F&E-Projekt 02.263/2005/LRB der BASt - thueringen.de · F&E-Projekt: Annahme von Kleintierdurchlässen Vortrag TLUG Thüringen 22.10.2015, Gehren Firmensitz: Alemannenstraße 3, 55299

F&E-Projekt: Annahme von Kleintierdurchlässen Vortrag TLUG Thüringen 22.10.2015, Gehren

Firmensitz: Alemannenstraße 3, 55299 Nackenheim

Mail: [email protected] ; www.bgnatur.de

Beratungsgesellschaft NATUR dbR

F&E-Projekt 02.263/2005/LRB der BASt:

„Annahme von Kleintierdurchlässen –

Einfluss der Laufsohlenbeschaffenheit und des

Kleinklimas auf die erfolgreiche Durchquerung“

Dipl.-Biol. Malte Fuhrmann

Beratungsgesellschaft NATUR GbR

Fon: 06772 / 95151 ; [email protected]

Laufzeit: 2006 bis 2010





Bedeutung von Amphibienschutzanlagen (ASA):

• 5 % der Landesfläche sind von Verkehrsflächen

überbaut (Steigerungsrate 25 ha pro Tag)

• Zerschneidungsrate hat von 1930 auf 2004 um 40 %

zugenommen (Daten aus Baden-Württemberg)

• In Baden-Württemberg sind z.B. 800

Streckenabschnitte mit 700.000 Tieren betroffen

(33 % Landstraßen, 33 % Kreisstraßen, 20 %

Gemeindestraßen, 12 % Bundesfernstraßen)

• Dauerhafte ASA an 11 % aller Wanderstrecken in BW

(12 % in RLP)





Betroffenheit an Amphibienarten:

Amphibienarten an mobilen Schutzzaunstrecken in Deutschland:

99%

69%

56%

39%

21%

21%

19%

16%

13%

13%

10%

9%

9%

6%

4%

4%

1%

Erdkröte

Grasfrosch

Teichmolch

Bergmolch

Grünfrosch-Komplex

Moorfrosch

Kammmolch

Knoblauchkröte

Fadenmolch

Springfrosch

Laubfrosch

Wechselkröte

Feuersalamander

Rotbauchunke

Geburtshelferkröte

Kreuzkröte

Gelbbauchunke

Anzahl der Schutzanlagen mit Artnachweisen [%] (n = 112)

Repräsentativer Überblick über

Amphibienartnachweise in den Jahren

2002 bis 2009 an 112 mobilen

Schutzanlagen an Straßen aus allen

Naturraum-Großeinheiten

Deutschlands außer Alpen

(Auswertung von Daten des NABU)





Ausgangssituation an Amphibienschutzanlagen:

Konzentration der Wanderströme auf vergleichsweise

enge Straßendurchlässe mit periodisch hoher

Individuendichte („rush-hour-Effekt“)

1. Frühjahrswan-

derung

(März / April)

2. Jungtierwan-

derung

(Juni / Juli)

3. Herbstmigration

(Sept. / Okt.)





Forschungsfragen und –ziele:

1. Welche Verhaltensweisen zeigen Amphibien und

andere Kleintiere bei der Tunneldurchquerung?

2. Welche physikalischen und mikroklimatischen

Eigenschaften haben verschiedene Durchlass-

typen und Laufsohlen?

3. Welchen Einfluss hat das Mikroklima und die

Laufsohle auf das Verhalten der querenden Tiere?

4. Lässt sich die Durchquerungsrate durch bauliche

Veränderungen erhöhen?





Untersuchte Anlagen:

79 Durchlässe an 16 Anlagenteilen

Gemeinde-/Kreisstraßen 7 – 16 m (18x)

Landesstraßen 10 – 15 m (19x)

Bundesstraßen 10 – 27 m (34x)

Autobahn 30 u. 42 m (2x)





1. Physikalische Rahmenbedingungen:

• Laufsohleneigenschaften

Betonrohr

mit ebener

Laufsohle

Kasten-

profil ohne

Eintrag

Kasten-

profil mit

Eintrag

Stelztunnel

auf planer

Platte

Stelztunnel

auf Profil-

platte

Stelztunnel

auf Block-

fundament

Stelztunnel

auf Damm-

fundament

Stelztunnel

auf abge-

schaltem

Fundament





• Laufsohleneigenschaften

Glatte Laufsohle mit

Bodenauswaschung

Fuge mit

Wassereindringung Laubeinwehung

Mülleintrag

Wasserstand im Durchlass und davor





• Betoneigenschaften (Hygroskopizität)

