Semi-natural grasslands are among the most species-rich habitats in Europe but have sharply declined in spatial extent and biodiversity in recent decades. Within Europe, the grasslands of the Alps and the Carpathians harbour extraordinary plant diversity but their biodiversity varies significantly due to local environmental conditions and management intensities. Thus, there is general agreement that, in order to prevent further grassland biodiversity loss, the protection, enhancement and potential expansion of species-rich grasslands is necessary. Knowledge of the areas suitable for protection, enhancement and potential expansion comes largely from vegetation samples and experimental studies. However, these are unaffordable and unfeasible for systematic evaluation of biodiversity patterns over large areas. Further, existing monitoring programs generally lack information on grassland management regimes and a historical perspective, both of which can strongly influence current biodiversity. Fortunately, the availability of earth observational data over large areas now allows extrapolation of field measurements over time and space with acceptable accuracy. Combining these data with biodiversity datasets and an understanding of the socioeconomic context offers powerful opportunities for reaching conservation targets. The aims of the proposed project are to (1) identify diversity-rich grasslands and their distribution in the Alps and Carpathians; (2) identify diversity-supporting grassland management practices and their change and persistence; (3) identify the areas suitable for expanding the grassland protection network; and (4) propose new protection areas and their management across Alps and Carpathians. By addressing these aims we will cooperate with stakeholders to (i) identify effective methods for extrapolation of vegetation samples across the mountain ranges; (ii) identify the grassland management drivers and legacy effects on grassland diversity; (iii) identify constraints and motivations for biodiversity-supporting management practices (iv) provide scientific background for expanding the protection area network in the Alps and Carpathians. The proposed research provides a great opportunity to strengthen the cooperation, data and knowledge exchange between the researchers and stakeholders across the two largest mountain ranges in Europe: the Alps and the Carpathians.
Forschungsthema: Die Beschreibung der Anreicherungen von Mikroplastik (MP) an und in Pflanzenwurzeln lässt hoffen, dass das für Umweltschadstoffe etablierte Prinzip der Phytoremediation zur Entfernung von MP aus der Umwelt genutzt werden kann. Jedoch sind die zur Gestaltung der Technologie notwendigen Grundlagen nur ansatzweise untersucht und verstanden. Daher wollen wir als Voraussetzung für die Entwicklung von Phytoremediationsverfahren die Grundlagen der Wirkung von MP auf Bodenqualität und -prozesse an der Schnittstelle von Vegetation und Gewässerdynamik am Beispiel von Flussauen untersuchen. Ziel des Projekts ist ein Verständnis von Prozessen in Böden und Sedimenten, die durch Anreicherung von MP an und in Vegetationsbeständen verändert werden. Dies umfasst am Beispiel ausgewählter Flussauen einer stark anthropogen beeinflussten Bundeswasserstraße (Elbe) im Vergleich zum einzigen erhaltenen Wildflusssystem Europas, der Vjosa, die Einflüsse von MP auf Kohlenstoffumsatz, räumliche und zeitliche Verteilung und Verhaltensdynamik von MP in Flussauen sowie die Bedeutung von Pflanzen für eine Entfernung von MP, einschließlich der dafür notwendigen Adaption, Entwicklung und Optimierung erforderlicher Analysemethoden.
