Grüne Wände für lebendige Städte

Unsere Städte: Artenarme Hitzeinseln

Der Klimawandel und der Rückgang der Artenvielfalt sind drängende Probleme unserer Zeit und ihre Konsequenzen sind weitreichend zu spüren. Regelmäßig werden neue Rekorde in der Intensität und Häufigkeit von Hitzeperioden aufgestellt (Harris et al., 2018) und laut Weltklimarat hält diese Entwicklung auch in Zukunft an. Die Auswirkungen der Hitzewellen sind in den Städten schon jetzt deutlich zu spüren: Die Gebäude speichern tagsüber die Wärme und geben sie nachts wieder an die Umgebung ab. Gleichzeitig herrschen durch die dichte Bebauung verminderte Luftströme und die Wärme kann kaum abtransportiert werden. (Soriano et al., 2005). Dieser Hitzeinseleffekt belastet den Kreislauf und in den letzten Jahren stieg die Anzahl der hitzebedingten Sterbefälle merklich an (Winklmayr et al., 2022).

Auch für unsere wilden Mitbewohner werden die Städte durch die Abnahme von Grünflächen immer unwirtlicher. Global ist ein dramatischer Rückgang in der Artenvielfalt zu beobachten, der auch vor Insekten keinen Halt macht (IPBES, 2019). Urbane Gebiete gelten als Rückzugsort für viele Tierarten, die auf intensiven landwirtschaftlichen Flächen keinen Lebensraum mehr finden. Eine Studie von Baldrock und Kollegen (2015) zeigte, dass die Artenvielfalt der Wildbienen in Städten sogar höher sein kann als in ländlichen Gebieten. Jedoch müssen die urbanen Grünflächen immer mehr der Verstädterung weichen, sodass Bestäuber wie Wildbienen nun auch hier immer weniger Lebensraum finden.

Wildbienen als wichtige Bestäuber

Die wilden Schwestern der Honigbiene sind unverzichtbar für das Ökosystem, da sie sehr effektive Bestäuber sind. In Deutschland leben etwa 600 Arten von Wildbienen, die eine hohe Vielfalt zeigen. Mit Größen von 4 bis 28 mm und zahlreichen Färbungen und Mustern zeigen sie ein breites Spektrum im Aussehen (Bild 1). Sie leben in enger Symbiose mit (Wild)pflanzen, denn sie sichern die Reproduktion der Pflanzen, während sie Nahrung ernten. Oligolektische Arten sind dabei stark spezialisiert und können den Pollen für ihre Nachkommen nur an bestimmten Pflanzen sammeln. Ihre Nester graben Wildbienen meist in sonnigen, karg bewachsenen Böden, Totholz oder markgefüllten Pflanzenstängeln; manche nutzen auch vorhandene Hohlräume wie Fraßgänge von Käferlarven (Wiesbauer, 2023).

Durch ihre vielfältigen Lebensweisen sind sie für die Bestäubung von etwa 80 Prozent der Wild- und Kulturpflanzen in Deutschland zuständig. Dabei sind einige Pflanzenarten komplett auf die Bestäubung durch Wildbienen angewiesen, wie etwa Luzernen. Andere Arten werden zwar auch durch weitere Tiergruppen bestäubt, können aber erst durch eine Vielfalt an Bestäubern hohe Erträge an nahrhaften Früchten bilden (Garibaldi et al., 2012). Heutzutage sind schon über die Hälfte aller Wildbienenarten gefährdet (Westrich, 2018) und der Trend geht abwärts. Das gefährdet nicht nur das Fortbestehen der Wildbienen, sondern auch die Stabilität des Nahrungsnetzwerks.

Grünflächen in der Vertikalen

Die Lösung: Mehr städtisches Grün. Es gibt vielfältige Möglichkeiten, wieder mehr Pflanzen in unsere Städte zu bringen, doch für Bäume oder Gärten werden freie Flächen benötigt. In Gebieten mit hoher Bebauung und Versiegelung steht oft kein Platz mehr zur Verfügung. Eine Schlüsselrolle können hier die Gebäude selbst spielen, denn ihre Fassaden- und Dachflächen übersteigen die bebaute Grundfläche um ein Vielfaches. Sie zu begrünen birgt ein großes Potential, da sie durch die enorme Fläche auch einen großen Einfluss auf die Umgebung haben. Und es entsteht auch kein Flächenkonflikt, denn bei der wandgebundenen Fassadenbegrünung benötigen die Pflanzen keinen Bodenanschluss und treten somit nicht in Konkurrenz zu unterirdischen Versorgungsleitungen. Die Pflanzen wachsen in eigenständigen Systemen, die ihnen alles notwendige bieten – Wurzelraum, Wasser und Nährstoffe. Die Vorteile für das Gebäude und das Umfeld sind vielfältig. Emissionen können reduziert werden, da die Fassadenbegrünung dämmend wirkt und somit Heiz- und Kühlenergie einsparen kann. Städte können sich auch besser an die Folgen des Klimawandels anpassen, da Pflanzen ihre Umgebung aktiv durch Transpiration abkühlen. Besonders in den dicht bebauten Straßenzügen, in denen sich im Sommer die Hitze anstaut, kann so für willkommene Abkühlung gesorgt werden (ARUP, 2016).

