasst. Zudem sind sie extreme Temperaturschwankungen gewohnt. In wandgebundenen Fassadenbegrünungssystemen können die Pflanzen entsprechend in trockenen, sonnigen Systemen mit wenig Substrat eingesetzt werden. Typische Arten sind: Campanula cochleariifolia und rotundifolia, Sedum dasyphyllum, Asplenium ruta-muraria, Asplenium trichomanes, Saxifraga paniculata.
• Bei der Trockenwarmen Kalkschuttflur (Stipion calamagrostis), ist der Deckungsgrad bereits etwas höher (50 %). Die Vegetation ist sehr wärmeliebend, was sie robust an südexponierten Fassaden macht. Die Stauden sind zudem an humusarme Böden gewöhnt. Typische Arten sind Achnatherum calamagrostis, Calamintha nepeta, Linaria alpina subsp. petraea, Epilobium dodonaei, Euphorbia seguieriana subsp. Seguieriana
• Die beiden Pflanzengesellschaften Mitteleuropäischer Trocken- und Halbtrockenrasen (Xerobromion und Mesobromion) beinhalten die meisten Arten, welche sich zur Begrünung von Fassaden eignen. Der Trockenrasen beinhaltet viele lichtbedürftige, niederwüchsige Arten. Typisch sind auch Zwergsträucher. Im Mesobromion ist schon wesentlich mehr Feuchtigkeit vorhanden. Die Gesellschaft wird von niederwüchsigen Gräsern und Leguminosen dominiert. Typische Arten aus dem Xerobromion: Alyssum montanum, Aster linosyris, Pimpinella saxifraga, Potentilla verna, Pseudolysimachion spicatum, Stachys recta, Teucrium chamaedrys
• Typische Arten aus dem Mesobromion: Ononis repens, Ajuga genevensis, Briza media, Buphthalmum salicifolium, Carex caryophyllea, Dianthus carthusianorum, Festuca ovina, Hieracium pilosella, Thymus serpyllum
• Der Trockenwarme Krautsaum (Geranion sanguinei) ist artenreich und bietet insbesondere der bestäubenden Fauna eine Nahrungsquelle. Die Stauden sind angepasst an trocken, steinige Böden in sonnigen, warmen Lagen. Also bestens gerüstet für eine sonnenexponierte Fassadenbegrünung. Typische Arten: Anemone sylvestris, Anthericum ramosum und liliago, Geranium sanguineum, Campanula persicifolia, Potentilla rupestris, Teucrium chamaedrys, Veronica teucrium

Ist die Lage sonnig bis halbschattig, die Bewässerungsintensität höher und somit auch die Verdunstungsleistung der Pflanzen höher, sind Pflanzen aus folgenden Pflanzengesellschaften einsetzbar. Die Bauweisen sind ebenfalls horizontale Vegetationsflächen, Modulare & Flächige Systeme:

• Im Mesophilen Krautsaum (Trifolion medii) dominieren vor allem Leguminosen und Lippenblütler, welche wertvoll für verschiedene Schmetterlinge sind. Die Pflanzengesellschaft enthält viele spätblühende Arten. Sie sind an frischen Boden angepasst. Typische Arten sind: Calamintha menthifolia, Dianthus armeria, Geranium phaeum, Origanum vulgare, Securigera varia, Veronica chamaedrys, Lathyrus sylvestris
• Für halbschattige, ständig feuchte und nährstoffreiche Begrünungen sind Arten aus der dem Nährstoffreichen Krautsaum (Aegopodion + Alliarion) interessant. Durch die größeren Blattstrukturen ist hier auch eine gute Verdunstungsleistung zu erwarten. Typische Arten: Viola odorata, Aegopodium podagraria, Ajuga reptans, Chelidonium majus, Geranium pyrenaicum, Glechoma hederacea, Lamium maculatum

Schlussendlich wird im urbanen Raum eine neue Lebensgemeinschaft von Pflanzen geschaffen und Arten aus verschiedenen Lebensräumen kombiniert und neu vergesellschaftet. Wichtig ist darauf zu achten, dass verschiedene Ausbreitungsstrategien wie ober- oder unterirdische Ausläuferbildung, Rosetten bildende oder horstig wachsende Stauden, kombiniert werden. Dies ermöglicht eine flächendeckende Begrünung mit einer Höhenstaffelung. Die verschiedenen Höhen bilden Mikrohabitate und sind wertvoll für die Fauna wie auch die Entwicklung der sich flächig ausbreitenden Stauden.

Fazit

Jeder Standort für Fassadenbegrünungen ist einzigartig – beeinflusst durch Nachbargebäude, Beschattung, Baumaterialien und weitere Faktoren. Daher ist eine pauschale Pflanzenwahl nicht möglich. Sie muss immer an die spezifischen Gegebenheiten des jeweiligen Standorts angepasst werden.

Für eine effektive Klimaanpassung in urbanen Räumen sind präzise, standortspezifische Pflanzenwahlen entscheidend. Nur durch den Einsatz zukunftsfähiger, resilienter Vegetationssysteme, die den klimatischen Anforderungen der Stadt gerecht werden, können die ökologischen und ästhetischen Vorteile von Fassadenbegrünungen langfristig gesichert werden. Solche Systeme sind unerlässlich für die nachhaltige Begrünung städtischer Flächen.