Auf Grund ihrer Bedeutung für die Anpassung der Wälder an Umweltänderungen und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen ist die Naturverjüngung zu einem Schwerpunkt der ökologischen Waldforschung geworden. Trotz der jüngsten technologischen Entwicklungen bleibt dies eine große Herausforderung. Insbesondere sehr kleine Pflanzen mit einer Höhe von weniger als 1,30 m und entsprechend kleinen Durchmessern sind mit photogrammetrischen Methoden schwer zu identifizieren. Manuelle Inventurmethoden, wie z. B. die klassische Vollinventur sind aber arbeitsintensiv und zu teuer, um sie auf großen Flächen anzuwenden. Das Projekt möchte dazu beitragen, dieses Problem zu lösen, in dem es ein Simulationswerkzeug zur Rekonstruktion von Punktmustern vorstellt und seine Qualität systematisch untersucht. Es basiert auf einem Forschungsansatz der drei Arbeitsschritte umfasst (1) die Erfassung der räumlichen Daten aller Bäume einschließlich der Verjüngung auf einer kleinen Teilfläche (= Referenzfläche), (2) die Erfassung des Oberstandes im gesamten Bestand (=Untersuchungsfläche) und (3) die Rekonstruktion der Verjüngung im gesamten Untersuchungsgebiet, wobei davon ausgegangen wird, dass überall die gleichen Beziehungen zwischen den Bäumen des Oberstandes und der Verjüngung wie in der Referenzfläche bestehen. Dieser Ansatz erlaubt es, die heutigen logistischen Möglichkeiten zu kombinieren: (a) die manuelle Erfassung der Verjüngung auf kleiner Fläche ist machbar, und (b) die Inventur des Oberstandes mit modernen Fernerkundungs- oder photogrammetrischen Methoden ist relativ einfach und weniger arbeitsintensiv. Indem das Projekt einen vorhanden und in den Forstwissenschaften bekannten Datensatz nutzt (Trainingsgrundlage wird der Datensatz des saisonalen tropischen Regenwaldes der Insel Barro Colorado (BCI) in Panama sein), kann es sich auf Schritt (3) beschränken. Ziel ist es systematisch zu untersuchen, welchen Einfluss eine höhere Strukturvielfalt und das Größenverhältnis von Referenz- und Prädiktionsflächen (= die gesamte Untersuchungsfläche) auf die Ergebnisse der Punktmuster-Rekonstruktion von Verjüngungspflanzen (=Unterstand) hat und welche räumlichen Statistiken besonders geeignet sind, diesen Einfluss quantitativ oder qualitativ zu bewerten. Die numerischen Methoden werden in einem dokumentierten R-Skript (bzw. R-Package) als zuverlässiges und effizientes Werkzeug für die Waldökologie und die forstliche Praxis zur Verfügung gestellt.
Die Etablierung aus Samen ist ein wichtiger demographischer Prozess für die Lebensgeschichte von Pflanzen, der die Persistenz und Stabilität von Populationen und die Zusammensetzung von Pflanzengemeinschaften beeinflusst. In den letzten Jahren werden zunehmend Methoden basierend auf funktionellen Merkmalen verwendet, um zu einem mechanistischen Verständnis von Prozessen des 'community assembly' und ihrer Beziehung zu Ökosystemfunktionen zu gelangen. In den meisten Fällen basieren diese Analysen auf Merkmalen, die an adulten Pflanzen gemessen wurden, während funktionelle Merkmale von Samen und Keimlingen wenig Beachtung finden. Dieses Projekt hat daher das Vorhaben, die Merkmale von Samen und Keimlingen für eine Vielzahl von Pflanzenarten der Grasländer der Exploratorien charakterisieren. Die folgenden Ziele werden verfolgt: (1) Für die Pflanzenarten, die in den 150 experimentellen Grasland-Plots der Exploratorien vorkommen, werden morphologische und chemische Merkmale der Samen analysiert, und Merkmale der Keimung und Keimlinge werden in einem 'common garden experiment' unter standardisierten Bedingungen gemessen. (2) Die Auswirkungen von Umweltfaktoren, welche mit der Nutzungsintensität variieren, d.h. Vorkommen einer Streuauflage und Düngung, auf die Keimung und Keimlingsmerkmale werden in einem weiteren 'common garden experiment' mit einer Manipulation dieser Faktoren gemessen. Hier werden die Arten verwendet, die auch im Einsaatexperiment des neuen Grasland-Landnutzungs-Experiment ausgesät werden. (3) Die kurzfristigen Effekte der experimentellen Reduktion der Landnutzungsintensität auf die Diversität und Dichte der Diasporenbank im Oberboden werden für die Standorte des neuen Grasland-Landnutzungs-Experiment quantifiziert, um