Außerdem können die Begrünungen auch so gestaltet werden, dass sie die urbane Artenvielfalt fördern. Fassadenbegrünungen bieten die Möglichkeit, Trittsteinbiotope zu schaffen. Diese erlauben es den Tieren, zwischen geeigneten Habitaten zu Wandern. Von dort aus können sie sich weiterverbreiten oder auch stabile Populationen bilden, wenn die Bedingungen stimmen. Gerade für Arten mit geringem Aktionsradius können Trittsteinbiotope essenziell sein. Wildbienen haben teilweise Flugweiten von nur 100 m und sind keine grünen Inseln in Reichweite, so ist die Population isoliert. Außerdem sinkt der Reproduktionserfolg bei zu weiten Entfernungen zwischen der Nahrungsquelle und dem Nistplatz rapide ab (Zurbuchen et al., 2012). Als geeignetes Habitat oder Trittsteinbiotop für Wildbienen müssen Fassadenbegrünungen jedoch einige Voraussetzungen erfüllen.

Extremstandort Fassade

An der Fassade wird den Pflanzen einiges abverlangt, da sich hier die Bedingungen stark von denen am Boden unterscheiden. Die Pflanzen wachsen in Systemen mit eingeschränktem Wurzelraum und sind von einer kontinuierlichen Wasser- und Nährstoffversorgung abhängig. Die Sonneneinstrahlung und Windexposition sind durch die vertikale Exposition erhöht und bedingen so eine verstärkte Transpiration. Außerdem wirkt die Schwerkraft in eine andere Richtung als bei ebenerdigen Pflanzen. Nicht jede Pflanze kommt mit diesen Bedingungen zurecht und so muss die Eignung für die Fassadenbegrünung für jede Art getestet werden.

Unser Projekt: Artenreiche grüne Gebäudehüllen

In dem Projekt "Artenreiche grüne Gebäudehüllen" haben wir untersucht, ob man mit einer bienenfreundlichen Bepflanzung der Fassadenbegrünung und integrierten Nisthilfen einen geeigneten Lebensraum für Wildbienen schaffen kann. Bepflanzt wurden zwei Begrünungssysteme mit unterschiedlicher Ausrichtung der Pflanzfläche. Gabionen sind Gitterkörbe, die mit Substrat gefüllt werden. Ein Vlies verhindert das Herausrieseln des Substrates und Wasserverlust bei Sonneneinstrahlung. Die Pflanzen werden hier vertikal eingesetzt, während sie in dem zweiten System, einem Regalsystem, horizontal eingesetzt werden (Bild 2). Die einzelnen Rinnen sind mit einem Vlies ausgelegt, das auftreffendes Gießwasser gleichmäßig im Substrat verteilt. Jeweils ein Gabionen- und ein Rinnensystem wurden an eine Fassade mit Süd, Süd-West und Westausrichtung gehängt.

Pflanzenlisten für bienenfreundliche Fassadenbegrünungen

Wir haben zwei unterschiedliche Pflanzenlisten erstellt, um eine möglichst standortgerechte Bepflanzung zu erzielen. Für die Fassaden mit Süd- und Süd-West-Ausrichtung haben wir Stauden gewählt, die an trockene Standorte angepasst sind. Eine zweite Liste mit Pflanzen von frischeren Standorten wurde an Fassaden mit Süd-West- und West-Ausrichtung getestet. Voraussetzung für die Pflanzengemeinschaften war, dass sie eine möglichst hohe Vielfalt an Blütenformen und sich abwechselnde Blühzeiträume haben, sodass möglichst vielen Wildbienenarten über die gesamte Flugzeit Nahrung zur Verfügung steht. Außerdem wurden möglichst kleinwüchsige Arten/Sorten gewählt, um die Wind- und Traglast zu minimieren und den Pflegeaufwand möglichst gering zu halten. Insgesamt haben wir 45 bienenfreundliche Staudenarten und -sorten daraufhin untersucht, ob sie sich für den Einsatz in den Fassadenbegrünungen eignen und wie gut sie von den Wildbienen an den Versuchsstandorten angenommen wurden. Von den gepflanzten Staudenarten und -sorten haben sich 32 zufriedenstellend in den Begrünungen entwickelt, während 13 durch mangelnde Vitalität, Deckung oder Blütenentwicklung als ungeeignet bewertet wurden (Bild 3).

