GIS-gestützte Analyse der naturräumlichen Voraussetzungen für den Wandel der Besiedlung zwischen Römerzeit und Merowingerzeit am Beispiel Saargau
Die naturräumlichen Voraussetzungen des Untersuchungsgebietes
Das Untersuchungsgebiet Saargau liegt im Nordwesten des Saarlandes an der Grenze zu Luxemburg und Frankreich. Es gliedert sich in mehrere Teilräume, die sich hinsichtlich der Geologie und des Geländeklimas unterscheiden. Man kann nach der Geologie und den dominierenden Reliefeigenschaften grob 3 Teilgebiete ausgliedern, deren naturräumliche Ausstattung zu einer unterschiedlichen Besiedlungsgeschichte führten.
Hierzu gehören die Muschelkalk-Hochflächen des Saargaus mit Höhen zwischen 300 bis 400m. In den Kalken des Oberen Muschelkalk sind nährstoffreiche aber schwer zu bearbeitende Rendzinen und Kalksteinbraunlehme angelegt. Die windexponierten aber sonnigen Hochflächen weisen eine heutige Durchschnittstemperatur von 9°C auf, bei Niederschlägen zwischen 750-850mm. Allerdings muss man hier die Klimaveränderung der letzten 200 Jahre berücksichtigen. Zur Römerzeit war das Klima hier etwas wärmer und feuchter. Mit 160 bis 170 Tagen Vegetationszeit bietet diese Landschaft gute Voraussetzungen für einen dichten Kalkbuchenwald mit Eiche, Hainbuchen und Waldmeister.
Die nächste naturräumliche Einheit bilden das Saarbecken und die größeren Flusstäler. Hier werden nur Höhen zw. 130 bis 300m erreicht. Die geschützte Lage zeigt sich in den höheren Durchschnittstemperaturen zwischen 9°-9,6°C und Niederschlägen zwischen 700-800mm. Auch hier muss man davon ausgehen, dass es zur Römerzeit etwas wärmer und je nach Exposition auch feuchter war. Die Talauen sind warm und sonnig, allerdings treten z.T. Frühnebel auf. Ein Nachteil dieser Gebiete sind die Überschwemmungen im Auebereich. Als geologischen Untergrund findet man in den Talauen Alluvium und Diluvium (Lößlehme, Terrassenablagerungen). Die Böden sind nährstoffreich und relativ leicht zu bearbeiten. Man findet Aueböden, Parabraunerden und eutrophe Braunerden. Mit 165-175 Tage Vegetationszeit sind hier die günstigsten Bedingungen für die Vegetation gegeben. Die potentiell natürliche Vegetation ist in Überschwemmungsbereich ein Weichholzauewald, außerhalb der Aue dominieren Eichen, Buchen und Kiefer.
Die letzte naturräumliche Untereinheit ist der Hunsrück und das Hunsrückvorland mit Höhen zw. 400-700m. Die Höhenlage bedingt ein deutlich kühleres und feuchteres Klima als in den beiden anderen Landschaftseinheiten. Die heutige Durchschnittstemperatur liegt bei 7,5-8°C. Die Niederschläge sind mit 900-1050mm deutlich höher als in den Gaulandschaften und Flusstälern. Allerdings macht sich hier der Klimawandel am signifikantesten bemerkbar, denn die Temperaturen waren zur Römerzeit deutlich wärmer. Heute liegt die Dauer der Vegetationszeit bei 142-155 Tagen. Auf den sauren Vulkaniten des Rotliegenden, Hunsrückschiefern und Quarziten findet man saure, nährstoffarme und zum Teil podsolierte Braunerden, Pseudogleye und Pelosole Böden. Die potentiell natürliche Vegetation ist ein Buchenwald mit Fichte, Heidelbeere und Heidekraut.