Wasseraufnahmevermögen nur gering

bei Messungen des MPA Wiesbaden

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

0,008

0 10 20 30 40 50 60 70

Zeit [Sekunden]

Wassera

ufn

ah

me [

g/c

m2]

Reihe A-1

Reihe A-2

Reihe B-1





• Betoneigenschaften (Alkalität)

Die meisten Anlagenteile sind (insbesondere bodennah) pH-neutral





• Messungen anlagenbedingter Veränderungen des Erdmagnetfeldes

2) Ferromagnetismus 1) Paramagnetismus

Bachelor-Thesis von Patrick Urbanke an der Hochschule RheinMain in Wiesbaden, Fachbereich

Geisenheim, Studiengang Landschaftsarchitektur (2008): „Optimierungsmöglichkeiten für stationäre

Amphibienschutzanlagen an Straßen hinsichtlich anlagenbedingter Veränderungen des Erdmagnetfeldes“

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/48/Paramagnetic_probe_without_magnetic_field.svg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b4/Paramagnetic_probe_with_strong_magnetic_field.svg





• Messungen anlagenbedingter Veränderungen des Erdmagnetfeldes

Erkenntnisse:

2) Bei breiten Stelztunneln sind Abweichungen entlang der Mittelachse am

geringsten.

1) Abweichungen treten vor allem an Fugen zwischen den Bauelementen auf.

3) Bei Betonböden weicht das Magnetfeld überall ständig wechselnd ab.





• Vibrationsmessungen

Keine erkennbaren Ausschläge an Tunneleingang bei Fahrzeugverkehr

• Lärmmessungen

Starke Dämpfung des Schalldruckpegels in Durchlassmitte gegenüber

Straßenrand: 51- 52 dB(A) versus 75 dB(A)

Naturboden wirkt hinsichtlich der Pegelspitzen als stärkere Schall-

absorptionsfläche als Betonboden

• Lichtmessungen

Abschattung in 60 cm Tunneltiefe kurz vor Sonnenuntergang 50 - 60 Lux

im Vergleich zu außen 900 – 1000 Lux

Erdkröten wanderten an L 254 („Waldsee“) erst ab < 10 Lux





2. Mikroklimatische Rahmenbedingungen

• Temperaturmessungen:

Alle 60 min im Eingangsbereich parallel zu

Verhaltensbeobachtungen

• Temperaturdifferenz Leitzaun („T1“) zu Durch-

lasseingang („T2“) ist nur gering: 0,1 – 0,5 °C

• Tendenziell: „T2“ < „T1“

Hanglage: Ebenlage:

Troglage: Dammlage:

0 °C

5 °C

10 °C

15 °C

20 °C

LZ TE TU

0 °C

5 °C

10 °C

15 °C

20 °C

LZ TE TU

0 °C

5 °C

10 °C

15 °C

20 °C

LZ TE TU

0 °C

5 °C

10 °C

15 °C

20 °C

LZ TE TU

• Tendenziell: „T3“ > „T2“, außer bei Dammlage

• Temperaturdifferenz Durchlassinneren („T3“) zu

Durchlasseingang („T2“) größer: 0,4 – 1,8 °C





• Temperaturmessungen:

Alle 30 min in Durchlässen über 138 Tage

B240 (05.03. - 20.07.2007)

-5

20

45

1 2 3 4 5 6 8 9

Messpunkte in Durchlass "18"

Tem

pera

tur

[°C

]

mittel

Minimum

Maximum

Bruchstraße (05.03. - 20.07.2007)

-5

20

45

1 2 3 4 5 6 8 9


Tem

pera

tur

[°C

]

mittel

Minimum

Maximum

trockene

Dammlage

feuchte

Ebenlage





Relative Luftfeuchtigkeit:

Trockenlage Feuchtlage

Damm–, Hang– oder Troglage mit

Drainage zum Wasserabfluss

Eben– oder seichte Hanglage mit Staunässe,

Regenwasserzufuhr oder Quellwasseraustritt

50 %F

60 %F

70 %F

80 %F

90 %F

100 %F

LZ TE TU

50 %F

60 %F

70 %F

80 %F

90 %F

100 %F

LZ TE TU

• Duchlässe in Feuchtlagen weisen höhere relative Luftfeuchte auf: 80% versus 69%

am Durchlasseingang („TE“)

• Höchste Luftfeuchte herrscht tendenziell in den Abendstunden am Durchlass-

eingang: Unterschied zu Tunnelinneren („TU“) und Leitzaun („LZ“) 1 – 5 % rel. F.





