Stephan Brenneisen
Fachstelle Dachbegrünung Hochschule Wädenswil, Schweiz
Zusammenfassung
Die Begrünung von Dächern ermöglicht eine planerische Transformation landschaftlicher und naturräumlicher Qualitäten in Architektur und Städtebau. Ein praktisches Beispiel hierzu ist die Dachbegrünung des Forum 3-Gebäudes des Architekturbüros Diener im neuen Novartis Campus in Basel. Ausgangslage zum Habitatskonzept waren wissenschaftliche Arbeiten des Geographischen Instituts der Universität Basel, welche eine stetige Besiedlung begrünter Dachflächen durch seltene und gefährdete Pflanzen- und Tierarten nachweisen konnten. Adäquate Planung und Gestaltung einer Dachbegrünung erwiesen sich als Schlüsselfaktoren für die Entwicklung eines naturnahen Ersatzhabitates für die lokale Flora und Fauna.
Entsprechende Vorgaben zur Materialisierung und Ausführungsgestaltung von Dachbegrünungen werden in Basel als Richtlinien für die Bauausführung festgelegt. Basis dazu lieferten das Bau- und Planungsgesetz sowie das Natur- und Landschaftsschutzgesetz des Kantons Basel-Stadt, in welchem Neubauten mit Flachdächern mit lokalen Bodensubstraten begrünt werden müssen. Das Konzept für die Begrünung des Forum-3-Gebäudes wurde aus Untersuchungen auf Musterdachbegrünungen wie dem Rossetti-Bau und dem Peter Merian-Haus in Basel abgeleitet. Hier wurden verschiedene Bodensubstrate in Ihrer Eignung zur Begrünung von Dachflächen hinsichtlich ihrer Vegetationsentwicklung und Besiedlung durch Spinnen und Käfer untersucht. Zur Ausführung gelangte eine zweischichtige Ausführung von Substraten aus sandigem Kies sowie aus Dachgartenerde. Die Dachvegetation soll eine Kontinuumsfläche zwischen einer spärlich bewachsenen Kiesfläche bis zur dichter bewachsenen Auenwiese ergeben.
1 Einleitung
Mit der Begrünung von Dächern ergeben sich heute neue Möglichkeiten für eine planerische Transformation landschaftlicher und naturräumlicher Qualitäten in Architektur und Städtebau. Innerhalb des Überbauungsprojekts Novartis Campus in Basel lässt sich anhand der Begrünung des Forum-3-Gebäudes aufzeigen, wie diese Umsetzung basierend auf dem lokalen Planungsrecht des Kantons Basel-Stadt erfolgt. Das Forum-3-Gebäude des international renommierten Architekturbüros Diener & Diener ist der erste realisierte Bau im neuen Campus-Areal
Abb.1 Forum-3-Gebäude des Architekturbüros Diener & Diener (Foto: Novartis).
Ausgangspunkt des Projektes sind die Ergebnisse einer vierjährigen Untersuchung des Geographischen Instituts an der Universität Basel (Brenneisen 2003). Sie zeigten ein breites Spektrum der Artenvielfalt auf begrünten Dachflächen. Erfasst wurden dabei ältere Dachbegrünungen (ca. 20 jährig), jüngere Systembegrünungen sowie spezifisch eingerichtete Versuchsdachbegrünungen. Zur Analysierung und vergleichenden Beurteilung der Habitatsqualität der unterschiedlichen Dachbegrünungsformen wurde die Spinnen- und Käferfauna sowie Aktivitäten von Vögeln erfasst. Erstaunlicherweise - und im Kontrast zu früheren Untersuchungen - konnten sogar zahlreiche als selten und bedroht geltende Arten aus Roten Listen Deutschlands und der Schweiz nachgewiesen werden. Adäquate Planung und Gestaltung einer Dachbegrünung erwies sich als Schlüsselfaktor zur Implementierung von grundsätzlichen Vorgaben des Natur- und Heimatschutzes und der Raumplanung in die Baupraxis.