Allgemeine klimatische Veränderungen
Wie aus den Temperaturen der Meeresoberfläche zu ersehen ist (genauere Einordnung als an Land, da über Artenzusammensetzung des Planktons gut zu bestimmen) gab es in der Römerzeit eine klimatisch günstige Phase mit zum Teil höheren Temperaturen und etwas höheren NS als heute. Ab 250 n.Chr. ist eine dramatische Verschlechterung nachzuweisen. Die Temperaturen sanken deutlich gegenüber der vorherigen Phase. Für unseren Untersuchungsraum bedeutet dies, dass sich die Bedingungen für landwirtschaftliche Tätigkeit verschlechterten. Sinkende Temperaturen bedeuten, dass sich die Grenzen für den Anbau wärmeliebenderer Arten (Wein, Weizen) nach Süden verschieben.
Der Einsatz Geographischer Informationssysteme (GIS) zur Analyse der geoökologischen Daten
Der Einsatz von GIS ermöglicht die Bearbeitung großer Datenmengen und schafft die Grundlage dafür, dass auch komplizierte Rechenoperationen flächenbezogen ausgeführt werden können. Zur Generierung der Grundlagenkarten und zur Analyse der naturräumlichen Gegebenheiten der Siedlungslagen wurde mit Arc/Info der Firma ESRI gearbeitet, die Datenbankoperationen wurden mit Microsoft Access durchgeführt und für die statistische Auswertung wurde SPSS verwendet. Nach Aufbereitung und Organisation der Daten in Access (insbesondere die Zuweisung der Bodengüteklassen auf Grundlage der Daten der Bodenübersichtskarte des Saarlandes sowie die Fundstellenbewertung) wurden die Daten als d-Base-Datei exportiert und an die GIS-Datenbanken angehängt. Durch die Kombination der beiden Systeme wurde eine komplexe Datenauswertung möglich. Die Daten zu Fundstellen stammen aus Arbeiten von Frau Prof. Stein (Universität des Saarlandes) zu den römischen und Merowinger-zeitlichen Fundstellen des Saargaus.
GIS zeichnen sich durch die Möglichkeit der logischen Verknüpfung und Verschneidung flächenbezogener Daten aus. Durch die Verbindung mit einer relationalen Datenbank wird es möglich, unterschiedliche thematische Karten des Untersuchungsgebietes herzustellen und mit Hilfe der Datenbank die so generierten homogenen Flächeneinheiten zu attributieren. Geometrie und Sachdaten werden gemeinsam verwaltet. Sind die Grundkarten hergestellt können je nach Fragestellung verschiedene Sachverhalte selektiert werden. Die Flächenbegrenzungen werden dann vom System automatisch ermittelt. Bereits bestehende Karten können einfach verändert und aktualisiert werden.
Ein wesentliches Konzept der Verarbeitung geographischer/flächenbezogener Informationen stellt die Layertechnik, bzw. die Verschneidung verschiedener Karten (map-overlay) dar. Das Layerprinzip baut auf der vom Overheadprojektor bekannten Überblendtechnik auf. Die Passgenauigkeit der verschiedenen Informationsebenen wird erreicht durch die Verwendung eines gemeinsamen kartesischen Koordinatensystems. Durch die Verschneidung mehrerer geoökologischer Grundkarten werden homogene (bezüglich der dargestellten Parameter) Raumeinheiten generiert, die auch hinsichtlich der Nutzungs- und Siedlungseignung homogen sein sollten. Dies wird durch die unterstützende statistische Auswertung (Clusteranalyse) der archäologischen Daten erreicht. Die für die Bodenentwicklung relevanten Faktoren werden dabei als Layer vorgehalten. Mit Hilfe einer GIS-Analyse (Verschneidung mehrerer Grundkarten) werden homogene Raumeinheiten generiert.
