10. Randeffekt

Das zehnte Gestaltungsprinzip der Permakultur ist der „Randeffekt“ – die Nutzung von Rändern und natürlichen Mustern, um den besten Effekt zu erzielen.

Dieses Gestaltungsprinzip zielt darauf ab, die Vielfalt und Produktivität in unseren Systemen zu erhöhen, indem wir das als „Randeffekt“ bekannte ökologische Phänomen und die in der Natur vorkommenden Muster nachahmen.

Um dieses Gestaltungsprinzip zu verstehen, werden wir zunächst den Randeffekt in Bezug auf das Permakulturdesign untersuchen und dann betrachten, wie wir die Muster der Natur in unsere Entwürfe einbeziehen können, um unsere Systeme effizienter und produktiver zu machen.

Randeffekt

Der Randeffekt ist ein ökologisches Konzept, das beschreibt, dass es eine größere Vielfalt des Lebens in der Region gibt, in der sich die Ränder zweier benachbarter Ökosysteme überschneiden, wie z.B. Land/Wasser oder Wald/Grasland. Am Rande zweier sich überlappender Ökosysteme findet man Arten aus beiden Ökosystemen sowie einzigartige Arten, die in keinem der beiden Ökosysteme vorkommen, sondern speziell an die Bedingungen der Übergangszone zwischen den beiden Rändern angepasst sind.

Der Klarheit halber müssen wir zunächst einige ökologische Schlüsselbegriffe definieren.

• Ein Rand ist die Grenze oder Schnittstelle zwischen zwei Lebensgemeinschaften (z.B. Wald und Grünland) oder zwischen verschiedenen Landschaftselementen (z.B. Land und Wasser).
• Ein Ökoton ist die Übergangszone entlang der Ränder zweier benachbarter Lebensgemeinschaften, wo eine Lebensgemeinschaft auf die andere trifft (z.B. der Bereich zwischen Wald und Grünland). Der Übergang von einem Ökosystem zum anderen kann sehr allmählich oder sehr scharf verlaufen.

Randbereiche kommen natürlicherweise an vielen Ökosystemgrenzen vor, einige Beispiele hierfür sind:

• entlang des Randes von Gewässern, wie Flüssen, Seen und Bächen
• wo Wälder an Felsen grenzen, Uferbereiche (d.h. Flussufer), Grasland
• entlang exponierter Felsen und Klippen
• wo bewaldete Gebiete an Lichtungen grenzen
• wo scharfe Diskontinuitäten im Bodentyp oder in der Hydrologie bestehen
• wo Flussmündungen auf das Meer treffen

Das folgende Diagramm veranschaulicht, wie der Randeffekt funktioniert:

In diesem Beispiel enthält jedes Ökosystem, das mit A und B gekennzeichnet ist, nur drei Arten, die rot, blau und gelb gefärbt sind.

In Ökosystem A gibt es drei Arten, die durch Quadrate dargestellt werden, und in Ökosystem B gibt es drei Arten, die durch Kreise dargestellt werden.

In dem Bereich, in dem sie sich überschneiden, dem so genannten Ökoton, gibt es rote, blaue und gelbe Quadrate und Kreise.

Die Kombination von Quadraten und Kreisen (die sechs Arten darstellen) erzeugt einzigartige Bedingungen, die nun drei neue Arten beherbergen können, die als rote, blaue und gelbe Dreiecke dargestellt werden.

Während also in den Ökosystemen A und B jeweils drei Arten vorkommen, sind es in der sich überschneidenden Übergangszone neun.

Diese Zunahme der Vielfalt, die sich aus der Überschneidung von Ökosystemen ergibt, wird als Randeffekt bezeichnet.

Der „Randeffekt“ – Wenn sich zwei Ökosysteme überschneiden, unterstützt der Überschneidungsbereich Arten aus beiden und eine weitere Art, die nur im Überschneidungsbereich vorkommt.