damit eine Variable des 'demographischen Speichers' beizutragen, welche ein wichtiger Aspekt ist, um Veränderungen in der Diversität und Artenzusammensetzung der Grasländer bei Landnutzungsänderung zu verstehen. (4) Schließlich werden die funktionellen Merkmale der Samen und Keimlinge in Kombination mit anderen Daten aus den Exploratorien genutzt, um zu überprüfen, in welchem Bezug das Vorkommen und die Abundanz von Pflanzenarten in Grasländer unterschiedlicher Landnutzungsintensität zu den Merkmalen der Samen und Keimlinge steht, um zu testen, welche Rolle die funktionellen Merkmale der Samen und Keimlinge bei einer Reduktion der Landnutzungsintensität und zusätzlicher Einsaat spielen, und welche Zusammenhänge zwischen der Diversität der funktionellen Merkmale der Samen und Keimlinge und der Merkmals-Diversität adulter Pflanzen besteht. Damit wird das Projekt dazu beitragen, merkmalsbasierte ökologische Untersuchungen um eine demographische Perspektive zu erweitern, indem funktionelle Merkmale von Lebensstadien berücksichtigt werden, die besonders empfindlich sind und daher wichtig sein können, um Prozesse in der Veränderung von Pflanzengemeinschaften und den Erhalt der Diversität von Grasländern zu verstehen.
Die Aufforstung und Restauration von Waldlandschaften haben viel Aufmerksamkeit als wichtige Möglichkeit zur Eindämmung des Klimawandels (KW) erhalten. Daher spielen sie in vielen politischen Initiativen (Grüne Deal der EU; Bonn Challenge) eine wichtige Rolle. Doch die anhaltende Zunahme des durch den KW hervorgerufenen Stresses bedroht die Wälder. Angesichts des KW sind Anpassung und Klimaschutz durch Wälder eng miteinander verknüpft, denn ihre Fähigkeit, Kohlenstoff (C) langfristig zu binden, hängt von der Fähigkeit ab, vielfältigen Belastungen standzuhalten. Es gibt zunehmende Evidenz dafür, dass gemischte Plantagen aus mehreren Baumarten, C effizienter speichern und resilienter sind gegenüber KW-bedingtem Stress. Gemischte Plantagen stellen somit eine wichtige Möglichkeit dar, um auf natürliche Weise Klimaschutz und -anpassung zu betreiben. Weltweit werden jedoch die Baumplantagen von Monokulturen dominiert. Die Gründe für diese Ablehnung von Mischplantagen durch Waldbesitzer und Stakeholder müssen daher ermittelt und in künftigen Forstpolitiken angegangen werden, um eine weite Verbreitung von KW-resistenteren Mischwaldplantagen zu fördern. Ein möglicher Hinderungsfaktor sind unzureichende Kenntnisse der Praktiker und politischen Entscheidungsträger. Mittels eines globalen Netzwerks von Experimenten zur Artenvielfalt in Wäldern (TreeDivNet) werden wir ein mechanistisches Verständnis darüber entwickeln, wie Baumartenvielfalt, Baumarteneigenschaften und Bewirtschaftung (Durchforstung und Düngung) sowohl das Potenzial von gemischten Plantagen zum Klimaschutz (C-Sequestrierung) als auch zur Anpassung (Dürre- und Schädlingsresistenz) in einem Win-Win-Ansatz beeinflussen können. Darüber hinaus wird dieses Wissen in Richtlinien für Praktiker und Entscheidungsträger übersetzt.TreeDivNet umfasst weltweit 26 Experimente mit ca. 1,2 Millionen gepflanzten Bäumen. Diese Experimente basieren auf einem gemeinsamen, statistisch fundierten Design, das es erlaubt, kausale Zusammenhänge zwischen Baumdiversität, Management und Ökosystemfunktionen (inkl. C-Sequestrierung) zu analysieren. Der funktionelle und mechanistische Schwerpunkt von MixForChange und die unterschiedlichen Umweltkontexte der Experimente werden es ermöglichen, unsere Ergebnisse über Fallstudien hinaus zu extrapolieren und evidenzbasierte Richtlinien für die Bewirtschaftung von Mischplantagen zu entwickeln. Darüber hinaus wird MixForChange im Rahmen eines gemeinsamen analytischen Ansatzes Synergien und Zielkonflikte zwischen Klimaschutz- und Anpassungspotenzial von Mischplantagen einerseits und Erfüllung der Ziele der beteiligten Stakeholder andererseits analysieren. Der Einfluss von MixForChange auf die Gesellschaft wird durch einen starken Fokus auf Wissenstransfer und Kapazitätsaufbau auf allen Ebenen von Management und Governance gewährleistet. MixForChange wird einen wichtigen Beitrag zur Förderung von Mischwaldplantagen als natürliche Lösungen zur Bekämpfung des Klimawandels leisten.