Aufbereitung der Grundlagendaten und Erstellung der Grundlagenkarten
Der 1. Schritt ist die Identifizierung von Parametern, welche die Nutzungseignung der Böden beeinflussen und die Erhebung, beziehungsweise Beschaffung und Überarbeitung dieser Grundlagendaten. Zu den Grundlagendaten gehören die Bodenübersichtskarte des Saarlandes, die Gewässerkarte und topographische Karten (für Hangneigung und Exposition). In einem nächsten Schritt wurden alle Daten -falls nötig- digitalisiert, bzw. die Ausschnitte für die GIS-Analyse aufbereitet.
Grundlage der Bodenkarte bildet die Bodenübersichtskarte des Saarlandes 1:25000. Diese basiert auf der geologischen Karte 1:25000 und bezieht Relief und Exposition mit ein. Diese Karte wurde nach der Ackereignung für römischen Landbau überarbeitet und klassifiziert. Die weitere Bodenkartierung belegt dann, wie sich die Böden durch Bodenerosion, die im Zuge der Landbewirtschaftung und zunehmenden Siedlungsintensität eine erhebliche Rolle gespielt hat, verändert haben. Die modifizierte Bodenkarte wurde abschließend digitalisiert und mit einer Datenbank verbunden.
Alle Karten, die zur Generierung der Reliefkarte gebraucht wurden mussten selbst digitalisiert, bzw. erzeugt werden, da die vorliegenden digitalen Daten für das Untersuchungsgebiet nicht ausreichend waren. Das Landesamt für Vermessungs- und Kartenwesen des Saarlandes stellt digitale Höhendaten für Teilbereiche des Saarlandes zur Verfügung. Für das Untersuchungsgebiet wurde das DGM50 eingesetzt. Es ist aus der TK 50 abgeleitet und besitzt eine Genauigkeit von 3-5m in der z-Achse. Zudem fehlen die Strukturdaten wie zum Beispiel Böschungen.
Die Karte des Reliefs wurde aus zwei Einheiten zusammengesetzt. Hierzu gehört die Karte der Hangneigungsklassen, und die Expositionskarte.
Die Hangneigungskarte wurde in Klassen gruppiert in Anlehnung an die Bodenkundliche Kartieranleitung (1989), die je nach Erosionsgefährdung die Hänge einteilt nach nicht bis schwach geneigte Hänge mit 0-5° Hangneigung, mittel geneigte Hänge mit 5-10° Hangneigung und Steilhänge, die über 10° geneigt sind. Danach erfolgte wieder eine Bewertung nach der Bearbeitungsfähigkeit, wobei die Steilhänge die schlechteste Eignungsstufe (nicht bearbeitbar) erhielten.
Nach Verschneidung und Bereinigung von Splitterpolygonen wurde die neu generierte Karte mit Bodeneinheiten neu attributiert. Diese Zuordnung orientierte sich an den archäologischen Funddaten von Frau Prof. Stein. Danach wurden den durch die Verschneidung erzeugten homogenen Relief- und Substrateinheiten Bodengüteklassen zugeordnet.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Siedlungseignung eines Standortes ist das Vorhandensein von Wasser. Dabei spielt Wasser nicht nur für die Trinkwassergewinnung eine Rolle, sondern es wurde auch als Transportweg und zur Bewässerung genutzt. Die Grundlage zur Einbeziehung der Gewässer in die Analyse bildet die Gewässerkarte des Saarlandes. Um den Einfluss der Lage zum Gewässer zu testen wurden verschiedene Pufferzonen um die Fließgewässer mit den Karten der Fundstellen verschnitten.
