Die insbesondere durch Hitze und Trockenheit zunehmenden Störungen in den Wäldern Zentraleuropas lassen vermehrt Waldränder rund um Störungsflächen entstehen. Sogenannte temporäre Waldränder verschwinden zwar im Laufe der Zeit, ihre Auswirkungen können aber über die gestörten Flächen hinaus in angrenzende Wälder hineinreichen. Erhöhte Temperaturen, mehr Licht, größere Verdunstung, sowie Veränderungen der Waldstruktur und der Verjüngung sind die Folge. Angesichts derzeitiger Störungstrends werden temporäre Waldränder zum wichtigsten Waldrandtyp in Mitteleuropa und beeinflussen große Teile der Waldfläche. Unser Ziel ist es, die Auswirkungen von temporären Waldrändern auf die biophysikalischen Bedingungen und die Verjüngung im Waldinneren zu untersuchen. Auf lokaler Ebene streben wir ein mechanistisches Verständnis der Auswirkungen von temporären Waldrändern an. Dazu sollen in einer Modellregion (Fichtelgebirge, Bayern) entlang von Transekten Vegetationsstruktur, Temperatur und Verjüngung an temporären Waldrändern gemessen und miteinander in Beziehung gesetzt werden. Auf diese Weise können wir beurteilen, wie Wälder und ihr Mikroklima durch benachbarte Störungen beeinflusst werden und wie die Verjüngung im Waldinneren auf unterschiedliche biophysikalische Bedingungen reagiert. Auf großskaliger Ebene werden wir die Effekte temporärer Waldränder aufs Waldinnere mithilfe von Fernerkundungsdaten und nationalen Waldinventuren für ganz Deutschland untersuchen. Die flächendeckenden Auswertungen werden zeigen, wie sich die jüngsten Störungswellen auf die Waldstruktur und die mikroklimatischen Bedingungen ausgewirkt haben. Analog dazu werden wir analysieren, wie sich die Anzahl und Artenzusammensetzung der Waldverjüngung in Deutschland als Folge von Störungen und der damit verbundenen Zunahme von temporären Waldrändern entwickelt hat und wie diese Veränderungen im Hinblick auf die Baumarteneignung im Klimawandel zu bewerten sind. Unser Antrag adressiert die Auswirkungen des Klimawandels auf Waldökosysteme und deren Dynamik und die daraus resultierenden Implikationen für die Anpassungsfähigkeit zukünftiger Wälder in Europa.
Der episodische Charakter der Urbanisierung auf der mongolischen Hochebene bietet uns die ideale Gelegenheit, die Auswirkungen der Städte auf die lokale Umwelt zu untersuchen und diachrone Veränderungen zu erforschen. In den weiten östlichen Steppen gibt es nur zwei mongolenzeitliche Städte: Karakorum - die Hauptstadt des vereinigten Mongolenreichs - und Khar Khul Khaany Balgas. Beide wurden von Grund auf neu errichtet und verkörpern den dramatischen Wandel von einer Pastoralwirtschaft zu einer Stadtlandschaft. Beide Stätten und ihr Siedlungsnetz sind von der modernen Urbanisierung und den landwirtschaftlichen Aktivitäten nahezu unberührt geblieben. Mit unserem Fokus auf Energie/Brennstoff, Nahrung, Baumaterialien - zusammen mit den für ihre Herstellung notwendigen Öfen - und Eisenproduktion einschließlich Schmelzöfen untersuchen wir die energieintensiven Materialflüsse mit den stärksten Auswirkungen auf die Umwelt. Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Vorgehensweise ist unser zweifach vergleichender Ansatz: Wir vergleichen nicht nur zwei Städte in zwei verschiedenen Tälern, sondern wir werden auch in einer diachronen Perspektive arbeiten (in Phase II). Um unsere Ziele zu erreichen und diese Hypothesen zu überprüfen, werden wir einen Multi-Proxy-Ansatz verwenden, der innovative Methoden aus einer Vielzahl von Disziplinen kombiniert: Archäologie, Archäozoologie, physische Anthropologie, Bioarchäologie, Bodenkunde, Paläoökologie, Paläoklimatologie, Fernerkundung und Geophysik. Eine große methodische Stärke unseres Netzwerks besteht darin, dass einzelne Aspekte von verschiedenen Disziplinen untersucht werden, die jeweils über eigenes Quellenmaterial verfügen. Dieselbe Frage