Die neuartigen Befunde konnten auf den im Vergleich zu früheren Untersuchungen deutlich erhöhten Erfassungsaufwand zurückgeführt werden sowie auf den Einbezug von spezifisch eingerichteten Dachbegrünungen. Die Forschungsarbeiten in Basel haben insbesondere auch aufgezeigt wie einige Arten der ehemaligen Flussauen des Rheines auf begrünten Dachflächen Ersatzlebensräume finden können. Hinweise konnten darüber hinaus die Untersuchungen zur Nutzung von Dachbegrünungen durch Vögel für Projekte und Förderprogramme in Grossbritannien geben. Hier sollen die Begrünungen von Dachflächen speziell der Förderung bedrohter Vogelarten dienen (Gedge 2002, Frith & Gedge 2000).
Seltene und gefährdete Arten sind oft stenöke Arten, d.h. Arten welche eine hohe Bindung an einzelne Habitatstypen und spezifische Ansprüche an den Lebensraum aufweisen. Sie sind besonders betroffen von der weitgehenden Zerstörung ihrer natürlichen Lebensräume wie beispielsweise Flussauen. Durch die Intensivierung der Landwirtschaft (Drainage und Trockenlegung ehemaliger Feuchtgebiete), durch Infrastrukturbauten (Hochwasserschutz, Strassenbau) sowie generell durch die Siedlungsausdehnungen in den verkehrs- und siedlungstechnisch günstig gelegenen Tallagen wurden die ehemaligen Flussauen quasi systematisch eliminiert. Aufgrund der nachgewiesenen Präsenz von vitalen Populationen von gefährdeten Arten erlangen begrünte Dachflächen eine neue, höhere Bedeutung für den Arten- und Naturschutz. Die Künstlichkeit der Natur auf dem Dach muss einerseits durchaus als evident bezeichnet werden – andererseits aber auch als vordergründig. Weil einmal begrünte Dachflächen in der Regel sich über Jahrzehnte selbst überlassen werden, können dynamische Prozesse der Besiedelung und Lebensraumentwicklung über längere Zeiträume ungestört erfolgen und offensichtlich wohl auch dadurch, gefährdeten Arten neue Lebensraumoptionen bieten.
Ein weiteres Schlaglicht hinsichtlich der Bedeutung von begrünten Dachflächen als transformierte Bodenstandorte ergab sich durch ausserordentliche Funde auf ca. 100 Jahre alten, begrünten Dächern des Seewasserwerks „Moos“ in Wollishofen (Zürich) (Landolt 2001). Der Geobotaniker Elias Landolt fand auf diesen „Dachwiesen“ 175 Pflanzen-, darunter neun Orchideenarten, die im östlichen Schweizerischen Mitteland als selten und gefährdet gelten. Auch hier zeigt sich wie die nahezu unbeeinflusste Lage auf einem Dach die Entwicklung eines Refugialstandortes bewirkte. Nebst dem alljährlichen prachtvollen Anblick einer in weitem Umfeld nicht mehr bekannten Fülle von 10'000 Orchideen, konnte insgesamt hier die Erhaltung der Biodiversität ehemalig artenreicher Feuchtwiesen der Umgebung erreicht werden. Elias Landolt schlägt sogar einen kantonalen Schutz dieser Flächen vor.
2 Vorgaben des Bau- und Planungsgesetzes sowie des Natur- und Landschaftsschutzgesetzes des Kantons Basel-Stadt
Die Forschungsergebnisse zum ökologischen Ausgleichspotenzial von begrünten Dachflächen wurden in Richtlinien zur Ausführung von begrünten Dachflächen im Kanton Basel-Stadt umgesetzt. Die Vorgaben leiten sich einerseits aus dem Bau- und Planungsgesetz des Kantons Basel-Stadt (BPG § 72) ab, welches bei Neubauten mit Flachdächern seit dem Jahr 2002 eine extensive Begrünung der Dachfläche verlangt. Darüber hinaus wird eine Mindestschichtstärke des Substrates von 8 cm gefordert sowie eine Einsaat mit einer sog. «Basler Pflanzenmischung», d.h. mit – für Dachbegrünungen geeigneten – einheimischen Arten des regionalen Naturraumes. Abgeleitet sind diese Vorgaben aus dem Raumplanungsgesetz, welches bei Bauvorhaben eine Minimierung der Eingriffe in den Naturhaushalt verlangt.