Ein erheblicher Teil des Kohlenstoffs im Tundra-Taiga-Ökoton (engl. ‚Tundra Taiga Ecotone‘, TTE) wird als oberirdische Biomasse (engl. ‚Above-Ground Biomass‘, AGB) in Bäumen und Sträuchern durch Photosynthese gespeichert, wobei Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre während der kurzen Wachstumsperiode in hohen Breiten entzogen wird. Dies führt zu geringer Kohlenstoffspeicherung im TTE. Der Klimawandel könnte die Produktivität beeinflussen und Vegetationsmuster verändern. Die Rolle abiotischer Faktoren in der Kohlenstoffspeicherung borealer Wälder ist ungenügend verstanden. Eine Neubewertung der Vegetationsorganisation muss hinsichtlich statischer Modulatoren erfolgen. Topografie, ein wichtiger Faktor für Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit, ist ein statischer abiotischer Faktor, der die lokalen Wachstumsbedingungen beeinflusst. Mit steigenden Temperaturen wird erwartet, dass Niederschlag intensiver und häufiger wird, was zu Wasserstau oder Nährstoffauswaschung an bestimmten topografischen Positionen führen kann und den Rückgang bestimmter Baumarten zur Folge haben könnte. Daher könnte der Klimawandel lokale Reaktionen auf die topografische Position verändern und Wechselwirkungen mit Wetterbedingungen beeinflussen. Die Topografie könnte die Auswirkungen des Klimawandels mildern und anpassungsfähigen Arten zugutekommen, während andere unter veränderten Bedingungen leiden. Das Verständnis der Beziehung zwischen Topografie und Biomasseakkumulation ist entscheidend für die Bewertung der zukünftigen Rolle borealer Wälder im globalen Kohlenstoffhaushalt. Das BToBE-Projekt zielt darauf ab, Wissenslücken hinsichtlich des Einflusses der Topografie auf die Biomasseakkumulation im TTE zu schließen und deren Auswirkungen durch Vorwärtssimulation mit einem prozessbasierten Vegetationsmodell zu bewerten. Die zentrale Hypothese ist, dass sich die Reaktionen der Vegetation auf topografische Bedingungen im TTE aufgrund starker globaler Erwärmung verändert haben. Kürzlich wurden drohnenbasiert 3D-Punktwolken gesammelt, die verarbeitet werden, um Waldbiomasse zu ermitteln. Diese hochauflösenden Referenzdaten erfassen den bioklimatischen Gradienten des TTE, wobei die nördliche Baumgrenze in Niederungen mit Permafrost und im gebirgigen Terrain verläuft. Die drohnenbasierten AGB-Daten werden verwendet, um ein AGB-Modell für das großflächige Ableiten (engl. ‚upscaling‘) mit Landsat- und Sentinel-2-Multispektralsensoren zu entwickeln. Das Ziel ist dreistufig: Erstens sollen die Beziehungen zwischen AGB und Topografie mithilfe von verallgemeinerten additiven Modellen aufgeklärt werden; zweitens soll die Stabilität dieser Abhängigkeiten durch Rekonstruktion langfristiger AGB-Daten aus den vergangenen Jahrzehnten untersucht werden. Dies wird für die Verbesserung und Implementierung des Individuen-basierten und räumlich expliziten borealen Waldvegetationsmodells LAVESI genutzt, zur Ableitung von AGB-Trajektorien im TTE in den kommenden Jahrzehnten.