wird aus verschiedenen Perspektiven betrachtet, was komplementäre Einsichten, aber auch die gegenseitige Kontrolle der erzielten Ergebnisse und ihrer Interpretationen ermöglicht. Gemeinsam werden wir den Verflechtungen zwischen Urbanismus, Wirtschaftspraktiken und Umwelt auf den Grund gehen. Um unsere interdisziplinäre Forschungsagenda zu systematisieren, werden wir den urbanen Metabolismus als konzeptionellen Rahmen verwenden und die Lebenszyklusanalyse in dieses Konzept integrieren, um den Weg der Güter von der physischen Gewinnung bis zum Endverbrauch und ihrer Entsorgung zu verfolgen. Dieses Forschungsdesign, bei dem eine Vielzahl von Proxies verwendet wird, um die oft gleichzeitig stattfindenden und sich überschneidenden, also miteinander verflochtenen Prozesse zu bewerten, ist in dieser Weltregion noch nicht durchgeführt worden und wird innerhalb und außerhalb unserer Disziplinen neue Maßstäbe setzen. Für eine effektive, thematisch fokussierte Zusammenarbeit richten wir vier Schwerpunktbereiche ein: A) Siedlungswesen, B) Nutzung von Non-Food-Ressourcen, C) Versorgung der Stadt, D) Umweltbedingungen. Diese Bereiche systematisieren die identifizierten Kernthemen, um die Verflechtungen von Wirtschaft, Stadt und Umwelt zu verdeutlichen.
Die ubiquitäre Kontamination der Umwelt durch Mikroplastik (MP), die damit verbundenen potenziellen Risiken für Ökosysteme und letztendlich für unsere Gesundheit ist in letzter Zeit sehr stark in den Blickpunkt des öffentlichen und wissenschaftlichen Interesses gerückt. Das junge Forschungsfeld MP hat sich bis dato vorwiegend auf die Entwicklung geeigneter Monitoringverfahren, auf die quantitative Abschätzung der Kontamination der Umwelt, auf die Identifikation relevanter Eintragspfade und auf erste Eintragsminimierungsansätze beschränkt. Ökotoxikologische Fragestellungen wurden zumeist mit Hilfe fabrikneuer Kunststoffe untersucht. Bei all diesen Ansätzen fehlte jedoch bislang ein fundamentales Verständnis von den physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen, denen MP in der Umwelt unterworfen ist. Die wissenschaftliche Komplexität der Thematik MP erfordert für ein ebensolches Verständnis jedoch einen interdisziplinären Ansatz, der die traditionellen Fachgrenzen überbrückt. Das Ziel dieser SFB-Initiative ist es daher - ausgehend von Modellsystemen für Kunststoffe, Organismen und Umweltkompartimente - ein grundlegendes Verständnis jener Prozesse und Mechanismen zu erlangen, die in Abhängigkeit von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Kunststoffe (A) die biologische Effekte von MP in limnischen und terrestrischen Ökosystemen bedingen, (B) die Migrationsbewegungen der MP-Partikel in und zwischen Umweltkompartimenten beeinflussen sowie (C) die Bildung von MP ausgehend von makroskopischen Kunststoffen verursachen. Diese Erkenntnisse werden erstmals eine wissenschaftlich fundierte Grundlage für die Bewertung der Umweltrisiken von MP existierender Massenkunststoffe bieten. Darauf aufbauend sollen - bereits in der ersten Antragsphase beginnend - neue umweltfreundliche Kunststoffe im Sinne einer nachhaltigen Polymerchemie entwickelt und anhand von Modellsystemen verifiziert werden. Diese neuen Kunststoffe werden unter anderem schnellere Abbauprozesse durch die Applikation von Beschleunigern und strukturellen Modifikationen aufweisen und werden zur Vermeidung bzw. Reduzierung von MP beitragen. Aufgrund der gewonnenen umfassenden Erkenntnisse aus Phase I sollen zudem auf längere Sicht (Phase II und III) Kunststoffe gezielt so modifiziert werden, dass sie aufgrund ihrer neuen Eigenschaften keine schädigenden Effekte auf Organismen und auf die Umwelt insgesamt mehr aufweisen. Die Komplexität der untersuchten Modellsysteme soll im Verlauf des SFB 1357 gesteigert werden, um eine möglichst hohe Relevanz in Bezug auf reale Ökosysteme zu erreichen.