Das Natur- und Landschaftsschutzgesetz des Kantons Basel-Stadt basiert seinerseits auf Vorgaben des Bundes: Das eidgenössische (nationale) Natur- und Heimatschutzgesetz (NHG Art. 18) verlangt von den ausführenden Behörden (den Kantonen und Gemeinden) im Rahmen deren Gesetze und Planungen geeignete Regelungen und Massnahmen zum Schutz gefährdeter Tier- und Pflanzenarten vorzusehen. In diesem Sinne wurde die Massnahme „Dachbegrünung“ als geeignet eingestuft einzelne gefährdete Arten zu fördern und entsprechende Vorgaben festgelegt. Die Begrünung von Dächern muss in Basel deshalb dem Standort entsprechend geplant und optimiert gestaltet werden. Ein wichtiger Bestandteil hinsichtlich der Förderung der lokalen Arten ist in diesem Zusammenhang die Verwendung von geeigneten lokalen Bodensubstraten.
3 Novartis Campus
Der Novartis Campus ist ein städtebauliches Umgestaltungsprojekt der Firma Novartis im nördlichen Industriequartier von Basel. Novartis verwandelt hier ihren Industriekomplex im St. Johann-Areal – mit seinen Forschungs- und Produktionsstätten, Bürogebäuden und dem internationalen Hauptsitz – in einen Campus des Wissens. Im Laufe der nächsten 20 Jahre werden sämtliche Bauten erneuert und in ein neues städtebauliches Gesamtkonzept gefügt (Abb. 2). Auf Basis eines Masterplans von Vittorio Magnago Lampugnani soll eine äusserst funktionale und ästhetische Arbeitsumgebung und ideale Kommunikationsbedingungen entstehen.
Abb. 2 Modell des Überbauungskonzepts „Novartis Campus“. (Quelle: Novartis)
Darüber hinaus soll sich ein baulich und landschaftlich attraktiver urbaner Komplex entwickeln, in den Mitarbeitende, Forscher und Gäste aus aller Welt gerne kommen sollen. Als erster Neubau wurde im Jahr 2005 ein Verwaltungsgebäude das Forum-3-Gebäude durch das international renommierten Basler Architekturbüro Diener & Diener realisiert. Die begrünte Dachfläche wurde nach den Richtvorgaben des Baudepartements geplant, welche objektspezifisch in Verbindung gesetzt wurden mit den gestalterischen Aspekten der Gebäudearchitektur.
4 Neuer Inhalt – neue Oberfläche
Mit der Neugestaltung der Gebäude mit ihrem Innenleben an aktuelle Bedürfnisse wird sich auch die Oberfläche des Gesamtkomplexes Novartis Campus an der aktuellen Baupraxis und den Vorgaben des Natur- und Landschaftsschutzes orientieren. Zum einen bedeutet dies eine Begrünung aller Dachflächen, zum anderen eine Ausrichtung der Gestaltung dieser Flächen an die naturräumlichen Gegebenheiten. Auf diese Weise kann ca. ein Drittel der Arealfläche als naturnahes Ersatzhabitat eingerichtet werden, in denen sich voraussichtlich auch einige Arten der ehemaligen Flussauen des Rheins wieder etablieren können. Naturräumlich liegt der Novartis Campus in der Flussaue des Rheines, die Substratwahl und Gestaltung für die angestrebte Landschaftstransformation orientiert sich deshalb primär an natürlichen Schotterflächen.
4.1 Schichtaufbau der Dachbegrünung
Das Konzept des Schichtaufbaus und der Substrate für das Forum-3-Gebäude von Diener & Diener wurde aus Projekten abgeleitet, welche in den letzten Jahren in Basel realisiert werden konnten. Sie ergaben wichtige Hinweise welche Substrate in welchen Schichtabfolgen und –stärken mittelfristig welche Vegetationsform hervorbringen und welche Tierarten sich dauerhaft etablieren können. Auf dem Rossetti-Bau der Architekten Herzog & De Meuron sowie dem Peter Merian-Haus des Bahnhof Ost-Komplexes von Zwimpfer Partner Architekten wurden sandig-kiesige Oberbodensubstrate verwendet, welche einen Feinerdeanteil von ca. 25% aufwiesen. Bei einer Schichtstärke von 6 cm entwickelte sich in sieben Jahren eine spärlich bewachsene Vegetationsschicht, bei den Substraterhöhungen auf 30 cm, dichtere Trockenrasenbestände. Vergleichbare Vegetationsentwicklungen ergaben sich auf der Versuchsanlage auf der Tunnelabdeckung der Nordtangente. Hier wurde auf einer Grundschicht von 8 cm Wandkies (unsortierter Kies direkt aus der Kiesgrube) ein feinerdereicher Oberboden in unterschiedlicher Schichtstärke ausgebracht (Abb. 3).