Zur Entwicklung eines Modells für die Siedlungsstellenprognose gehört die Entwicklung einer Vorgabentafel, nach der die verschiedenen Grundlagendaten miteinander verschnitten werden. Dabei werden die einzelnen Angaben für Boden, Relief und Lage bewertet. Das wichtigste Kriterium dabei ist die Eignung, der Fläche für Ackerbau, da damals zu allen Siedlungsstellen Ackerflächen gehörten und das auch der begrenzende Faktor war. Die Böden wurden dabei und 3 Klassen nach der Bearbeitungsfähigkeit und Bodengüte eingeteilt. Bei der Bewertung der Hangneigung wurde vor allem die Erosionsgefährdung der Hänge berücksichtigt. Dabei ergibt sich in Anlehnung an die Bewertungsmethode der Bodenkundlichen Kartieranleitung (1991) für die Hänge mit einer Neigung unter 10 Grad (bzw. 18%) eine gute Einstufung, während die steileren Hänge mit über 10 Grad Neigung als ungeeignet eingestuft wurden. Die Entfernung zum Wasser spielte ebenfalls eine wichtige Rolle, da Wasser nicht nur für die häusliche Wasserversorgung eine Rolle spielte, sondern auch als Verkehrsweg genutzt wurde. Als Grenzbereich wurde dabei ein Abstand zu größeren Gewässern von 500m vorgegeben.
Diese Einzelbewertungen mussten dann noch untereinander in Beziehung gesetzt werden. Hierbei bestand die Schwierigkeit, die für alle Parameter eine Bedeutungsreihenfolge zu entwickeln. Als wichtigstes Kriterium für die Siedlungen wurde die Bodengüte und die Hangneigung angenommen. Deshalb wurden alle Steilhänge und als schlecht eingestuften Böden der schlechtesten Bewertungsstufe zugeteilt, ohne Rücksicht auf Exposition oder Lage zum Wasser. Da nicht genau beurteilt werden konnte, welche Quellen vor 2000 Jahren Wasser führten und da eventuelle Verluste an wasserführenden Quellen nicht ausgeschlossen werden konnten, wurde die Lage zum Wasser nur als untergeordnetes Kriterium behandelt, das lediglich zu einer Abstufung der Flächen, nicht aber zu einem Ausschluss führen konnte. Die GIS-Analyse wurde mit Arc/Info durchgeführt.
Die naturräumlichen Voraussetzungen der bevorzugten römerzeitlichen und spätrömer-zeitlichen Siedlungslagen
Zur Römerzeit war das Klima in unserem Untersuchungsgebiet wärmer und etwas feuchter als heute (Römisches Optimum). Diese Klimagunst ermöglichte eine ausgedehntere Landnutzung als zur heutigen Zeit (Weinbau in Südengland). Auch für unser Untersuchungsgebiet hat dies Auswirkungen. Die heute klimatisch ungünstigeren höheren Lagen des Hunsrück und Hunsrückvorlandes sowie der Saarkohlenwald boten damals bessere Bedingungen für Landwirtschaft. Hinzu kommt, dass die Böden in steileren Hanglagen erst durch landwirtschaftliche Nutzung degradieren (Bodenerosion). Zu Beginn der Nutzungsphase lagen dort höchstwahrscheinlich bessere Böden vor. Diese Faktoren ermöglichten eine Besiedlung dieser Gebiete. Zur Zeit der spätrömischen Siedlungsphase haben sich die klimatischen Bedingungen allerdings deutlich verschlechtert. Sinkende Temperaturen und hohe Niederschläge führten zu einer Verschiebung der Landnutzungszonen nach Süden. Ebenso konnten die höheren Lagen nicht mehr genutzt werden. Gleichzeitig waren viele Böden durch Erosion so stark degradiert, dass sie für eine landwirtschaftliche Nutzung nicht mehr in Frage kamen.