Die menschliche Gesellschaft zeichnet sich durch komplexe soziale Organisationsformen aus, die im Laufe der Zeit weltweit vielfältige Siedlungsmuster hervorgebracht haben. Stadtgrenzen markieren eine willkürliche Trennung zwischen einem (urbanen) Innenraum unter starker menschlicher Kontrolle und einem (ruralen) Äußeren, das stärker natürlichen, biophysikalischen Prozessen ausgesetzt ist. Tatsächlich sind aber beide Räume seit jeher eng miteinander verknüpft, und werden mit immer intensiverer Nutzung natürlicher Ressourcen zunehmend durch rural-urbane Transformationsprozesse geprägt. Im Anthropozän haben Urbanisierung und die damit verbundenen sozialen und ökologischen Veränderungen globale Dimensionen erreicht. "Rurales" und "Urbanes" gehen dabei auf verschiedenen Skalenebenen immer wieder neue Beziehungen ein und werden zu einer sich oft selbst organisierenden Einheit von großer wissenschaftlicher, gesellschaftlicher und politischer Bedeutung. Der vorliegende Antrag zur Einrichtung der Forschungsgruppe „Nachhaltige Rurbanität“ befasst sich mit diesem Phänomen und begreift es als einen sich ständig neu erfindenden Zustand des Seins und Werdens. Geleitet von drei übergeordneten Hypothesen nutzen die 10 natur- und sozialwissenschaftlichen Projekte Fallstudien in rurbanen Ballungsgebieten Indiens, Westafrikas und Marokkos, um Wirkmechanismen, Folgen und Steuerungsprozesse von Rurbanität beispielhaft zu untersuchen. Ein interdisziplinärer, sozial-ökologischer Forschungsansatz erlaubt die Schaffung von Synergien zwischen den Fachkulturen und verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen, unter Einbeziehung von Perspektiven des Globalen Südens. Dieser gemeinsame Rahmen ist Voraussetzung dafür, kontextuelle empirische Forschung mit theoriegeleiteten analytischen Vergleichen zu verbinden, sowie innovative Methoden für die Systemanalyse und die Synthese der Ergebnisse zu nutzen. Dadurch lassen sich rural-urbane Transformation und das daraus abgeleitete Phänomen der Rurbanität in seiner skalen- und regionsübergreifenden Komplexität verstehen und dessen zentrale Implikationen für eine nachhaltige Landnutzungs- und Gesellschaftsentwicklung bewerten.
Stürme waren in den vergangenen 70 Jahren ein wichtiger Bestandteil der Störungsdynamik in Europas Wäldern. Sie verursachten seit 1951 die größte kumulierte Schadholzmenge. Diese Tendenz wird sich voraussichtlich als eine Folge des Klimawandels zukünftig fortsetzen und zu vermehrten Störungen führen, die die Produktivität, Struktur und Zusammensetzung von Wäldern sowie Ökosystemdienstleistungen beeinträchtigen. Die Windwirkung auf Bäume im reliefierten Gelände kann bisher noch nicht vollständig und verallgemeinerbar nachvollzogen und durch Modelle abgebildet werden, weil kaum Informationen zum Windfeld über Wäldern vorliegen. Windmessungen werden dort nur in Ausnahmefällen durchgeführt. Es besteht immer noch eine große Wissenslücke bzgl. der Korrelation von Windlasten und daraus resultierenden Baumreaktionen. Das Projekt „Erfassung des bodennahen Windfeldes und windinduzierter Baumreaktionen in komplexem bewaldetem Gelände mit Luftdruckmessungen (WiCoTrAir)“ zielt darauf ab, zur Schließung dieser Wissenslücke beizutragen, indem kleinräumige Strömungseigenschaften, die über Wäldern auftreten, durch großräumig verteilte, bodennahe Luftdruckmessungen erfasst und quantifiziert werden. Auf der Grundlage der Luftdruckmessungen sollen daraufhin auf Bäume wirkende Windlasten abgeschätzt werden. Das Projekt basiert auf fünf Hypothesen: 1. Durch Luftdruckschwankungen, die über dem Waldboden gemessen werden, können die Windgeschwindigkeit und -richtung über Wäldern in reliefiertem Gelände erfasst und quantifiziert werden. 2. Die gemessenen Luftdruckschwankungen können mit Eigenschaften von Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsfeldern über einem großen Gebiet in statistische Zusammenhänge gebracht werden. 3. Die statistischen Zusammenhänge ermöglichen eine generalisierbare Abbildung kleinräumiger Strömungsmuster über reliefiertem, bewaldetem Gelände. 4. Validierte Simulations- und Prädiktionsergebnisse von Windfeldmodellen eignen sich als Prädiktoren für Luftdruckschwankungsmodelle, die Eigenschaften von Windfeldern über Wäldern abbilden. 5. Durch Luftdruckschwankungen kann die effektive Windlast, die auf Bäume in reliefiertem Gelände wirkt, abgeschätzt werden. Das Projekt hat zwei Ziele: 1. Die Ursachen und Muster von Luftdruckschwankungen über dem Waldboden im reliefierten Gelände zu eruieren und durch statistische Modellierung Windfeldeigenschaften über Wäldern abzubilden. 2. Neues Wissen über Luftdruckschwankungen für die Abschätzung von Windlasten, die auf Bäume in reliefiertem Gelände wirken, zu generieren, um zukünftig großräumige Windlastabschätzungen zu ermöglichen. Durch die Zielerreichung wird eine neuartige Methode zur Messung von Strömungseigenschaften über Wäldern eingeführt, die geeignet ist, Windfeldeigenschaften im komplexen Gelände auf großer Fläche kleinräumig und mit Relevanz für Wind-Baum-Interaktionen abzubilden. Die verbesserte Abbildung der Windfeldeigenschaften kann dazu beitragen, Sturmschäden in Wäldern zu minimieren.
In den vergangenen 70 Jahren stellten Stürme die größte Naturgefahr für europäische Wälder dar. Sturmschäden treten auf, wenn Bäume destruktiven Windlasten ausgesetzt sind. Aufgrund ihrer weiträumigen Ausdehnung verursachten Winterstürme die größten Schadholzmengen. Die Bedeutung von Winterstürmen für das Schadholzaufkommen in den europäischen Wäldern hat sich in den letzten 30 Jahren erhöht. Sechs der sieben schwersten Winterstürme traten nach 1990 auf. In der Vergangenheit waren besonders Nadelbaumarten von Schäden durch Winterstürme betroffen, weil sie im Gegensatz zu Laubbaumarten ihre Nadeln ganzjährig behalten. Durch die winterliche Belaubung ist die Übertragung von kinetischer Energie der bodennahen Strömung auf die Baumkronen effizient, weil die angeströmte Kronenfläche sehr groß ist. Aufgrund des derzeit ablaufenden Klimawandels kann davon ausgegangen werden, dass zukünftig neben den Winterstürmen vermehrt konvektive Sturmereignisse auftreten, die ganzjährig zu Sturmschäden an Bäumen und Wäldern führen, insbesondere im Sommer. Der Vorteil der saisonalen Belaubung von Laubbaumarten wird durch das ganzjährige Auftreten von destruktiven konvektiven Sturmereignissen verringert. Sturmereignisse können die Vitalität der verbleibenden Bestände in den betroffenen Regionen verringern und sekundäre biotische Naturgefahren wie Kalamitäten von Borkenkäfern und wirtschaftliche Verluste induzieren. Sturmschäden beeinträchtigen Ökosystemdienstleistungen wie die Holzproduktion, die Erholungsfunktion, Wasser- und Erosionsschutz und die CO2-Senkenleistung. Durch katastrophale Stürme kann die CO2-Senkenleistung von Wäldern bei einer sehr kurzen Exposition stark minimiert werden. Umfassendes Wissen über die auf Bäume wirkenden Windlasten ist eine grundlegende Voraussetzung, um Sturmschäden an Bäumen und in Wäldern zu minimieren. (i) Während zahlreiche (auch eigene) frühere Studien Muster von Wind-Baum-Interaktionen identifiziert und beschrieben haben, (ii) besteht immer noch eine grundlegende Wissenslücke hinsichtlich der absoluten instantanen Beträge von Windlasten, die Wind-Baum-Interaktionen hervorrufen. Diese fundamentale Wissenslücke besteht, weil nur rudimentäre quantitative Kenntnisse über die Verformung von Baumkronen unter realen Windbedingungen vorliegen (Rekonfiguration). Die Rekonfiguration bestimmt die Übertragung von kinetischer Strömungsenergie auf Baumkronen entscheidend mit. Das Projekt TreeCon soll dazu beitragen, diese Wissenslücke zu schließen. Die zu erwartenden Ergebnisse und die damit verbundenen neuen Erkenntnisse tragen dazu bei, zukünftige Sturmschäden an Bäumen und Wäldern zu minimieren. Für die Erzielung der neuen Kenntnisse wird ein neuartiges, kostengünstiges Messsystem zum Einsatz gebracht und mit bestehenden Messsystemen kombiniert, wodurch sich bisher nicht vollständig beantwortbare Fragen klären und Hypothesen überprüfen lassen. Das Messsystem eignet sich insbesondere für Untersuchungen an Laubbäumen.