Diese Ökotone (die Regionen, in denen sich die Ränder zweier Ökosysteme überschneiden) weisen eine größere Artenvielfalt auf als die beiden getrennten Ökosysteme und haben aus folgenden Gründen eine deutlich höhere Produktivität:

• Ressourcen aus beiden Ökosystemen können an einem Ort genutzt werden.
• Bedingungen wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Bodenfeuchtigkeit und Lichtintensität ändern sich an den Rändern.
• Variationen in den Bedingungen an den Rändern können günstige Mikroklimata schaffen, die einzigartige Arten unterstützen können.
• Erhöhte Verfügbarkeit von Licht für Pflanzen entlang der Ränder ermöglicht es, mehr Pflanzen zu unterstützen (größere Vielfalt) und erhöht die Produktivität.
• Erhöhte Pflanzenvielfalt erhöht pflanzenfressende Insekten, was wiederum Vögel und schließlich Raubtiere erhöht.
• Ränder und Grenzen von Ökosystemen fungieren als „Energienetze“ oder Siebe, die die massiven Bewegungen von Materialien, Nährstoffen und Energie über ihre Grenzen hinweg auffangen – Blätter und Erde werden vom Wind gegen die Barrieren geweht, Muscheln am Strand angespült usw.
• Angrenzende Ökosysteme sind durch Ströme von Energie, Material (Nährstoffen) und Organismen über ihre Grenzen hinweg miteinander verbunden, und diese Ströme können starken Einfluss auf die Fruchtbarkeit und Produktivität von Ökosystemen haben.

Es ist wichtig zu beachten, dass sich die Umweltbedingungen an den Rändern von Ökosystemen in der Regel von denen in den Tiefen der Ökosysteme selbst unterscheiden.

Die erhöhte Produktivität und Vielfalt, die sich aus dem Randeffekt ergibt, ist in der Natur deutlich zu beobachten. Mangroven-Ökosysteme (Grenzfläche zwischen Land und Meer) und Riff-Ökosysteme (Grenzfläche zwischen Korallen und Meer) gehören zu den höchst produktiven natürlichen Systemen. Uferbereiche (die Ufer von Flüssen und Bächen) sind sehr reich an biologischer Vielfalt. Traditionelle menschliche Siedlungen befinden sich in der Regel in den hochproduktiven Übergangszonen zwischen Ökosystemen, z. B. entlang von Flüssen, Flussmündungen oder Ozeanen, zwischen Ausläufern und Ebenen, am Rande von Wäldern oder in Kombinationen davon.

Beim Verständnis von Rändern müssen wir bedenken, dass sie die Schnittstellen sind, an denen ein Ökosystem mit einem anderen verbunden ist und mit ihm interagiert. Die Ökosysteme selbst funktionieren nicht isoliert, sie sind alle in einem Netz des Lebens miteinander verbunden, wie alle Dinge in der Natur. Der folgende Auszug bringt die Idee klar zum Ausdruck:

„…Ökosystemökologen erkannten schon sehr früh, dass Ökosysteme offen für den Fluss lebender und nicht lebender Materie und Organismen sind und dass die Dynamik von Ökosystemen nur verstanden werden kann, wenn Ökosysteme als offene Systeme betrachtet werden, die manchmal massiven Materialbewegungen über ihre Grenzen hinweg unterliegen. Indem sie den Austausch und die Speicherung solcher „gemeinsamen Währungen“ wie Stickstoff und organischer Kohlenstoff zwischen biotischen und abiotischen Systemkomponenten und deren Durchfluss über Systemgrenzen hinweg verfolgten, zeigten Ökosystemforscher, wie Ökosysteme als hochgradig miteinander verbundene Netzwerke funktionierten.“

Quelle: Bart Johnson, Kristina Hill – „Ecology and Design, Frameworks for Learning“, Island Press, 2002

Using the Edge Effect in Design

Wie wir gesehen haben, dienen Ränder als die Schnittstellen von Ökosystemen, und diese Grenzen sind viel produktiver und reich an Leben.