Beispiele möglicher Zukunftsarten

Kletterpflanzen aus dem Lebensbereich der Steppengehölze

Alle Arten sind wärmeliebend, sonnig bis halbschattige Standorte.

• Lonicera etrusca
  Das Etruskisches Geißblatt klettert bis vier Meter, ist wintergrün und stammt aus dem Mittelmeer Raum. Es liebt trockene bis frische, nährstoff- reiche Standorte und kann Luft- und Bodentrockenheit gut ertragen.
• Clematis orientalis
  Die laubabwerfende orientalische Clematis liebt sonnige und warme Standorte mit trocken bis zeitweise frischem Boden. Sie wird zwischen vier und sechs Meter hoch. Ihr Verbreitungsgebiet ist von der Westtürkei bis West-China.
• Periploca graeca
  Die griechische Baumschlinge fühlt sich an warmen Standorten in der Sonne oder im Halbschatten im stätischen Klima wohl. Der Boden soll mäßig trocken sein, gut durchlässig und nährstoffreich sein.
• Clematis viticella
  An warmen, sonnig bis halbschattigen Standorten mit mäßig trocken bis frischen Boden, der gelegentlich auch feucht sein darf, fühlt sich die italienische Waldrebe am wohlsten. Sie besticht durch eine lange Blütezeit.
• Jasminum officinale
  Der echte Jasmin verströmt während der Blüte von Juni bis September einen intensiven Duft. Er benötigt einen humosen, durchlässigen mässig trocken bis frischen, sonnigen und warmen Standort. Er kann auch hängend eingesetzt werden.
• Passiflora caerulea
  Die blaue Passionsblume ist in Zürich bereits winterhart. Der Standort soll sonnig, mässig trocken bis frisch sein, humos und durchlässig sein.
• Sinofranchetia chinensis
  Die Kugelbeere ist mit dem Blaugurkenwein (Akebie) verwandt und ähnelt ihr im Wuchs auch sehr. An sonnig bis halbschattigen Standorten mit frischem humosen Boden fühlt sich die Kugelbeere am wohlsten. Sie kann aber auch kurzzeitig Bodentrockenheit ertragen und Wärme macht ihr nichts aus.
• Ampelopisis bodinieri
  Von allen Scheinrebenarten erträgt diese Art das Stadtklima am besten. Doch auch hier sollte der Boden frisch sein, Bodentrockenheit kann nur kurzzeitig ertragen werden.
• Aristolochia sempervirens
  Eine immergrüne Pfeifenwinde! Sie stammt aus dem Mittelmeerraum und liebt warme, sonnige Standorte. Der Boden sollte frisch sein, darf aber auch mal austrocknen.
• Parthenocissus henryana
  Ein weniger bekannter Wilder Wein und eine Alternative zu der in der Schweiz invasivem P. inserta. Kurzzeitig kann dieser Wilde Wein Trockenheit ertragen, bevorzugt aber frischen Boden an einem sonnig und nährstoffreichem Standort.

Beispiele möglicher Zukunftsarten

Kletterpflanzen aus dem Lebensbereich der Hartauengehölze

Alle Arten sind wärmeliebend, bevorzugen sonnig bis schattige Standorte

• Campsis grandiflora
  Die Trompetenblume stammt aus Asien und ist robust. Sie möchte jedoch einen mäßig trockenen bis frischen Standort an der Sonne. Gelegentlich erträgt sie auch Starkregenereignisse. Sie ist sehr wüchsig und benötigt ausreichend Platz.
• Vitis riparia
  Die Ufer-Rebe ist sehr gesund und kann kurzzeitige Trockenperioden wie auch Starkregenereignisse überstehen. Am liebsten hat sie aber frische und nährstoffreiche Böden. Achtung: die Art ist in der Schweiz auf der Liste der potenziellen invasiven Arten. Sie vermehrt sich über Ausläufer und sollte nur an gut durchdachten Standorten eingesetzt werden.
• Clematis vitalba
  Die sehr wüchsige, einheimische Waldrebe benötigt viel Platz, um sich ausbreiten zu können. Eine regelmäßige Pflege ist daher unerlässlich. Sie ist jedoch sehr robust und kann mäßig trockene bis frische Standorte besiedeln.
• Aristolochia tomentosa
  Die filzige Pfeifenwinde kann etwas mehr Trockenheit und Sonne als A. macrophylla ertragen. Sie ist ebenso wüchsig und mag es nährstoffreich.

Literatur und Quellen

BuGG (2020): BuGG-Fachinformation "Geeignete Gehölze für Dachbegrünungen". Bundesverband GebäudeGrün e. V., Berlin.

Delarce, R, et.al. (2015): Lebensräume der Schweiz. Ökologie – Gefährdung – Kennarten. Ott- Verlag (hep-Verlag), Bern.

Kiermeier, P. (1995). Die Lebensbereiche der Gehölze: Eingeteilt nach dem Kennziffernsystem. Ulmer Verlag, Stuttgart.

Roloff, A.; Bärtels, A (2018). Flora der Gehölze: Bestimmung, Eigenschaften, Verwendung. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart.

Roloff, A. (2013). Bäume in der Stadt: Besonderheiten, Funktion, Nutzen, Arten, Risiken. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart