Zielsetzung: Aufklärung der Mechanismen der C-Sequestrierung in Böden als Funktion der kombinierten Wirkung von Landnutzung und Pedogenese.
TelePAtH zielt auf die Identifizierung, Charakterisierung und Prognose von Systemdynamiken und speziell Kipppunkten in gekoppelten sozial-ökologischen Systemen der Ernährungssicherung in Westafrika ab. Ein transdisziplinärer Forschungsansatz soll klären, inwieweit Kipppunkte in stress-behafteten Ernährungssystemen vorrausschauend abgeschätzt werden können, um praktische Entscheidungshilfen zu bieten und Krisen bzw. Zusammenbrüche in Ernährungssystemen verhindern zu können. Das Forschungsdesign umfasst qualitative und quantitative Methoden und bedient sich der Analyse von Chronosequenzen entlang der Gradienten von ländlichen zu städtischen sowie von humiden zu semi-ariden Gebieten Westafrikas. Die Forschung verbindet dabei eine regionale Betrachtung mit lokalen Untersuchungen in bis zu fünf Ländern Westafrikas durch einen integrierten Analyse- und Modellierungsrahmen. Das Ziel dieser Projektphase I ist es gemeinsam mit Praxispartnern in Afrika und Deutschland das Forschungsdesign zu spezifizieren, den Vollantrag einzureichen, sowie die konzeptionellen Grundlagen zu veröffentlichen. Die Aktivitäten der beiden Arbeitsgruppen der Juliu-Maximilians-Universität (Physische Geographie und Fernerkundung) beziehen sich unter anderem auf diverse Vorarbeiten bzgl. der Aufbereitung von meteorologischen und fernerkundlichen Daten. Ziel der beiden Arbeitspakete ist es, dass die für die Hauptphase benötigten Daten weitestgehend zur Verfügung stehen, bzw. die Vorbereitungen zur Beschaffung abgeschlossen sind. Auf Basis von Expertengesprächen und Literaturrecherchen werden zudem relevante Kipppunkte ermittelt.
Derzeitigen Abschätzungen des IPCC zufolge wird von einer voranschreitenden globalen Erwärmung ausgegangen, die abhängig vom jeweiligen Szenario im Bereich von 1,1 bis 6,4°C bis zum Ende des 21. Jahrhunderts liegen wird, mit teilweise gravierenden Folgen für Ökosysteme und die menschliche Gesellschaft. Verbunden mit diesem Temperaturanstieg ist unter anderem die Zunahme der Häufigkeit und Schwere von Extremereignissen wie Starkregen und damit verbundenen Hangrutschungen und Murenabgängen. Zum Beispiel wird bei einem Temperaturanstieg von einem Kelvin global mit einer Verdoppelung der Top-10% der Regenintensitäten gerechnet. Durch solche Ereignisse werden kurzfristig große Mengen an terrestrischem organischem Kohlenstoff mobilisiert und in Fließgewässersysteme eingetragen. Wesentliche Kohlenstoffspeicher in terrestrischen Systemen sind neben der Vegetation die Böden sowie Einlagerungen in Gesteinen und Sedimenten. Dieser organische Kohlenstoff wird beim Transport im Fließgewässersystem anderen physikalischen und biochemischen Prozessen ausgesetzt und daher während des Transportes teilweise umgesetzt, wieder abgelagert oder in Form von Treibhausgasen in die Atmosphäre emittiert. In den terrestrischen Bereichen der Hangrutschungen führt der Abtrag zu einem Start der Vegetationssukzession und Neubeginn in der Bodenbildung und damit zum Wiederaufbau der verlorengegangenen Kohlenstoffspeicher. Diese Prozesse führen zu regionalen Veränderungen mit Auswirkungen auf globale Kreisläufe. Ein verbessertes Verständnis des Zusammenhanges zwischen Extremereignissen und den Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf in aquatischen und terrestrischen Ökosystemen ist daher gefordert. Im Projekt ECATA stellen wir Untersuchungen in Gebirgsregionen Taiwans an, wo Extremereignisse massive Auswirkungen auf den Kohlenstoffaustrag aus dem terrestrischen Bereich sowie auf Transport und Umsetzung in Gewässern zeigen. Das Projekt erforscht die Folgen für die terrestrischen Flächen, insb. die Entwicklung der Landvegetation und der Böden, sowie das