Für das Permakultur-Design bedeutet dies, dass:

• Es gibt eine größere Anzahl von gegenseitig vorteilhaften Beziehungen zwischen den Elementen an den Rändern.
• Ränder dienen als „Energiefallen“, da sie die Punkte sind, an denen Materialien, Nährstoffe und Organismen durch das Ökosystem fließen, und an den Rändern findet ein verstärkter Kreislauf von Materialien und Nährstoffen statt.
• Ränder schaffen günstige Mikroklimata.
• Die Ränder von Ökosystemen sind sehr wichtig für die Artenvielfalt und die Produktion von Biomasse.

Wir können das natürliche Phänomen des „Randeffekts“ nutzen, um die Produktivität und den Ertrag der von uns entworfenen Systeme zu steigern. Wir erreichen dies, indem wir den verfügbaren Rand in unseren Entwürfen vergrößern.

Die Art und Weise, wie wir den Rand vergrößern, ist, indem wir die Muster der Natur betrachten und diese Muster in unseren Entwürfen nachahmen.

Die Natur hat sich über Hunderte von Millionen Jahren so entwickelt, dass sie so effizient wie möglich ist, und wir stellen merkwürdigerweise fest, dass es in den Entwürfen der Natur keine geraden Linien gibt, sondern eine Vielzahl von Mustern, die wir überall wiederfinden.

Werfen wir also einen Blick auf die Muster der Natur, die es uns ermöglichen, Elemente effizienter anzuordnen!

Muster

Wenn wir die Natur betrachten, finden wir ähnliche Muster, die sich in allen Formen des Lebens wiederholen. Diese Muster sind nicht aus ästhetischen Gründen da, nicht nur wegen des Aussehens, sondern wegen der Effizienz, die sie bieten.

Die Natur hat es perfektioniert, so viel wie möglich auf kleinem Raum unterzubringen und die Organisation der Dinge zu optimieren. In vielen natürlichen Systemen werden die Oberflächenbereiche, die als Schnittstellen zur Umgebung dienen, durch Vergrößerung der Kanten durch Muster maximiert.

Lappige oder zinnenförmige Muster

Eine lappige (mit kleinen Lappen) oder zinnenförmige (mit quadratischen Einkerbungen) Kante bietet mehr Kanten als eine gerade Linie.

Flüsse verlaufen in gewundenen Bahnen durch die Landschaft, was das Eindringen des Wassers in das Land erhöht und ein großflächigeres Uferökosystem schafft, als wenn sie in einer geraden Linie verlaufen würden.

Luftaufnahme des Mississippi-Flusses

Das Muster des Makrokosmos spiegelt sich auch im Mikrokosmos wider: Unser eigener Darm windet sich auf die gleiche Weise, um die Länge und damit die Oberfläche zu maximieren, damit wir die Nährstoffe aus der Nahrung, die wir verdauen, aufnehmen können.

Die menschlichen Därme zeigen dasselbe wellenförmige (zinnenförmige) Muster

Wir können noch weiter in den Mikrokosmos vordringen und dieselben Muster finden. Wenn wir ins Innere der Zellen lebender Organismen schauen, finden wir kleine Strukturen, die Mitochondrien genannt werden – länglich geformte Organellen, die in jeder eukaryotischen (nicht-bakteriellen) Zelle zu finden sind. In der tierischen Zelle sind sie die wichtigsten Energieerzeuger, die Sauerstoff und Nährstoffe in Energie umwandeln. Dieser Prozess wird aerobe Atmung genannt und ist der Grund dafür, dass Tiere Sauerstoff atmen.

Mitochondrien, die „Energieerzeuger“ in lebenden Zellen, zeigen ein wellenförmiges Muster in ihrer inneren Struktur

Wir können dieses Muster in unseren Entwürfen nachbilden, um den verfügbaren Rand zu maximieren. Wenn wir zum Beispiel einen Teich bauen, können wir, ohne die Größe des Teiches zu verändern, die Länge des Randes (die Schnittstelle zwischen Erde und Wasser) verdoppeln und somit doppelt so viele produktive Pflanzen um ihn herum unterbringen. Im nachstehenden Beispiel zeigen die mathematischen Berechnungen, wie wir bei einem Teich, der auf einem Kreis von 11,3 m basiert, 100 Quadratmeter Wasseroberfläche schaffen, und indem wir den Rand von einem geraden zu einem gewellten ändern, können wir den effektiven Umfang verdoppeln.

Das gleiche Prinzip können wir bei der Gestaltung von Gartenbeeten anwenden. Ein wellenförmiger Weg durch einen Garten gibt uns mehr Rand zum Bepflanzen und mehr Platz, um den Garten zu betreten. Wir können den zugänglichen Raum und die Ränder in einem Garten durch „Schlüssellochbeete“ vergrößern. Dadurch wird eine Bodenverdichtung verhindert, die das Pflanzenwachstum behindert.

Das gleiche Konzept kann auf der nächstniedrigeren Ebene von Gartenbeeten auf die eigentliche Bepflanzung innerhalb der Beete angewandt werden, um die Raumnutzung zu optimieren und somit den Ertrag zu steigern.

Die Kreise geben den Platz an, der jeder Pflanze zugewiesen wird, so dass die Pflanzen in beiden Fällen den gleichen Abstand voneinander haben. Wenn ein Kreis 15 cm breit ist, dann haben die Pflanzen in beiden Anordnungen immer diesen Abstand zueinander. Wenn wir die Bepflanzung von einer geraden zu einer gewellten Anordnung ändern, können wir die Anzahl der Pflanzen in unserem Gartenbeet in diesem Beispiel von 70 auf 86 erhöhen.

Dies ist das Grundprinzip hinter dem System des Edge Cropping, bei dem zwei Kulturen in abwechselnden Streifen gepflanzt werden, z. B. Weizenreihen mit dazwischenliegenden Luzerne-Reihen oder Mais mit Sojabohnen. Die Streifen können in „Wellenlinien“ angelegt werden, um die Raumausnutzung zu maximieren und mehr Pflanzen auf einer gegebenen Fläche anzubauen.

Ein solches System wird auch als Strip Intercropping bezeichnet, bei dem mehrere Kulturen in schmalen, nebeneinander liegenden Streifen angebaut werden, die eine Interaktion zwischen den verschiedenen Arten, aber auch eine Bewirtschaftung mit modernen Geräten ermöglichen. Dies ist eine Anpassung des grundlegenden Systems des Zwischenfruchtanbaus an die modernen, mechanisierten landwirtschaftlichen Praktiken.

Zwischenfruchtanbau ist die Praxis des Anbaus mehrerer Kulturen auf einer bestimmten Fläche. Im Laufe der Zeit und überall auf der Welt wurden Zwischenfrüchte eingesetzt, um den Bedarf an Pflanzen besser an das verfügbare Sonnenlicht, Wasser, Nährstoffe und Arbeit anzupassen. Der Vorteil des Zwischenfruchtanbaus gegenüber dem Monokulturanbau (Anbau einer einzigen Pflanze auf einem Feld) besteht darin, dass die Konkurrenz um Ressourcen zwischen den Arten geringer ist als innerhalb derselben Art.

Quelle: Strip Intercropping (Pm1763) January 1999 – Iowa State University, University Extension

Zäune können viele weitere Formen annehmen:

• Ein Zickzackmuster für einen Zaun macht ihn windresistenter und weniger anfällig für Umwehungen.
• Eingekerbte Kanten, ähnlich wie bei einem Waffeleisen, können in trockenem Klima verwendet werden, um vom Wind verwehten Schutt, organisches Material, Wasser und Saatgut aufzufangen.
• Sanfte Wege, die entlang der Kontur eines Abhangs verlaufen, bieten Zugang zur Pflege von Anbauflächen
• Eine „Sonnenfalle“ kann mit scharf gebogenen Begrenzungen hergestellt werden, um Pflanzen vor dem Wind zu schützen und die Wärme zu maximieren.