Totholzabhängige Pilze und Bakterien gehören zu den artenreichsten Gruppen in Wäldern und tragen aufgrund ihrer Beteiligung am Umsatz organischer Stoffe wesentlich zum Funktionieren unserer Ökosysteme bei. Bisher konzentrierten sich die meisten Studien auf die Beziehung zwischen Pilz- und Bakterienvielfalt und ressourcen- und wirtsbezogenen Faktoren, wie z. B. das Volumen des Totholzes oder die Identität der Baumarten. Unser Verständnis, wie abiotische Faktoren wie z.B. das Mikroklima holzabhängige Artengemeinschaften und damit verbundene Ökosystemprozesse einschließlich der Zersetzung beeinflussen, ist jedoch äußerst rudimentär. Darüber hinaus sind mögliche Anpassungsmechanismen von Arten an eine Änderung der mikroklimatischen Bedingungen nicht gut verstanden. Gegenwärtig sind unsere Wälder in einem beispiellos großen räumlichen Ausmaß durch klimabedingtes Absterben geprägt. Störungen in Wäldern verändern sehr stark die mikroklimatischen Bedingungen. Das Mikroklima in Waldökosystemen wird aber auch durch reguläre forstwirtschaftliche Maßnahmen verändert (z.B. durch Hiebsmaßnahmen). Um Vorhersagen zu verbessern und Klimaschutzkonzepte in Zeiten des Klimawandels bereitzustellen, benötigen wir ein besseres Verständnis der Beziehung zwischen Mikroklima, holzabhängiger biologischer Vielfalt und damit verbundenen Zersetzungsprozessen. Wir planen die Nutzung eines bestehenden großen Langzeit-Totholzexperiment und ein neues Add-On-Experiment, um Hypothesen zu testen, die sich auf den Einfluss des Mikroklimas auf die Bildungsprozesse von Pilz- und Bakteriengemeinschaften und die damit verbundenen Zersetzungsprozesse beziehen. Wir werden insbesondere molekularbiologische Methoden verwenden, um Pilz- und Bakteriengemeinschaften zu charakterisieren und mehr über ihre Anpassungsmechanismen zu erfahren. Unsere Ergebnisse liefern ein tieferes mechanistisches Verständnis der Beziehung zwischen Mikroklima und Totholz und ihren funktionellen Konsequenzen, die die Entwicklung oder Verbesserung von Waldbewirtschaftungskonzepten unterstützen und dazu beitragen, ein Gleichgewicht zwischen Holzproduktion und biologischer Vielfalt in Wäldern zu finden. Dies ist besonders wichtig im Zusammenhang mit dem globalen Wandel, der zunehmenden Häufigkeit und Schwere klimabedingter Störungsereignisse und den laufenden Diskussionen über klimafreundliche Forstpraktiken.