Waldökosysteme sind bedeutende terrestrische Kohlenstoffsenken, die große Mengen an CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen. Der Kohlenstoff wird sowohl in der Baumbiomasse als auch im Boden festgelegt. Schätzungen der Vorräte an organischem Kohlenstoff basieren im Allgemeinen auf der Anwendung allometrischer Biomassefunktionen, die den Stammdurchmesser und die Höhe der Bäume für die Berechnung der Baumbiomasse nutzen. Folglich wird in den Biomassegleichungen ausschließlich die äußere Form der Bäume ausgenutzt, während Holzzersetzung im Stamminneren und Baumhöhlungen vernachlässigt werden. Diese Vorgehensweise ist sicher für viele Bäume gerechtfertigt, solange sie keine Bereiche mit reduzierter Holzdichte durch Holzzersetzung und keine Höhlungen aufweisen. In einer aktuellen Studie von 2018 wiesen allerdings Lutz und Mitarbeiter darauf hin, dass alte Bäume mit großem Stammdurchmesser in stark überdurchschnittlichem Ausmaß zur gesamten Waldbiomasse beitragen. Die Autoren schlussfolgerten, dass die größten 1 % der Bäume global in etwa 50 % der gesamten oberirdischen Waldbiomasse stellen würden. Vor diesem Hintergrund kann die Holzzersetzung im Stamminneren in großen Altbäumen sehr wohl ins Gewicht fallen, da sie zu einer Überschätzung der gesamten Kohlenstoffvorräte von Wäldern führen würde. Im vorliegenden Projekt hinterfragen wir daher die Schlussfolgerungen von Lutz und Mitarbeitern, da wir davon ausgehen, dass vor allem die alten und großen Bäume besonders anfällig für Holzzersetzung im Stamminneren sind, was zu einem Schätzfehler für die Biomasse des gesamten Bestandes führen würde, wenn diese von den größten Bäumen dominiert wird. Wir bezweifeln daher, ob Biomasseschätzungen, die sich nur auf die äußere Form beziehen, in diesem Zusammenhang gerechtfertigt sind. Unser Projekt hat deswegen zum Ziel, den Einfluss von Holzzersetzung im Stamminneren und Baumhöhlungen auf die Baumbiomasse in Bäumen unterschiedlicher Größenklassen zu analysieren. Durch den kombinierten Einsatz von Schalltomographie, elektrischer Widerstandstomographie und der Entnahme von Holzbohrkernen beabsichtigen wir die Masseverluste durch Holzzersetzung im Stamminneren in die Biomasseschätzungen zu integrieren, indem der angenommene Massenverlust von der Baumbiomasse, die mit Hilfe konventioneller Biomassefunktionen bestimmt wurde, subtrahiert wird. Diese Untersuchungen sollen in ausgewählten temperaten und borealen Waldökosystemen durchgeführt werden, um die Hypothese zu testen, dass die oberirdische Biomasse der 1 % größten Bäume deutlich weniger als 50 % der gesamten oberirdischen Bestandesbiomasse entspricht, sobald reduzierte Holzdichten durch Vermorschung im Stamminneren und Baumhöhlungen in die Biomasseschätzung einbezogen werden.