Eine besonders hohe Eignung haben zum Beispiel Potentilla neumanniana, Achillea clypeolata, Potentilla megalantha oder Scabiosa columbaria 'Pink Mist' gezeigt. Cardamine pratensis oder Achillea tomentosa 'Aurea' dagegen starben kurz nach dem Einpflanzen ab, während Lotus corniculatus so stark wucherte und sich aussäte, dass benachbarte Pflanzen unter dem hohen Konkurrenzdruck oft abstarben. Die entstandene Mischung aus geeigneten Stauden liefert im gesamten Aktivitätszeitraum der Wildbienen Blüten und so wurde eine Vielzahl an Arten angelockt.

Nisthilfen für Wildbienen

Um geeignete Nistressourcen zur Verfügung zu stellen, haben wir verschiedene Arten von Nisthilfen entwickelt. Die Nisthilfen haben vorhandene Hohlräume und Steilwände nachgestellt, indem Hartholz mit Bohrungen versehen wurde, Papier- und Strohhalme gebündelt wurden oder ein Behälter mit einem Sand-Lehm-Gemisch gefüllt wurde (Bild 4). Zentraler Aspekt bei allen Nisthilfen war der Schutz vor eindringender Feuchtigkeit von der Bewässerung der Pflanzen und auftreffendem Regen. Hierfür wurden Schutzhüllen mit Vordach in die Begrünungssysteme integriert, in welche dann die Nisthilfen eingesetzt wurden. Um die Annahme der Nisthilfen durch Wildbienen zu prüfen, haben wir regelmäßig die neu belegten und frisch verlassenen Nistgänge dokumentiert. Von den entwickelten Nisthilfen wurden vor allem die Harthölzer mit Bohrungen und die Papier- und Strohhalme von den Wildbienen genutzt.

Ab März sind die ersten Wildbienen geschlüpft und haben nach der Paarung sofort angefangen, neue Nester zu bauen. Bis Oktober waren die Wildbienen aktiv (Bild 5) und haben Nektar und Pollen als Proviant für die Nachkommen in die Nistgänge gebracht. Durch Beobachtungen von Wildbienen und die Auswertung der verschiedenen Materialien, die für die Nestverschlüsse genutzt wurden, können wir darauf schließen, dass mindestens zwölf verschiedene Arten die Hohlräume zum Nisten genutzt haben (Bild 6, Bild 7).

Wildbienen an den grünen Fassaden

Insgesamt wurden 56 Wildbienenarten beim Blütenbesuch beobachtet. Die meisten Arten wurden an Calamintha nepeta 'Triumphator' gesichtet, Campanula portenschlagiana, Erigeron karvinskianus 'Blütenmeer' und Campanula rotundifolia 'Olympica' waren auch sehr beliebt. Es konnten auch einige oligolektische Arten beim Sammeln von Nahrung beobachtet werden. So wurde beispielsweise die Filzbindige Seidenbiene (Colletes fodiens), die auf Korbblütler spezialisiert ist, an Centaurea bella beobachtet. Und nur durch die Pflanzung von Glockenblumen konnten die Braune Schuppensandbiene (Andrena curvungulata) oder die Glockenblumen-Sägehornbiene (Melitta haemorrhoidalis) Pollen für ihre Brut sammeln. An manchen Pflanzen, beispielweise Pulmonaria 'Trevi Fountain' oder Potentilla megalantha, wurden keine oder nur wenig Wildbienen beobachtet, obwohl sie als bienenfreundlich gelten (Bild 3). Bei diesen Arten lag der Blühzeitpunkt meist außerhalb der Termine, an denen die Wildbienen bestimmt wurden. Einige Wildbienen wurden sowohl beim Blütenbesuch als auch beim Nisten beobachtet. Außerdem nahm die Nutzung der Nisthilfen mit den Jahren zu (Bild 5), da sie mehreren Generationen als Nisthabitat diente.

Es lässt sich also darauf schließen, dass die Fassadenbegrünungen einen geeigneten Lebensraum darstellen, um stabile Populationen zu bilden. Erfreulicherweise konnte auch mehreren oligolektischen Arten, wie der Glockenblumen-Scherenbiene (Chelostoma rapunculi) oder der Schöterich-Mauerbiene (Osmia brevicornis), ein Lebensraum mit Nahrungs- und Nistressourcen zur Verfügung gestellt werden. Jedoch sollte beachtet werden, dass nur ein geringer Anteil der heimischen Wildbienen vorhandene Hohlräume für die Brut nutzt. Die meisten Arten benötigen sonnige Bodenstellen, welche innerhalb von Fassadenbegrünungen nicht nachzustellen sind. Die Begrünungen können also keinen vollwertigen Ersatz für die natürlichen Habitate von Wildbienen darstellen und der Schutz und Erhalt von Lebensräumen wie Hochstaudenfluren, Auwäldern oder Magerwiesen ist zwingend notwendig, um die Vielfalt der Wildbienen zu schützen.