Relative Luftfeuchtigkeit:

Alle 30 min in Durchlässen über 138 Tage

B240 (05.03. - 20.07.2007)

0

25

50

75

100

1 2 3 4 5 6 8 9


rel.

Feu

ch

te [

%]

mittel

Minimum

Maximum

Bruchstraße (05.03. - 20.07.2007)

0

25

50

75

100

1 2 3 4 5 6 8 9


rel.

Feu

ch

te [

%]

mittel

Minimum

Maximum

trockene

Dammlage

feuchte

Ebenlage





Luftzugverhältnisse:

B3: Durchlass 2 (Stelztunnel

100cm breit, 14m lang)

0,0 m/s

2,0 m/s

4,0 m/s

6,0 m/s

11:2

0:0

0

12:2

0:0

0

13:2

0:0

0

14:2

0:0

0

15:2

0:0

0

16:2

0:0

0

17:2

0:0

0

18:2

0:0

0

19:2

0:0

0

20:2

0:0

0

21:2

0:0

0

Uhrzeit (16.10.2007), Messung alle 20 Sekunden

B3: Durchlass 3 (Stelztunnel

100cm breit, 14m lang)

0,0 m/s

2,0 m/s

4,0 m/s

6,0 m/s

11

:46

:00

12

:46

:00

13

:46

:00

14

:46

:00

15

:46

:00

16

:46

:00

17

:46

:00

18

:46

:00

19

:46

:00

20

:46

:00

21

:46

:00

Uhrzeit (16.10.2007), Messung alle 20 Sekunden

Zum Teil böige Ereignisse (u.a. ausgelöst von Luftverwirbelungen durch vorbei-

fahrende Autos), teilweise aber auch ± kontinuierliche Luftzugverhältnisse






• Spitzenwerte in Durchlässen reichen bis zu 12 m/s (> 43 km/h)

• Spitzenwerte außen neben Durchlässen reichen bis > 16 m/s (= 58 km/h)

• Auch im Durchschnitt sind Durchlässe windstiller als ihre äußere Umgebung:

0 m/s

1 m/s

2 m/s

B96 (50cm x 8m) B96 (100cm x 8m) B49 (100cm x 18m)

Luftzug am Leitzaun Luftzug durch Tunnel

• Reduktion der

Luftzugge-

schwindigkeit

um 18% bis 65%

• vor allem in breiteren

Durchlässen (100cm

versus 50 cm)

• Durchschnittswerte liegen deutlich niedriger (< 2 m/s = 7 km/h)






• Gleichschaltung der zeitlichen Gangfolge des Luftzugs mit dem Temperaturgang ist

nur selten festzustellen:

B49: Durchlass 1 (Kastenprofil, 100cm breit, 14m lang)

0 °C

5 °C

10 °C

15 °C

20 °C

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

Uhrzeit (14.08.2007)

0,0 m/s

1,0 m/s

2,0 m/s

3,0 m/s

4,0 m/s

Temperatur Luftströmung

B3: Durchlass 3 (Stelztunnel, 100cm breit, 14m lang)

0 °C

5 °C

10 °C

15 °C

20 °C

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

Uhrzeit (16.10.2007)

0,0 m/s

1,0 m/s

2,0 m/s

3,0 m/s

4,0 m/s

Temperatur Luftströmung






• Wasserverluste innerhalb von 3 Tagen schwankten beim Versuch mit Haushalts-

schwämmchen zwischen 1/5 und ¾ (= innerhalb von 24 h: 7% bis 25%)

0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

B49

-Röh

re1

(Mär

z/Apr

il 20

07)

B49

-Röh

re1

(Aug

ust 2

007)

B49

-Röh

re4

(Mär

z/Apr

il 20

07)

B49

-Röh

re4

(Aug

ust 2

007)

B49

-Röh

re8

(Mär

z/Apr

il 20

07)

B49

-Röh

re8

(Aug

ust 2

007)