Abb. 3 Versuchdachbegrünung auf der Tunnelabdeckung Nordtangente
(Foto: Stephan Brenneisen)
Bei der Untersuchung der Spinnenfauna auf den genannten Versuchsflächen zeigte sich die Bedeutung von lokalen Substraten mit kiesigen Bestandteilen unter anderem durch den Fund der Spinnenart Pseudomaro aenigmaticus. Diese Zwergspinnenart gilt als extrem selten (erst zwei Fundnachweise in der Schweiz) und hat ihren Lebensraum vermutlich in Hohlräumen unter der Erdoberfläche, wie sie in Schotterflächen vorkommen können.
Das Zielbild und die angestrebte Vegetation auf der Dachfläche soll mittel- bis langfristig das gesamte Vegetationsspektrum von offenen Kiesflächen bis zu dichter bewachsenen Auenwiesen aufweisen. Dabei sollte nicht wie bei vorherigen Projekten punktuelle oder verteilte kleinräumige Erhöhungen eingerichtet werden. Die Bauherrschaft und die Architekten wünschten eine möglichst homogen erscheinende Dachoberfläche. Daraus entwickelte sich ein Konzept mit einer Abfolge der in den Ausführungsrichtlinien definierten unterschiedlichen Schichthöhen als Kontinuum mit schrittweiser Erhöhung der Substratschichtstärken (Abb. 4, 5).
Die Grundschicht des Begrünungsaufbaus wurde - ähnlich wie bei der Tunnelabdeckung Nordtangente - aus 7 cm sandigem Kies (Korngrössen 0-50 mm) eingerichtet. Darüber wurde als zweite Schicht (ohne Trennlage) eine Dachgartenerde (bestehend aus Landerde, Rindenkompost, gebrochenem Blähton, Holzfasern, mineralische Grunddüngung) in unterschiedlicher Schichtstärke (2, 4, 6, 8 cm) ausgebracht (Abb. 4).
Abbildung 4
Schichtaufbau der Dachbegrünung: sandiger Kies und Dachgartenerde.
Abbildung 5
Die weiteren Bauten des Novartis Campus-Komplexes werden nach dem gleichen Grundprinzip ausgeführt werden. Insbesondere wird auf die konsequente Verwendung von natürlichen Bodensubstraten hingearbeitet.
5 Substrate und regionale Böden für naturnahe Dachbegrünungen
Die Einrichtung von naturnahen Dachbegrünung ist auf jeden Fall eine planerische Herausforderung. Wesentlich sind die Sichtung und Lagerung der geeigneten Böden und Substrate sowie die logistischen Lösungen für die Einrichtung. Für Dachbegrünungen geeignete Oberböden mit Krümelgefüge stammen in der Regel von langjährigen Wiesenstandorten oder bewaldeten Standorten. Ackerbaulich geprägte Oberböden sind oft zu lehmig, da sie zu stark mit Teilen des B-(Verwitterungs-)Horizontes vermischt wurden. Weil sie zur Verschlämmung neigen, sind sie gleich wie der B-Horizont selbst für die Begrünung von Dächern ungeeignet. Ein positiver Nebeneffekt bei der Verwendung von Oberböden ist die Nutzung des darin verborgenen Samenreservoirs.