Waldstörungen wie Windwürfe, Insektenausbrüche und Waldbrände nehmen aufgrund des Klimawandels zu. Die Fähigkeit der Wälder, sich an diese Störungen anzupassen, ist von entscheidender Bedeutung für die Verringerung ihrer Anfälligkeit und wird letztlich die Wälder der Zukunft bestimmen. Die Quantifizierung der Anpassungsfähigkeit von Wäldern ist jedoch nach wie vor mit Unsicherheiten behaftet. Da sich die Wälder in Europa an der Schnittstelle zwischen Ökologie und Gesellschaft befinden, wird ihre Anpassungsfähigkeit an Störungen von beiden Bereichen beeinflusst, die jedoch selten gemeinsam betrachtet werden. In diesem Projekt möchte ich die Anpassungsfähigkeit aus einer sozio-ökologischen Perspektive quantifizieren. Konkret möchte ich (i) die gängigsten Anpassungsmaßnahmen und Indikatoren für die sozio-ökologische Anpassungsfähigkeit der Wälder und ihre Auswirkungen auf die Ökosystemleistungen ermitteln (WP1); (ii) die regionalen Muster der Anpassungsfähigkeit von Wäldern aus einer sozio-ökologischen Perspektive verstehen und bewerten (WP2); und (iii) die Anpassungsfähigkeit der Wälder auf kontinentaler Ebene operationalisieren und kartieren (WP3). Mein Projekt ist eine multiskalige Studie, die sich auf zwei Skalen konzentriert: die regionale Skala, um die Mechanismen hinter der Anpassungsfähigkeit zu verstehen (WP2), und die kontinentale Skala, um die Gebiete mit der geringsten und höchsten Anpassungsfähigkeit zu identifizieren, um die Forstpolitik und -verwaltung in Europa zu unterstützen (WP3). Zu diesem Zweck werde ich eine Literaturrecherche durchführen, um die kritischen Indikatoren für die Anpassungsfähigkeit zu ermitteln, wie z. B. den Artenpool, der für künftige Bedingungen zur Verfügung steht, oder das Wissen und die Technologie zur Anpassung. Ich werde die Bedeutung dieser Indikatoren durch die Befragung von Experten und mit Hilfe eines Random-Forest-Modells bestimmen. Anschließend werde ich verschiedene ökologische und sozioökonomische Daten sammeln und harmonisieren, um einen zusammengesetzten Indikator für die Anpassungsfähigkeit zu erhalten, der auch die durch Fragebögen von Interessengruppen gewonnenen sozialen Wahrnehmungen einschließt. Dieses Projekt basiert auf meinen früheren und laufenden Forschungen auf dem Weg zu einer unabhängigen Karriere, erweitert meine Arbeit zur Anfälligkeit sozio-ökologischer Systeme aus einer innovativen Perspektive und wird von meiner Erfahrung mit Stakeholder-Studien und bereits verfügbaren sowie vorbereiteten Daten profitieren. Die Bewertung der Anpassungsfähigkeit aus einer sozio-ökologischen Perspektive wird bei der Entwicklung von Anpassungsstrategien helfen, um die zukünftige Zunahme von Waldstörungen zu bewältigen.
