Humans place considerable demands on the environment for their well-being. Land use activities are intensifying worldwide and the impacts that such activities have on the natural environment are abundant. Land use activities contribute to a loss of the provisioning of many important ecosystem services. The provisioning of good quality water is a vital ecosystem service that is fundamental for a sustainable globe. Land use activities place an extensive amount of pressure on ecosystems to provide good quality water, especially since such activities are a major source of pollutants reaching water sources. Land managers are confronted to fill the gaps in their knowledge regarding the impacts that land use activities have on ecosystem services. Simplified assessment approaches that incorporate land use/land cover (LULC) to assess the impacts of land use activities on ecosystem services and water quality are relative easy to apply compared to complex modeling tools. These knowledge-based assessment approaches rely on freely available public data, literature and expert knowledge. Their application is particularly useful for data scarce regions. The aim of the thesis was to improve and adapt existing knowledge-based assessment approaches to assess the effects of LULC on (i) groundwater and (ii) river water quality, and (iii) certain ecosystem services based on available data and knowledge. The improved approaches were tested for regions under intense land use activities along the southern coast of the Western Cape Province located in South Africa. The first approach used LULC parameters not considered before in the DRASTIC approach to assess the nitrogen pollution potential of groundwater. A spatial assessment approach was developed to delineate the submarine groundwater discharge areas that might contribute to the pollution potential of coastal waters. The findings indicated that the addition of the nitrogen related LULC parameters facilitate to determine if a land use activity are adapted to the physical conditions of a certain area. The second approach incorporated landscape potentials into an ordinal rating approach that links LULC with water quality in order to assess the sediment and nutrient inputs on river reaches. For the third approach scoring matrices that links LULC and landscape properties with ecosystem services were adapted to the study region’s regional characteristics to determine the loss of ecosystem services. The second and the third assessment approaches showed changes in the risk of river water pollution and the loss of ecosystem services from reference situations for specific areas in the landscape. This indicates that the inclusion of landscape potentials and properties needs to be considered. The results showed that agricultural activities are an important contributor to the pollution potential of water sources and the loss of ecosystem service. The type of urban development that also contributed to such impacts was from the informal settlements, as point discharge pollution could not be considered for this study. Further development of the approaches is recommended as new and superior data become available and with increasing knowledge. The improved assessment approaches made considerable contribution to existing knowledge regarding the complex interactions including the landscape, land use activities, and ecosystem services. The findings from this study can support with future decision-making to ensure improved management strategies.      «

Humans place considerable demands on the environment for their well-being. Land use activities are intensifying worldwide and the impacts that such activities have on the natural environment are abundant. Land use activities contribute to a loss of the provisioning of many important ecosystem services. The provisioning of good quality water is a vital ecosystem service that is fundamental for a sustainable globe. Land use activities place an extensive amount of pressure on ecosystems to provide...     »