Ein Drittel der römerzeitlichen und spätrömerzeitlichen Fundstellen liegt auf fruchtbaren, leicht zu bearbeitenden Böden mit großer Entwicklungstiefe und Gründigkeit (gute Durchwurzelung). Hierzu zählen die Böden der Flussauen (Braune Aueböden) sowie der unteren Hangbereiche und Terrassen (Kolluvisole, Parabraunerden und eutrophe Braunerden auf Lößlehm und Hochflutlehm). Hier ergibt sich kaum eine Veränderung zwischen römischer und spätrömischer Siedlungsphase. Dabei spielt auch die Klimagunst dieser Lagen eine große Rolle, denn sie sind wärmer und windgeschützter als ihre Umgebung. Betrachtet man die Lage der Siedlungen im Gelände, so stellt man fest, dass Tallagen und Hangverebnungen (ung. ein Drittel der Fundstellen) als Siedlungsplätze weiterhin bestehen bleiben.
Die Unterschiede zeigen sich vor allem bei den ungünstigeren Standorten. Ein Viertel der römerzeitlichen Fundstellen liegt an ungünstigen Standorten mit schlechteren Böden und in steilen Hanglagen. Hiervon werden einige Standorte aufgegeben. Nur noch ein Fünftel der spätrömerzeitlichen Fundstellen liegen auf schlechten Böden (podsolierte oder nährstoffarme Braunerden) oder an steilen Hängen. Dies sind vor allem Fundstellen im Buntsandstein oder Rotliegenden. Davon besitzen allerdings 4 Standorte günstige Böden (2 auf basischen Vulkaniten, einer im Oberen Muschelkalk und 1 in nährstoffreichen Deckschichten) und sind deshalb besser für die Nutzung geeignet. Zur Merowingerzeit sind dann alle dieser Standorte aufgegeben worden. Das heißt, es zeigt sich eine Aufgabe klimatisch und pedologisch ungünstiger Standorte zugunsten für die Landwirtschaft besser geeigneter Standorte.
Die Siedlungsstellen im Devon/Hunsrück und Karbon/Saarkohlenwald werden schon in der Spätrömerzeit alle aufgegeben. Hier spielt neben den nährstoffarmen Böden das Klima eine entscheidende Rolle, denn die höheren Lagen im Hunsrück und im Saarkohlenwald, die während des römischen Klimaoptimums noch als Ackerstandorte nutzbar waren, sind von den sinkenden Temperaturen besonders betroffen. Diese Gebiete sind nun nicht mehr für Landwirtschaft geeignet und werden aufgegeben. Man muss dabei auch berücksichtigen, dass nicht alle Steillagen von Anfang an ungünstige Böden aufwiesen. Die Böden degradieren unter Ackernutzung sehr schnell (Erosion) und müssen irgendwann aufgegeben werden.
Nähe zu Quellen und Fließgewässern – wobei nicht alle Fundstellen im 100-Meter Radius von Quellen oder Fließgewässern liegen. Die Muschelkalkhochflächen mit ihren schwer zu bearbeitenden Rendzinen und Kalksteinbraunlehmen werden weitgehend gemieden. Siedlungen liegen eher am flachen Unterhang mit den Quellaustritten im Mittleren Muschelkalk.
Die Tiefenlinie der Auen wird besiedelt, allerdings liegen nur 2 spätrömerzeitlichen Fundstellen in diesem Bereich. Dies hängt mit der Gefahr durch Überschwemmungen zusammen.
Die naturräumlichen Voraussetzungen für die Siedlungen der Merowingerzeit
Wie aus dem Diagramm zu ersehen ist (vgl. Abb.), setzt im Laufe der Merowingerzeit eine Klimabesserung ein. Nach den gegenüber heute deutlich kühleren und feuchteren Bedingungen der Völkerwanderungszeit, die zu einer Südverschiebung der Anbaugrenzen wärmeliebender Arten (Wein, Getreide) führte, steigen die Temperaturen allmählich wieder an. Sie liegen zwar immer noch unter den heutigen Durchschnittswerten, aber die Bedingungen für Ackerbau haben sich wieder verbessert.