Borealen Wälder speichern fast ein Drittel des weltweiten terrestrischen Kohlenstoffs in Biomasse und Böden. Die Stabilität dieser Kohlenstoffvorräte ist in der jüngsten Zeit intensiv diskutiert worden, denn es wird erwartet, dass Waldstörungen wie etwa Insektenausbrüche, Stürme oder Brände im Klimawandel zunehmen werden. Während für die nordamerikanischen und europäischen borealen Wälder eine solide Wissensbasis über sich verändernde Waldstörungen existiert, gibt es für die russischen borealen Wälder nur wenige Fallstudien. Diese wenigen Fallstudien decken jedoch nur einen sehr kleinen Teil der riesigen Ausdehnung des russischen borealen Waldes ab, was wiederum das Kohlenstoffbudget des russischen borealen Waldes höchst unsicher macht. Im Rahmen des BOFOR-Projekts schlagen wir daher vor, diese Wissenslücke zu schließen, indem wir unser Verständnis der sich veränderte Waldstörungen und deren Einfluss auf den Kohlenstoffhaushalt des russischen borealen Waldes verbessern. Das Projekt verfolgt dabei die folgenden sechs Ziele: (1) Entwicklung eines neuen räumlich expliziten Datensatzes für Waldstörungen für den gesamten russischen borealen Wald unter Verwendung von Erdbeobachtungsdaten. (2) Die Zuordnung von Waldstörungen zu ihren kausalen Verursachern wie Feuer, Wind, Insektenbefall und Holzernte. (3) Quantifizierung der Sensitivität von Störungen in borealen Wäldern gegenüber zunehmenden Klimaextremen im Zuge des Klimawandels. (4) Quantifizierung der Erholungsfunktion nach Störung, mit besonderem Blick auf die Biomasse. (5) Quantifizierung der Sensitivität der Erholungsfunktion gegenüber biotischen, bodenkundlichen und klimatischen Faktoren. (6) Erstellung eines vollständigen Kohlenstoffbudgets für den borealen Wald, einschließlich Störungen und Erholung. Das von uns vorgeschlagene Projekt wird eine wichtige Wissenslücke im globalen Kohlenstoffkreislauf schließen und damit unser Verständnis des Klimaschutzpotenzials der Wälder weltweit erheblich verbessern.
Der Abbau von Totholz stellt einen wichtigen Prozess im globalen Kohlenstoffkreislauf der Wälder dar. Die biotischen Hauptagenten des Holzabbaus sind Mikroorganismen und Insekten, aber während Insekten in den Tropen den Holzabbau beschleunigen, wirken sie in der gemäßigten und borealen Zone neutral oder sogar negativ auf den Holzabbau. Insekten interagieren eng mit holzzersetzenden Mikroorganismen, einschließlich symbiotischer Assoziationen, Facilitation und Konkurrenz. Es ist jedoch unklar, wie sich die Auswirkungen von Insekten auf mikrobielle Gemeinschaften entlang globaler Klimagradienten verändern. Während lokale Feldstudien und Laborexperimente gezeigt haben, dass Insekten-Mikroorganismen-Interaktionen den Holzabbau sowohl beschleunigen als auch verlangsamen können, wurde bisher nicht untersucht, ob dieser Mechanismus erklärt, warum sich die Auswirkungen von Insekten auf den Abbau so stark von tropischen zu borealen Wäldern ändern. In dem vorgeschlagenen Projekt werden wir die erste globale Studie zu Insekten-Pilz-Interaktionen in Totholz durchführen, indem wir Holzproben aus einem globalen Experiment verwenden, das Behandlungen umfasste, die entweder Insekten Zugang gewährten oder Insekten ausschlossen (Seibold et al. 2021, Nature). Die Holzproben wurden bereits gesammelt und nun sollen die Pilz- und Bakteriengemeinschaften durch DNA-Sequenzierung bestimmt werden, um die Effekte der Insekten zu untersuchen. Dieser Ansatz ermöglicht es zu untersuchen, wie globale Klimagradienten die Interaktionen zwischen Insekten und holzzersetzende Pilzen und Bakterien beeinflussen. Dies wird zu einem besseren Verständnis darüber beitragen, wie Insekten die mikrobielle Biodiversität beeinflussen und wie sich diese Effekte auf den Holzabbau übertragen. Wir werden fünf Hypothesen testen bezüglich der Effekte von Insekten auf Mikroorganismengemeinschaften in Relation zu globalen Klimagradienten. Dabei werden wir Diversität auf verschiedenen Ebenen (alpha- und beta-Diversität), sowie Maße für Spezialisierung basierend auf Netzwerkanalysen und phylogenetische Diversität betrachten.Angesichts des globalen Klimawandels und des anhaltenden Verlusts an Biodiversität, einschließlich unter den Waldinsekten, ist ein besseres Verständnis der Effekte des Klimas auf die komplexen Beziehungen zwischen holzbewohnenden Insekten und Mikroorganismen erforderlich, um die Zukunft der globalen Kohlenstoffsenke im Wald vorherzusagen. Wir sind zuversichtlich, dass das vorgeschlagene Projekt ein wichtiger Schritt ist, um diese Wissenslücke zu schließen und damit nicht nur für die Wissenschaft, sondern auch für die Umwelt- und CO2-Politik von großer Bedeutung sein wird.
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|---|---|
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| Förderprogramm | 161 |
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