Kühlung durch Fassadebegrünung

Um den Einfluss der Begrünungen auf die Umgebungstemperatur zu untersuchen, haben wir die Temperaturen an und um die begrünten und unbegrünten Fassaden gemessen. So konnten wir beispielsweise zeigen, dass sich an einem Sommertag (Außentemperatur von 32 °C) die unbegrünte Fassade auf 51,9 °C erhitzt hat. Zur gleichen Zeit haben dicht bewachsene Stellen der begrünten Fassaden Temperaturen von 28,4 (Gabionen) und 32,7 °C (Rinnen) gezeigt. Die begrünten Wände sind also deutlich kühler als unbegrünte und können so auch weniger Wärme an die Umgebung abgeben und sogar aktiv die Umgebung abkühlen (Bild 8).

Vielfältiges Grün für zukunftsfähige Städte

Mit fortschreitendem Klimawandel wird städtisches Grün in Zukunft noch weiter an Bedeutung gewinnen. Die wandgebundene Fassadenbegrünung wird besonders dort relevant, wo eine dichte Bebauung mit hoher Versiegelung keine andere Begrünungsform zulässt. Doch für eine zukunftsfähige und lebenswerte Gestaltung der Städte ist eine vielfältige Kombination aus verschiedenen Begrünungsarten notwendig. Ziel sollte es sein, grüne Korridore durch die Städte zu ziehen, um so die notwendige Abkühlung im Sommer und ein ungehindertes Ausbreiten von Tieren zu ermöglichen.

Literatur

ARUP (2016). Cities Alive – Green Building Envelope. Scheuermann, R., Pauli, M., Armour, T., Law, A. (Eds), Berlin, 70 S. www.arup.com/perspectives/publications/research/section/cities-alive-green-building-envelope

Baldock, K. G. B., Goddard, M. A., Hicks, D. M., Kunin, W. E., Mitschunas, N., Osgathrope, L. M., Potts, S. G., Robertson, K. M., Scott, A. V., Stone, G. N., Vaughan, l. P., Memmott, J. (2015). Where is the UK’S pollinator biodiversity? The importance of urban areas for flower-visiting insects. Proceedings of the Royal Society B 282, 20142849.
https://doi.org/10.1098/rspb.2014.2849

Harris, R. M. B., Beaumont, L. J., Vance, T. R., Tozer, C. R., Remenyi, T. A., Perkins-Kirkpatrick, S. E., Mitchell, P. J., Nicotra, A. B., McGregor, S., Andrew, N. R., Letnic, M., Kearney, M. R., Wernberg, T., Hutley, L. B., Chambers, L. E., Fletcher, M.-S., Keatley, M. R., Woodward, C. A., Williamson, G., Duke, N. C., Bowman, D. M. J. S. (2018). Biological responses to the press and pulse of climate trends and extreme events. Nature Climate Change 8, S. 579–587. https://doi.org/10.1038/s41558-018-0187-9

IPBES (2019). Global assessment report on biodiversity and ecosystem services of the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services. Brondizio, E. S., Settele, J., Díaz, S., Ngo, H. T (Eds.). IPBES secretariat, Bonn, Germany, 1148 S. https://zenodo.org/records/6417333

Garibaldi, L. A., Steffan-Dewenter, I., Winfree, R., et al. (2012). Wild pollinators enhance fruit set of crops regardless of honey-bee abundance. Science 339, 6127. https://doi.org/10.1126/science.1230200.

Soriano, C. et al. (2005). Comparison of urban and rural wind speeds. In: Rotach, M., Fisher, B., Pieringer, M. (Eds.): Meteorology Applied to Urban Air Pollution Problems. Final Report of the COST Action 715,
Zürich, S. 41–50.

Westrich (2023). Pflanzenlisten auf der Website „Faszination Wildbienen: Grandiose Vielfalt“. www.wildbienen.info/bluetenbesuch/oligolektische_arten_nach_pflanzenfamilien.php (zuletzt abgerufen am 14.12.2023).

Wiesbauer, H. (2023). Wilde Bienen: Biologie, Lebensraumdynamik und Gefährdung. Stuttgart, Verlag Eugen Ulmer, 528 S.

Winklmayr, C., Muthers, S., Niemann, H., Mücke, H. G., an der Heiden, M. (2022). Heat-related mortality in Germany from 1992 to 2021. Deutsches Ärzteblatt International 119, 451-7.

Zurbuchen, A. und Müller, A. (2012). Wildbienenschutz – von der Wissenschaft zur Praxis. Band 33 der Bristol-Schriftenreihe, Haupt, Bern, 162 S.