Nitrogen deposition in tropical areas is projected to increase rapidly in the next decades due to increase in N fertilizer use, fossil fuel consumption and biomass burning. As tropical forest ecosystems cover about 17 percent of the land surface and are responsible for about 40 percent of net primary production, even small changes in N (and consequently C) cycling can have global consequences. Until now studies an consequences of enhanced N input in tropical forest ecosystems have been very limited and even very rarely addressed its deleterious effects to the environment. There is undoubtedly a huge discrepancy between the expected increase in N deposition in the tropics and the present knowledge an how tropical forest ecosystems will react to this extra input of reactive N. Our research aims at quantifying the changes in processes of N retention (plant growth, biotic and abiotic N immobilization in the soil) and losses (gaseous N losses, nitrification, denitrification, leaching of different forms of dissolved N). Implementation of policy and management tools, like the international trading of carbon credits under the Kyoto Protocol, need researches that allow us to better understand the consequences of environmental change (N deposition) an forest productivity. Our research will have important implications for predicting future responses of forest C cycle to changes in N deposition, and for the role of N deposition in tropical forests to affect potential feedback mechanisms of CO2 fertilization and climate change.
Untersuchungen zur Oekologie der Berg- und Trockenwaelder von Suedecuador. - Erarbeitung von integrierten Schutz- und Nutzungskonzepten, - Umwelterziehungsmassnahmen.
Ermittlung der natuerlichen Entwicklungstendenzen und der anthropogenen reversiblen oder irreversiblen Stoerungen; Untersuchung der Klimaabhaengigkeit des Baumwuchses und des Naehrstoffhaushaltes.
Der hochdiverse tropische Regenwald weist eine Fülle verschiedener struktureller Parameter auf, die sich je nach Exposition und Meereshöhe graduell oder abrupt ändern. Schichtung, Bestandesarchitektur, Lebensformenanteile (Palmen, Baumfarne, Hochstauden, Epiphyten etc.), Diversitätsgrößen, Durchwurzelung, Nähr- und Spurenelementverteilung ändern sich entlang von Höhengradienten oder auch entsprechend unterschiedlicher Störungsregime. Beispiele dieser Kenngrößen und ihrer Funktion sollen erfasst werden und insbesondere mit dem Auftreten der Baumlücken verknüpft werden. Baumlücken ('gaps') spielen für die Regeneration und damit Erhaltung der hohen Biodiversität und heterogenen Bestandesstruktur in Primärwäldern eine entscheidende Rolle. Wahrscheinlich lässt sich in Primärwäldern ein großer Teil der für jede Art wesentlichen Kennfaktoren, wie Regenerationsdynamik, Keimung, Jungwuchs, Alterspyramide, Zuwachsraten, etc. aus der Baumlückendynamik ableiten. Für Bergregenwälder muß dies allerdings erst noch aufgezeigt werden. Die Einbeziehung verschiedener Störungsursachen rezenter Baumfallücken gibt Hinweise auf mögliche Entwicklungsrichtungen der Waldlücken, also auch auf ihre mögliche weitere Sukzession. Je nach Artenzahl an vorkommenden Baumarten sind vergleichende Untersuchungstransekte notwendig, die in Ecuador einerseits, in Costa Rica andererseits zur Verfügung stehen und damit ideale Vergleichsmöglichkeiten bieten.
Die naturnahe Waldwirtschaft fördert zwar vertikal strukturierte Waldbestände, offene Störungsflächen und Strukturen der Alters- und Zerfallsphasen sind jedoch rar. Waldarten, die an solche defizitären Strukturen gebunden sind, sind daher häufig gefährdet. Zur Struktur- und Biodiversitätsförderung im Wald kommen daher unterschiedliche Naturschutzinstrumente zum Einsatz, die gleichzeitig einen Gradienten der forstlichen Nutzungsintensität repräsentieren: von Nicht-Nutzung in großen Naturwaldreservaten bis hin zur Strukturförderung durch intensive forstliche Eingriffe. Doch welche Artengruppen profitieren wovon? Wie lange dauert es, bis sich die gewünschten Lebensraumstrukturen einstellen? Und kann durch einen kombinierten Einsatz verschiedener, komplementärer Instrumente die Waldbiodiversität auf Landschaftsebene erhöht werden? Um diese Fragen zu beantworten werden im montanen und hochmontanen Bergmischwald drei Flächentypen miteinander verglichen: je eine Prozessschutzfläche, eine naturnah bewirtschaftete Fläche und eine Fläche, auf der im Jahr 2018 eine starke Auflichtungsmaßnahme (mindestens 0.5 ha) erfolgte. Auf 15 dieser ‘Flächen-Triplets‘ werden Waldstruktur, Bodenvegetation sowie mehrere faunistische Artengruppen über mehrere Jahr hinweg untersucht. Das Projekt liefert Grundlagen für den effizienten Einsatz der Waldnaturschutzinstrumente sowie strukturelle Zielwerte für die Arten- und Biodiversitätsförderung.