Arthropoden, insbesondere Insekten, sind mit mehr als einer Million beschriebener Arten die artenreichste Organismengruppe in terrestrischen Habitaten. Das Core Projekt Arthropoden führt ein Langzeitmonitoring durch von a) der Häufigkeit und Diversität von Arthropoden und b) Arthropoden-abhängigen Ökosystemprozessen, in den Grasland- und Wald-Versuchsflächen der Biodiversitäts-Exploratorien inklusive der neuen Experimente im Grasland und im Wald. Das Arthropoden-Projekt koordiniert zudem die Stammnutzung im BELongDead Experiment. In dieser Phase werden Insekten 3D-digitalisiert und die Bilder in ein öffentlich zugängliches digitales Archiv eingestellt. Diese 3D-Bider und neu gemessene physiologische Merkmale erweitern unsere bisherigen Anstrengungen zur Standardisierung und Verfügbarmachung von Merkmalsdaten. Basierend auf der einzigartigen Langzeit-Datenreihe von Arthropoden im Grasland und im Wald werden weitergehende Analysen zur räumlich-zeitlichen Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften vorgeschlagen. Die dabei entwickelten Methoden können auf andere Taxa angewendet werden und das Projekt wird einen Workshop durchführen, um Synthesearbeiten zur Community Assembly anzuregen. Als Beitrag zum Transfer der Resultate der Biodiversitätsexploratorien werden Daten und Ergebnisse zum Zusammenhang zwischen Landnutzung und Diversität bei Arthropoden, die aus verschiedenen Quellen in den Exploratorienregionen stammen, gemeinsam mit Stakeholdern analysiert und diskutiert. In einem Workshop gemeinsam mit deutschen und internationalen Experten wird zudem der Einfluss der Graslandbewirtschaftung auf Insekten diskutiert und in einer Meta-Analyse und in einer Broschüre auf Deutsch zusammengefasst.Aufgrund der jährlichen Erhebungen trägt das Projekt 'Arthropods' zu einem besseren Verständnis der Reaktion von Arthropodengemeinschaften auf eine zunehmende Landnutzungsintensivierung und der temporären Dynamik der Gemeinschaften bei. Die im Projekt gesammelten Daten stellen wichtige Basisinformationen für andere Projekte bereit, die bestimmte Taxa, organismische Wechselwirkungen, Ökosystemfunktionen oder phylogenetische Beziehungen untersuchen.
B1.1 Räumlich-zeitliche Heterogenität der Blattchlorophyll Fluoreszenz Wir werden die räumlich-zeitliche Heterogenität von Chlorophyll Fluoreszenz als sensitiver Parameter für Stresseffekte zusammen mit mikroklimatischen Parametern auf Blattebene messen. Durch multiple Mikro-Sensoren erreichen wir eine neue Dimension von räumlichen Analyse um sowohl innerhalb einzelner Baumkronen und Baumgruppen Hot Spots und Hot Moments stressbedingter Veränderungen der photosynthetischen Effizienz zu identifizieren.B1.2 Minimalinvasive und energiebewusste multifunktionale Blattsensoren Wir entwickeln neuartige drahtlose, energieautarke ChlF-Sensoren, die flexible, multifunktionale (Mikroklima) und hochintegrierte Mikrosensoren verwenden. Die neuartigen Blattsensoren (<1cm²) werden den höchsten Grad an Miniaturisierung aufweisen, um die geringste Störung bei den Blättern zu gewährleisten. Diese Sensoren fungieren als unabhängige Sensorknoten, da sie dank Solarenergie ihre Daten drahtlos übermitteln. Sie können im Rahmen einer "Deploy and forget"-Strategie installiert werden.
Organismen im Plankton bilden komplexe Gemeinschaften die substanziell zur globalen Primärproduktion beitragen und die Grundlage des marinen Nahrungsnetzes bilden. Dieses Projekt adressiert die Rolle von Sekundärmetaboliten in der Organisation von komplexen Plankton Gemeinschaften. Wir untersuchen den Einfluss des Bakteriums Kordia algicida das Mikroalgen lysieren kann auf das Plankton Microbiom. Die Regulation der Interaktion und die kaskadierenden Effekte auf die Lebensgemeinschaften im Meer werden in Labor- und Felduntersuchungen adressiert.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 128 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 128 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 128 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 107 |
| Englisch | 125 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Webseite | 128 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 101 |
| Lebewesen und Lebensräume | 124 |
| Luft | 57 |
| Mensch und Umwelt | 128 |
| Wasser | 48 |
| Weitere | 128 |