Für das Wohlbefinden stellt der Mensch erhebliche Anforderungen an seine Umwelt. Weltweit nehmen die Landnutzungsaktivitäten zu und führen zu steigenden Auswirkungen auf die natürliche Umwelt. Des weiteren tragen diese Landnutzungsaktivitäten dazu bei, dass viele wichtige Ökosystemdienstleistungen nicht mehr bereitgestellt werden können. Der Zugang zu qualitativ hochwertigem Wasser ist eine wichtige Ökosystemdienstleistung, die für eine nachhaltige Welt von grundlegender Bedeutung ist. Landnutzungsaktivitäten üben als Hauptquelle für Schadstoffe einen erheblichen Druck auf die Bereitstellung von qualitativ hochwertigem Wasser aus, sobald diese in die Gewässer des Ökosystems gelangen. Landnutzungs-Manager sehen sich damit konfrontiert, Wissenslücken in Bezug auf die Auswirkungen von Landnutzungsaktivitäten auf Ökosystemdienstleistungen zu schließen. Vereinfachte Bewertungsansätze, welche die Landnutzung/Landbedeckung (LULC) zur Bewertung der Auswirkungen von Landnutzungsaktivitäten auf Ökosystemleistungen und Wasserqualität umfassen, sind im Vergleich zu komplexen Modellierungsinstrumenten relativ einfach anzuwenden. Diese wissensbasierten Bewertungsansätze stützen sich auf frei verfügbare öffentliche Daten, Literatur und Expertenwissen. Ihre Anwendung ist besonders nützlich in Regionen mit schlechter Datenverfügbarkeit. Ziel der Arbeit war es, vorhandene Daten und Kenntnisse zu nutzen, um bestehende Bewertungsansätze zu verbessern und anzupassen und somit die Auswirkungen von LULC auf (i) Grundwasser und (ii) Wasserqualität in Flüssen sowie (iii) bestimmte Ökosystemdienstleistungen zu bewerten. Die verbesserten Ansätze wurden für Regionen mit intensiven Landnutzungsaktivitäten entlang der Südküste der in Südafrika gelegenen Westkap-Provinz getestet. Im ersten Bewertungsansatz wurden LULC-Parameter verwendet, welche zuvor nicht im DRASTIC-Ansatz berücksichtigt wurden, um das Stickstoffbelastungspotenzial des Grundwassers zu bewerten. Weiter wurde ein räumlicher Bewertungsansatz entwickelt, um die Grundwasserabflussgebiete, die zum Verschmutzungspotenzial der Küstengewässer beitragen könnten, abzugrenzen. In den Ergebnisse zeigte sich, dass die Zugabe der stickstoffbezogenen LULC-Parameter eine Bestimmung der Anpassung der Landnutzungsaktivität an die physikalischen Bedingungen eines bestimmten Gebietes, erleichterte. Der zweite Bewertungsansatz integrierte zusätzlich die Landschaftspotentiale zu einen ordinalen Bewertungsansatz, welcher die LULC mit der Wasserqualität verbindet, um die Sediment- und Nährstoffeinträge auf Flussläufe bewerten zu können. Für den dritten Ansatz wurde eine Bewertungsmatrix, LULC und Landschaftseigenschaften mit Ökosystemdienstleistungen verknüpft und an die regionalen Merkmale der Untersuchungsregion angepasst, um den Verlust von Ökosystemdienstleistungen zu bestimmen. Die Bewertungsansätze zwei und drei zeigten eine Veränderung des Risikos einer Verschmutzung des Flusswassers und des Verlustes von Ökosystemdienstleistungen in Referenzsituationen für bestimmte Gebiete in der Landschaft. Dies bedeutet, dass die Einbeziehung von Landschaftspotentialen und -eigenschaften berücksichtigt werden muss. Die Ergebnisse zeigten, dass landwirtschaftliche Tätigkeiten einen wichtigen Teil zu potentiellen Verunreinigung von Wasserquellen und zum Verlust der Ökosystemdienstleistungen beitrugen. Die negativen Auswirkungen der Stadtentwicklung waren hauptsächlich auf informelle Siedlungen zurückzuführen, da die punktuelle Abwassereinleitungsdaten in dieser Studie nicht berücksichtigt werden konnten. Bei der Verfügbarkeit umfangreicherer Daten wird eine Weiterentwicklung der Bewertungsansätze als empfehlenswert erachtet. Die verbesserten Bewertungsansätze lieferten einen bedeutenden Beitrag zum Wissenstand über die komplexen Wechselwirkungen, einschließlich Landschaft, Landnutzungsaktivitäten und Ökosystemdienstleistungen. Auf Grundlage der belastbaren Ergebnisse kann die Entscheidungsfindung zukünftig unterstützt werden, um verbesserte Managementstrategien sicherzustellen.      «

Für das Wohlbefinden stellt der Mensch erhebliche Anforderungen an seine Umwelt. Weltweit nehmen die Landnutzungsaktivitäten zu und führen zu steigenden Auswirkungen auf die natürliche Umwelt. Des weiteren tragen diese Landnutzungsaktivitäten dazu bei, dass viele wichtige Ökosystemdienstleistungen nicht mehr bereitgestellt werden können. Der Zugang zu qualitativ hochwertigem Wasser ist eine wichtige Ökosystemdienstleistung, die für eine nachhaltige Welt von grundlegender Bedeutung ist. Landnutzu...     »