In der Mongolei herrscht ein extrem kontinentales Klima, das durch eine große zeitliche und räumliche Variabilität gekennzeichnet ist. Diese Variabilität ergibt sich daraus, dass die Mongolei im Rand bzw. Überschneidungsbereich verschiedener Zirkulationssysteme liegt. Mit dem spärlichen meteorologischen Stationsnetz und Messreihen von maximal 40-60 Jahren kann die raum-zeitliche Klimavariabilität kaum erfasst werden. Ausgehend von dendrochronologischen Untersuchungen im Nordwesten der Mongolei sollen im Verbreitungsgebiet der Lärchenwälder in der Gebirgswaldsteppe der Mongolei mit einem weitgespannten Netzwerk von Probenstandorten an der oberen und unteren Waldgrenze in sechs Teilgebieten die regionalen Disparitäten des Klimaeinflusses erfasst und charakterisiert werden. Dafür sollen Chronologien der Jahrringbreite, maximalen Spätholzdichte, Isotopenverhältnisse und der Häufigkeit von Extremwerten berücksichtigt werden. Lange Chronologien der Jahrringbreite, der maximalen Spätholzdichte und der Isotopenverhältnisse dienen der Ermittlung der zeitlichen Variabilität der allgemeinen Wachstumsbedingungen und der Rekonstruktion der Sommertemperaturen und Niederschlagsverhältnisse. Diese Chronologien sollen auch für den überregionalen Vergleich mit angrenzenden Gebieten zur Verfügung stehen. Die räumlichen Disparitäten des Baumwachstums als Ausdruck der lokalen und regionalen Klimaeinflüsse sollen vor allem anhand von Altersklassen-Chronologien sowie mit Hilfe von Einzeljahranalysen charakterisiert werden. Mit diesem synoptischen Untersuchungsansatz wird es erstmals möglich, die raum-zeitliche Klimavariabilität im Bereich der Gebirgswaldsteppe der Mongolei zu beschreiben. Damit werden gleichzeitig bessere Voraussetzungen für die Interpretation der Chronologien von Einzelstandorten geschaffen.
Die Bergwälder der Ostanden gehören zu den artenreichsten terrestrischen Ökosystemen der Erde, zugleich stehen sie unter immensem Nutzungsdruck (Abholzung, Umwandlung in Weideland). In einem multidiszilinären Ansatz aus Bio-, Geo-, Forst- und Agrarwissenschaften - von der Ebene des Organismus ausgehend bis hin zur Landschaftsebene - wollen wir an einem ausgewählten, für Forschungen zugänglichen ostandinen Bergwald in Südecuador ein solches Ökosystem, sowie seine gebietstypischen, durch menschliches Wirtschaften entstandenen Ersatzformationen beispielhaft analysieren. Dabei gilt es im ersten Schritt wichtige geowissenschaftliche und biologische Eigenschaften des Systems (Klima, Boden, Verfügbarkeit von Wasser und Nährelementen, Struktur und Artenzusammensetzung der Vegetation sowie Vorkommen und Vielfalt tierischer und pilzlicher Schlüsselorganismen: Pollinatoren, Samenverbreiter, Herbivore und Destruenten) zu erfassen. Im zweiten Schritt wird die Funktionsweise wichtiger Teilsystem erschlossen (Stoffflüsse zwischen wichtigen Kompartimenten, Dynamik und Regenrationspotentiale der Vegetation in Wechselwirkung mit der Fauna und den abiotischen Randbedingungen). Darauf aufbauend wollen wir drittens Optionen entwickeln bzw. überprüfen für eine nachhaltige Nutzung, Erhaltung und - soweit möglich - Rehabilitation des Waldes. Diese Erkenntnisse werden über das Untersuchungsgebiet hinaus für das ökosystemare Verständnis und Management tropischer Bergwälder von genereller Bedeutung.
Der Kilimanjaro weist zur Zeit noch einen weitgehend geschlossenen Waldgürtel auf. Durch eine stark unterschiedliche Niederschlagsverteilung einerseits und eine ausgeprägte Höhenzonierung andererseits ergibt sich eine hohe Diversität der Waldbestände im Hinblick auf Artenzusammensetzung, Schichtung und Lebensformen. Insbesondere der Bergwald des Südhanges ist in seiner Vielfalt nicht nur wegen seines Epiphyten- und Farnreichtums einzigartig in Ostafrika. Hier finden sich große Gebiete, die aufgrund ihrer Unzugänglichkeit noch unberührt sind. Somit bietet sich die einmalige Gelegenheit, diesen interessanten Lebensraum in natürlicher Ausprägung zu studieren. Dies wurde vom Antragsteller in einem vorangegangenen DFG-Projekt begonnen. Im Rahmen des hier beantragten Habilstipendiums soll dieses umfangreiche Projekt abgeschlossen werden. Erstes Ziel ist die Vervollständigung der vegetationskundlich ökologischen Bestandserfassung aller Waldtypen und ihrer Regeneration. Im Anschluss daran eine Vegetationskarte erstellt werden. Mit diesen Arbeiten wird eine wissenschaftliche Grundlage für die immer dringlicher werdenden gezielten Schutzmaßnahmen geschaffen.
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