Bei der Wahl des geeigneten Bodensubstrates ist insbesondere die geplante Schichtstärke zu berücksichtigen. Je dünner die Schichtstärke ist, desto mehr Wasser- und Nährstoffrückhaltepotenzial sollte das Bodensubstrat aufweisen. Das heisst, bei Schichtstärken von 6-10 cm ist ein humoser Oberboden mit Krümelgefüge ideal. Ab 12 cm Schichtdicke sollte das Bodensubstrat wenige Nährstoffe aufweisen, damit die Vegetationsentwicklung nicht zu schnell zu einer geschlossenen mit Gras dominierten Fläche verläuft. Keinesfalls solle pauschal nur sehr mageres Bodenmaterial verwendet werden. Da aus ökonomischen und statischen Gründen oft nur dünnschichtige Substratauflagen möglich sind, ist der Wachstumseffekt durch humose Böden durchaus erwünscht. Ansonsten droht bei nährstoffarmen Böden über einige Jahre eine Verschlämmung der Bodenoberfläche mit einer deutlich verlangsamten Vegetationsentwicklung bis hin zu einer lediglichen Vermoosung der begrünten Dachfläche.
6 Raumplanerische Bedeutung
Aus der Perspektive der Raumplanung rücken begrünbare Dachflächen in ein neues Licht. In dieser Grössenordnung, wie das Beispiel des Novartis Campus zeigt, gibt es kaum vergleichbare Flächentypen, die so geringen Nutzungskonkurrenzen ausgesetzt sind. In städtischen Gebieten wie Basel machen ungenutzte Dächer von Flachdachbauten immerhin 10% der gesamten Arealfläche aus, in Industriegebieten bis 30%. Der Naturschutzansatz des „Prozessschutzes“ kann auf begrünten Dächern in der Form verwirklicht werden, dass nur durch die Steuerung des limitierten Wasserhaushaltes Standorte determiniert werden, die teilweise vergleichbare Habitatstypen mit Flussufern, Trockenrasen oder wechselfeuchten Wiesen entstehen lassen. Die periodische Eingriffe in Sukzessionsverläufe durch mähen etc., wie man sie zur Erhaltung vieler traditioneller Naturschutzflächen wie Magerwiesen kennt - und somit auch Störungen der dynamischen faunistischen und floristischen Besiedlung - fallen weg. Für Vögel erweist sich das stehen lassen von reifen Samen tragenden Pflanzen als ideale Nahrungsquelle im Herbst. Für Spinnen und Insekten wird die nicht abgeführte Biomasse zum Versteck und Kälteschutz im Winter.
Abbildung 6/7 Naturnaher Lebensraum auf einem Dach des
Universitätsspitals Basel-Stadt, Klinikum 2. Bild oben: nach der Einrichtung wird das Habitatkonzept bzgl. Substratwahl ersichtlich.
Bild unten: Bewuchs nach der ersten Vegetationsperiode, in der sich die unterschiedlichen Habitatstypen mit Vegetationsformen in einem Anfangsstadium zeigen. (Fotos: Stephan Brenneisen, Pia Zanetti)
7 Danksagung
Die umfangreichen Untersuchungen und erfolgreichen Umsetzungsarbeiten - insbesondere auch beim Forum-3-Gebäude im Novartis Campus - konnten nur Dank der Unterstützung vieler Personen durchgeführt werden. Speziellen Dank gilt dabei Regierungsrätin Barbara Schneider, Hartmut Leser, Jean-Bernard Bächtiger, Michael Zemp, Thomas Fisch, Jolanda Löhr, Michael Roth, Andreas Schürch, Roland Thommen und weiteren Mitarbeitern der Firma Marx Flachdach AG.
8 Literatur
Brenneisen, S. (2003): Ökologisches Ausgleichspotenzial von extensiven Dachbegrünungen – Bedeutung für den Arten- und Naturschutz und die Stadtentwicklungsplanung. Dissertation Geographisches Institut Universität Basel
Gedge, D. (2002): Roofspace – a place for brownfield biodiversity? Ecos 22 (3/4), British Association of Nature Conservationists, Gloucester
Frith, M. & Gedge D. (2000): The black redstart in urban Britain; a conservation conundrum? In: British Wildlife 11/6, 381-388
Landolt, E. (2001): Orchideen-Wiesen in Wollishofen (Zürich) – ein erstaunliches Relikt aus dem Anfang des 20. Jahrhunderts. In: Vierteljahreschrift der Naturforschenden Gesellschaft in Zürich 146/2-3: 41-51