Bevorzugte Siedlungslagen:
Es werden fruchtbare, leicht zu bearbeitende Böden mit großer Entwicklungstiefe und Gründigkeit (gute Durchwurzelung) bevorzugt. Hierzu zählen die Böden der Flussauen (Braune Aueböden) sowie der unteren Hangbereiche und Terrassen (Kolluvisole, Parabraunerden und eutrophe Braunerden auf Lößlehm).
Betrachtet man die Lage der Siedlungen im Gelände, so stellt man fest, dass ebene Flächen (ung. ein Drittel der Fundstellen) und flache Hänge (2/3 der Fundstellen) als Siedlungsplätze gewählt werden. Es sind keine Fundstellen auf schlechten Böden (podsolierte oder nährstoffarme Braunerden) oder an steilen Hängen nachgewiesen. Hierbei kann die durch Rodung hervorgerufene Erosion eine Rolle spielen. Möglicherweise wurden Böden, die zur Römerzeit noch für den Ackerbau geeignet waren, durch die Rodung und den dabei einsetzenden Bodenabtrag so stark degradiert, dass sie für eine Ackernutzung nicht mehr in Frage kamen.
Nähe zu Quellen und Fließgewässern – die merowingerzeitliche Bevölkerung meidet die Muschelkalkhochflächen mit ihren schwer zu bearbeitenden Rendzinen und Kalksteinbraunlehmen und siedeln am flachen Unterhang mit den Quellaustritten im Mittleren Muschelkalk. Die Entfernung zu Gewässern ist i.d.R geringer als 100m.
Die Tiefenlinie der Auen wird vermutlich wegen der Überschwemmungsgefahr gemieden. Stattdessen werden die Randlagen der großen Flussauen und kleinere Seitentäler bevorzugt.
Die Fundstellen konzentrieren sich auf die Gaulandschaften (ung. 60% der Fundstellen), die Flusstäler (fast 40% der Fundstellen) und Gebiete im Rotliegenden mit sandigem Substrat oder auf basischen Vulkaniten (3 Fundstellen). Hunsrück und Karbonsattel werden wegen der schlechteren Böden und dem in den Höhenlagen raueren Klima gemieden. Hierbei spielt eventuell auch die starke Bewaldung dieser Gebiete mit dichtem und dunklem Buchen-Eichen-Mischwald eine Rolle (schnellwüchsige Buchen).
Die meisten Siedlungen orientieren sich deutlich an der Nähe zu Quellen und Fließgewässern, wobei die römerzeitlichen Siedlungen nicht immer innerhalb einer 100m Zone zum Wasser liegen. Es werden gute Böden bevorzugt in ebenem oder schwach geneigtem Gelände. Hierbei bieten sich die Flusstäler mit den Terrassen und die Unterhänge der Muschelkalkgebiete mit den Quellaustritten an. Die Aufgabe von Siedlungen im Hunsrück und Hunsrückvorland sowie im Saarkohlenwald kann durch die deutliche Klimaverschlechterung (sinkende Durchschnittstemperaturen – unter heutige Werte- und erhöhte Niederschläge) am Ende der Römerzeit erklärt werden. Vor allem die höheren Lagen, die auch heute ein raueres Klima als das Saartal aufweisen, waren als Ackerbaugebiete nicht mehr geeignet. Hinzu kommen die nährstoffarmen und saueren Böden, die ohnehin nur Grenzböden für die landwirtschaftliche Nutzung darstellen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass lediglich die schlechteren Siedlungslagen auf ungünstigen Böden (wenig fruchtbar oder schwer zu bearbeiten) aufgegeben wurden. Während der Römerzeit mit ihrer Klimagunst konnten Hunsrück, Hunsrückvorland und Saarkohlenwald besiedelt werden, aber im Zuge der Klimaverschlechterung waren diese Gebiete die Räume, die als erstes aufgegeben wurden. Sinkende Temperaturen und zunehmende Niederschläge zusammen mit den durch Nutzung degradierten Böden machten eine landwirtschaftliche Nutzung unmöglich.