Spiralförmige Muster

Eine Spirale ist ein weiteres Muster, das in der Natur häufig vorkommt, und auch diese Form kann genutzt werden, um den produktiven Rand, mit dem wir arbeiten können, zu vergrößern.

Spiralförmiges Muster in einer Blume

Spiralförmiges Muster in einer Nautilus-Schale

Wenn wir das Muster einer Spirale in unseren Entwürfen nutzen, verwenden wir das Muster in drei Dimensionen, unser Spiralmuster kann in die Luft aufsteigen, anstatt nur flach auf dem Boden zu sitzen.

Die häufigste Anwendung dieser Entwurfstechnik ist eine Kräuterspirale, wie unten abgebildet. Die typische Breite einer Kräuterspirale beträgt etwa 1,6 m (etwas mehr als 5′) im Durchmesser.

Anhand dieser Größe können wir sehen, dass ein einfaches kreisförmiges Beet eine Fläche von 2,0 Quadratmetern hat, aber wenn wir einen Erdhügel von 0,5 m Höhe errichten, vergrößert sich die Fläche, die uns jetzt zur Verfügung steht, auf 2,4 m. Dies entspricht einem Flächengewinn von 20 %. Je höher die Spirale (in einem vernünftigen Rahmen), desto mehr zusätzliche Fläche gewinnen wir.

Der andere Vorteil, den wir mit einer Kräuterspirale erzielen, sind die verschiedenen Mikroklimata, die geschaffen werden.

• Die der Sonne zugewandte Seite ist wärmer und der Erdhügel wirkt wie eine thermische Masse, die sonnenliebende Kräuter und solche, die mehr Wärme benötigen, begünstigt.
• Die der Sonne abgewandte Seite ist schattiger, was schattenliebende Kräuter begünstigt
• Der obere Teil der Kräuterspirale ist trockener, da das Wasser leichter abfließt, was Kräuter begünstigt, die trockene Bedingungen bevorzugen
• Der untere Teil der Kräuterspirale ist feuchter, was Kräuter begünstigt, die mehr Feuchtigkeit mögen

Die erhöhte Bauweise ermöglicht den Anbau von Pflanzen, die keine übermäßige Bodenfeuchtigkeit mögen, in Bereichen, die staunass werden können.

Durch eine einzige Struktur sind wir in der Lage, vertikal zu gärtnern, um den verfügbaren Rand zu vergrößern, mehrere Mikroklimata zu schaffen, die Erträge und die Produktivität zu steigern und den Gartenraum optisch aufzuwerten.

Schlussfolgerung

Indem wir die Ränder in unseren Entwürfen erhöhen, erweitern wir die Schnittstellen zu den umliegenden Ökosystemen, fangen mehr Energie und Materialien ein, die sich durch unsere Systeme bewegen, und erhöhen letztlich die Erträge und die Produktivität.

Randmuster können verschiedene Formen annehmen – sie können wellenförmig, lappig oder zinnenförmig, zickzackförmig oder spiralförmig sein. Erhöhte Hügel als Ränder vergrößern die Anbaufläche, bieten Windschutz, verbessern die Drainage und schaffen mehrere Mikroklimata.

Es ist wichtig, dass wir die für unsere Umgebung am besten geeignete Art von Randmustern auswählen. Unterschiedliche Systeme erfordern unterschiedliche Ansätze, und die Faktoren, die wir bei der Auswahl des Randmusters berücksichtigen müssen, sind die Landschaft, der Maßstab, das Klima und die Pflanzenarten.

Kleine Systeme können eine größere Komplexität der Muster unterstützen, während es bei großen Systemen am besten ist, die Muster einfach zu halten, um den Arbeitsaufwand für ihren Aufbau und ihre Pflege zu minimieren.

Nun, da wir die Muster der Natur nachahmen können, um die Effizienz unserer Gärten zu optimieren, können wir Gärten haben, die natürlicher und ästhetisch ansprechender aussehen und auch produktiver sind!