Verhalten von ausgetragenem organischem Kohlenstoff im Flusssystem. Dabei wird neben dem Umsatz und der Freisetzung von CO2 auch die Stabilisierung der mobilisierten Komponenten der drei wesentlichen terrestrischen Kohlstoffquellen (Vegetation, Boden und alte Sedimentablagerungen) analysiert. Das Projekt ECATA verknüpft die Expertise der taiwanesischen Kooperationspartner in der Untersuchung und Modellierung von massiven Hangrutschungen und Sedimenteinträgen mit der Expertise und dem Einsatz innovativer Methoden zur Charakterisierung unterschiedlicher organischer Kohlenstoffkomponenten in Böden und Sedimenten seitens der österreichischen Partner. Dadurch werden neue Einblicke in den durch Extremereignisse veränderten Kohlenstoffkreislauf entlang eines terrestrisch - aquatischen Kontinuums ermöglicht. Diese Erkenntnisse liefern fundierte Datengrundlagen für neue Modellaussagen zur Rolle von Extremereignissen im Kohlenstoffkreis
Im Mekong und Red River Delta (Vietnam) ist die Agrarproduktion zunehmend durch Salzwasserintrusion und damit verbundenen Landnutzungsänderungen bedroht. DeltAdapt untersucht Ursachen und Folgen dieser Landnutzungsänderungen unter sozial- und umweltwissenschaftlichen Gesichtspunkten. Die Bodenwissenschaften der Uni Bonn sind verantwortlich für die Koordination des gesamten Projekts. Wir untersuchen in unserem Teilprojekt, wie sich Bodeneigenschaften durch i) wechselnde Landnutzung (Reis, Reis-Garnelen-Mischsysteme, Aquakultur), ii) den zunehmenden Oberbodenverkauf durch arme Farmer, sowie durch iii) Maßnahmen zur Bodenregeneration mittels Kompostdüngung verändern. Für die Universität der UN und TerrAquat übernehmen wir die Analyse von Agrarchemikalien. Zum besseren Prozessverständnis werden Feldproben entlang von Salzwassergradienten und Chronosequenzen charakterisiert. Prozessraten werden in Mikrokosmen bestimmt, insbesondere zum Einfluss steigender Salinität auf die Dynamik von Nährstoffen, der organischen Bodensubstanz, und ausgewählter Agrochemikalien. Zum Einsatz kommen neben nasschemischen Verfahren moderne spektroskopische und synchrotonbasierte Analysetechniken. Zusammen mit sozialökologischen Erhebungen der anderen Projektpartner erwarten wir uns Hinweise darauf, welche Faktoren zu nicht-nachhaltigen Landnutzungsänderungen in den untersuchten Küstenregionen führen und wie sich die dortigen Agrarsysteme zukunftsfähiger gestalten lassen.
Ziel des Teilprojektes war die Erfassung der Mykorrhizaformen auf unterschiedlich alten, forstlich rekultivierten Kippenstandorten (Chronosequenz).
Das fuer die Persistenz von Arten notwendige Minimalareal in intakten Flachmooren soll innerhalb von fuenf Flachmoor-Systemen untersucht werden. Ein Flachmoor-System besteht jeweils aus einem ausgedehnten, intakten Flachmoor und zwei raeumlich isolierten, kleineren Fragmenten. Einerseits soll getestet werden, ob eine Fragmentierung des Habitates zu einer Abnahme der genetischen Variabilitaet und der Vitalitaet von haeufigen Flachmoor-Arten fuehrt. Andererseits interessiert inwieweit die Faehigkeit zur Ausbreitung und Kolonisierung die regionale Populationsdynamik beeinflusst. Das Ziel ist es, die Auswirkungen der Verbrachung auf die Populationsstruktur und -dynamik der vier Arten aufzuzeigen. Dies soll mit Hilfe einer Chronosequenz der Verbrachung, die aus etwa 20 ehemaligen, verbrachten Flachmooren besteht, geschehen. Es wird angenommen, dass im Laufe der Zeit die genetische Variabilitaet abnimmt und die Reproduktion und vegetative Ausbreitung (Vitalitaet) zurueckgehen. Diese Hypothese soll mittels eines Vergleiches verbrachter und intakter Flachmoore getestet werden. Zusaetzlich soll untersucht werden, ob durch die Wiederaufnahme der Mahd ein verbrachtes Flachmoor revitalisiert werden kann.
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