B3-

Röh

re1

(Okt

ober

200

7)

B3-

Röh

re2

(Okt

ober

200

7)

B3-

Röh

re3

(Okt

ober

200

7)

Verdunstung Luftzug

Durchlass

mit Quell-

austritt

• Luftzug-bedingter Anteil an Wasserverlusten macht

3% bis 49% aus





3. Verhaltensbeobachtungen vor Durchlasseingängen

IR-Videokamera





Textilbandaufklebung

Markierungsversuche:

Markierungen:

Farbklecks

Knieringetikett





Beobachtungsprotokoll:





• Verhaltensweisen:

• 494 Einzeltierbeobachtungen: Erdkröten (42 %); Berg-, Teich-, Faden-, Kammmolche (28 %);

Braunfrösche (29 %); Knoblauchkröten (2 %)

• 50 % aller Tiere verharrten vor den Durchlässen ( ); 42 % liefen hin- und her ( ); „Kröten“-

Männchen auch zwischen verschiedenen Durchlässen ( ).

• 13 % aller Tiere (vor allem Molche

und Springfrösche) versuchten,

an Leitzäunen und Sperrbrettern

hochzuklettern ( ).

0%

20%

40%

60%

80%

6 I

Molche (n = 140) Spring-/Gras-/Moorfrösche (n = 143) Erd-/Knoblauchkröten (n = 208)

• Spähen und „Gerangel“ ( ) wurde ausschließlich bei

männlichen Tieren beobachtet, insbesondere bei „Kröten“.





• Aufenthaltsbereiche:

• Auswertung von 5263 Beobachtungsminuten individuell unterschiedener Tiere im ca. 7 m²

großen Beobachtungsfeld vor dem Durchlasseingang

• In weiteren 36 % der Beobachtungszeit hielten sich die Tiere im zentralen Eingangsbereich auf.

• In 47 % der Beobachtungszeit hielten sich die Tiere direkt am Leitzaun auf.

• In der restlichen Beobachtungszeit (17%) hielten sich die Tiere im näheren Umfeld auf.





• Eintritte in die Durchlässe:

• Nur 39 % aller beobachteten Amphibien traten ± spontan in den jeweiligen Durchlass hinein.

• Molche (49 %) traten tenden-

ziell schneller in Durchlässe

ein als Kröten (42 %) und

Frösche (28 %)

• Nur 16 % der Tiere liefen beim

ersten Eintritt auch weiter in

die Durchlässe hinein

• Durchlässe dienen zumindest

„Kröten“ auch als Tages-

versteck

0

25

50

75

100

125

"Kröten" Braunfrösche Molche

An

za

hl d

er

be

ob

. T

iere

Tiere vor Durchlasseingang Eintritt Durchwanderung





• Nutzung von Einfallrohre in Ein-Weg-Durchlässe:

• Bei Einfallrohren lag

die Eintrittsquote

nahezu bei 100 %





• Arenaversuche :

mit knapp 2000 Tieren

• Tendenziell präferierten die Tiere Durchlässe ohne

Lichtblitze oder mit Lärmquelle

• Kein Einfluss erkennbar bei magnetischer Missweisung,

Luftzug, Ausleuchtung oder Bodenbefeuchtung





• Experimentelle Veränderungen an Durchlasseingängen in situ:





• Experimentelle Veränderungen an Durchlasseingängen in situ:

36%

46%

49%

0%

20%

40%

60%

Springfrösche (B 3) Erdkröten (L 254) Molche (K 7)

Ein

trit

tsq

uo

te i

n d

ie D

urc

hlä

ss

e

unbeeinflusster Durchlass(vgl. Tab. 29)

Beleuchtung(n = 3 Tiere)

Bodenbefeuchtung(n = 13 Tiere)

Lichtabschirmung(n = 11 Tiere)

Zaunverlängerung(n = 28 Tiere)

Versteckangebote(n = 23 Tiere)

Luftzugbremse(n = 22 Tiere)

• Je nach Amphibienschutzanlage und beobachtete Arten wirkten positiv Luftzugbremse und

Versteckangebote. Verlängerungen niedriger „Einweisers“ ergaben keine Eintrittssteigerung.





4. Zusammenfassung:

• Gut gewässerte Betonteile sind nur unwesentlich hygroskopisch

• Betonteile an Tunneldecke alkalisch, in den Laufbereichen pH-neutral

• Das Erdmagnetfeld fällt als Orientierungsmöglichkeit an ASA aus

• Durchlässe mit schallhartem Betonboden sind lauter als Stelztunnel

über Naturboden

• Nahezu keine Wirkung von verkehrsbedingten Vibrationen und

Schallpegel im Durchlassinnern

• Durchlässe sind dunkel wie Tiergänge und werden bei grabfähigem

Untergrund als Tagesversteck genutzt

• Durchlässe dämpfen mikroklimatische Parameter (Temperatur,

Luftfeuchte, böige Luftverwirbelungen)

• Die Wasserverdunstung wird im Durchlass durch Luftzug erhöht





• Tiere pendeln in hohem Prozentsatz vor Durchlasseingängen

• Es finden regelmäßig Versuche zur Umgehung der Sperr- und

Leiteinrichtungen statt (Hochstellen an Wänden und Hochklettern)

• Die bevorzugten Aufenthaltsräume sind dicht entlang der Sperrwand

• Anzahl der spontanen Durchwandererfolge ist gering, auch bei

Optimierung der Umweltfaktoren (z.B. Lichtabschirmung,

Bodenbefeuchtung, Tunnelbeleuchtung)

• Geringe positive Effekte hatten vereinzelt Luftzugbremse,

Tagesversteckangebote und „effektive Einweiser“ (Leitwandhöhe mit

Überkletterschutz)

• Fallrohre bewirkten dagegen („zwangsläufig“) nahezu 100 %ige

Eintrittsquoten





5. Konzeptioneller Ausblick:

1. Überarbeitung des Merkblatts für Amphibienschutz an Straßen (MAmS)

2. Fachplanung auf fundierter Datenbasis kann teure Kleintierschutz-

anlagen teilweise überflüssig machen oder Durchlassanzahl für reine

Biotopvernetzung/Genaustausch reduzieren

(aus Kordges 2003) c d





3. Lange Durchlässe unter Bundesfernstraßen sind prinzipiell und ohne

Ergänzungen zu Vorgaben des MAmS (z.B. Licht-/Regenschacht im

Mittelstreifenbereich einer Autobahn) kaum zielführend

4. Ggf. Unterschiede bei der Akzeptanz langer Durchlässe zwischen

Molchen (bis RQ 11) und Anuren (bis RQ 15,5)





5. Aufstellung detaillierter Wartungs-

und Pflegepläne für ASA

6. Entwicklung von Standards für

Funktionskontrollen

7. Einbindung in Gestaltungs- und

Pflegekonzept in der

Anlagenumgebung (Zusammenarbeit

mit Naturschutzbehörden und -

verbänden)

8. Bei Konzeption von ASA auch an

Nutzungspotenzial für andere

Tierarten denken (z.B. Bermen für

„wasserscheue“ Tiere)





Zwei-Wege-Durchlass versus Ein-Wegerichtung-Durchlass:

Durchlass beidseitig offen Einfallröhre

Freier Ein-/Austritt (individuelle

Entscheidungsmöglichkeit)

„Rutschpartie“ mit

Zwangspassage zur anderen

Straßenseite

Spontane Einwanderungen

seltener (hoher Energieaufwand

für Querung)

Eintrittsquote nahezu

vollständig (kürzere

Querungszeiten)

Nutzung auf beiden Straßenseiten

auch als Tierversteck möglich

Nutzung als Tierversteck nur

jeweils auf einer Straßenseite

möglich (bei rückwärtigem

Eintritt Sackgasse)

Fluchtmöglichkeit bei

Prädatoreneintritt

Keine Fluchtmöglichkeit bei

Prädatoreneintritt





Kombilösung von Zwei-Wege-Durchlass mit Einfallrohr (auch zum

Nachrüsten):





Prinzipskizze, Einbau ggf. auch nur einseitig:

tiefliegender Durchlass

ebenerdiger Durchlass

(Diskussionsentwurf von Niederstraßer & Fuhrmann 2010)





Ausführlichere Informationen finden sich im Forschungsbericht,

veröffentlicht zum Download (14.6 MB) von der Homepage der

Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt):

http://www.bast.de/DE/FB-V/Publikationen/Download-

Publikationen/Downloads/V3-

Kleintierdurchlaesse.pdf?__blob=publicationFile&v=1

Vielen Dank für die

Aufmerksamkeit

Documents

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