Das Projekt beschäftigt sich mit den tropischen Grasländern im Hochland von Sri Lanka oberhalb 1400 m NN, den sogenannten Feuchtpatanas, deren Entstehung bis heute unbekannt und umstritten ist. Zur Klärung der Genese sollen die rezent wirkenden Geofaktoren (vor allem Klima, Boden, Vegetation und Landnutzung) quantifiziert und zu den vormals herrschenden Umweltbedingungen in Beziehung gesetzt werden. Dazu werden Böden und Sedimente paläoökologisch - unter Einsatz von Pollenanalysen und Radiokarbondatierungen - bearbeitet. Außerdem wird Archivmaterial zur historischen Landnutzung (u.a. Berichte britischer Gouverneure im ehemaligen Ceylon) ausgewertet. Untersuchungsschwerpunkt sind die Horton Plains im Südosten des zentralen Hochlands. Diese werden von zwei weiteren Gebieten ergänzt, so daß eine ausreichende horizontale und vertikale Diversifizierung gewährleistet ist. Mit diesem Vorgehen soll eine breite Datenbasis für die Synthese über die mutmaßlich polygenetische Entstehung der Feuchtpatanas sichergestellt werden.
Within the Biodiversity Exploratory Priority Program, Core Project 8 has the mission to deliver high quality base line data on structural and functional diversity of soil microorganisms in relation to land use. Soil microorganisms, defined as having a body size below 50 micro m, encompass millions of species belonging to all regna. Their distribution is extremely dense but heterogeneous among soil microhabitats. Only a small part of them is active at each time point, and they function within complex interaction networks to ensure matter turnover, water cycle, productivity and biodiversity aboveground, but also regulate atmosphere gas composition. Due to advances in molecular biology and bioinformatics within the last decades, soil microbial communities can now be rationally characterized at different scales from the pedon to the region. In this new phase, Core Project 8 will significantly extend its service to the priority program by covering Bacteria and Archaea in addition to the general and arbuscular mycorrhizal soil fungi analyzed in the past. Accordingly, this core project will now be maintained by three PI groups. While a barcode sequencing approach of DNA and cDNA will enable us to characterize diversity of fungi and bacteria in 1.110 plots at both taxonomical and functional levels, metagenomics will provide enlarged functional data and allows us to cover further groups such as Archaea and micro-eukaryotes. By merging the barcode data in cross-kingdom co-occurrence network analyses using commonly improved bioinformatics and advanced statistic tools, we will identify key stone species, which will be functionally characterized based on the obtained metagenomics data. This program will be performed on all 300 experimental plots of the three exploratory regions as well as in all treatments of the new extensive grassland and forest gap experiments. For all these plots, Core Project 8 also has the central mission of extracting and distributing soil nucleic acids (DNA & RNA) for all contributing projects dealing with microorganisms. Further we also provide bioinformatics and specific sequencing support, thus warranting a high quality standard of data, for meta-analyses, and synthesis all over the Biodiversity Exploratories.
Gasaustausch findet in der Atmosphäre primär durch turbulenten und laminaren Fluss statt. Im Boden dagegen spielt advektiver Gastransport eine untergeordnete Rolle, stattdessen dominiert Diffusion die Transportprozesse. Trotz der Unterschiedlichkeit und scheinbaren Unabhängigkeit dieser Prozesse wurde während Freilanduntersuchungen ein Anstieg von Gastransportraten im Boden um mehrere 10 % während Phasen starken Windes beobachtet. Dieser Anstieg ist auf wind-induzierte Druckfluktuationen zurückzuführen, die sich in das luftgefüllte Porensystem des Bodens fortpflanzen und zu einem minimal oszillierenden Luftmassenfluss führen (Pressure-pumping Effekt). Durch den oszillierenden Charakter des Luftmassenflusses ist der direkte Beitrag zum Gastransport sehr gering. Die damit einhergehende Dispersion führt jedoch zu einem Anstieg der effektiven Gastransportrate entgegen des Konzentrationsgradienten. Wird der Pressure-pumping (PP) Effekt bei der Bestimmung von Gasflüssen mit der Gradienten- und Kammermethode nicht berücksichtigt, kann dies zu großen Unsicherheiten in der Bestimmung von Bodengasflüssen führen. Insbesondere für das langfristige Monitoring von treibhausrelevanten Gasflüssen stellen diese Unsicherheiten ein zentrales Problem dar. Wir stellen vier Hypothesen auf:(H1) Der PP-Effekt ist abhängig von Bodeneigenschaften.(H2) Die Ausprägung von Luftdruckfluktuationen ist abhängig von der Rauigkeit verschiedener Landnutzungen (Wald, Grasland, landwirtschaftliche Kulturen, Stadt)(H3) Kammermessungen werden durch Luftdruckfluktuationen beeinflusst.(H4) Der Austausch und Umsatz von Methan in Böden von Mittelgebirgswäldern wird durch den PP-Effekt verstärkt. Die Hypothesen 1, 3 und 4 werden mittels Laboruntersuchungen von Proben verschiedener Böden und Bodenfeuchtebedingungen überprüft. Die Hypothese 2 wird durch Freilandmessungen an verschiedenen Standorten überprüft. Ziele des Vorhabens sind: (Z1) Modelle zu entwickeln, die die Quantifizierung des Einflusses der Bodenstruktur auf den PP-Effekt ermöglichen, (Z2) den Effekt der Oberflächenrauigkeit auf Luftdruckschwankungen zu quantifizieren, (Z3) Schwellenwerte zu definieren, die die Bestimmung von Standorten mit ausgeprägtem PP-Effekt ermöglichen, (Z4) Faktoren für die Berücksichtigung des PP-Effekts für Kammermessungen zu entwickeln, (Z5) Faktoren für die Berücksichtigung des PP-Effekts für die Gradienten Methode zu entwickeln, (Z6) den Einfluss des PP-Effekts auf die Methanaufnahme von Böden in Mittelgebirgswäldern zu bestimmen. Ein besseres Verständnis des bisher nur unzureichend untersuchten PP-Effekts wird wesentlich dazu beitragen, die Verlässlichkeit und Präzision von Messungen von Bodengasflüssen zu steigern, die die Grundlage für weitergehende Forschung darstellen.
Die weltweite Zerstoerung vieler Oekosysteme veranlasst uns, in einer vom Menschen wenig gestoerten Umgebung Grundlegendes ueber die Auswirkung von Lebensraumverkleinerungen auf Tierpopulationen zu untersuchen. Der Regenwald ist ein altes Oekosystem, das in seinem Fortbestand besonders gefaehrdet ist. Zerstueckelung von Lebensraeumen fuehrt zur Verinselung von Populationen. Aus der Inseloekologie wissen wir, dass Waldarten von der Isolierung besonders betroffen sind. In der westafrikanischen Feuchtsavanne bietet die Verteilung der Inselwaelder zusammen mit verbindenden Galeriewaldstrukturen eine besonders geeignete Situation, Populationsbiologie isolierter Waldarten zu studieren. Im Comoe-Nationalpark treffen wir nachweislich auf verstreute Populationen, die nach ihren Anspruechen und ihrer Hauptverbreitung als Regenwaldarten anzusprechen sind.
Mehrere Umweltarchive aus der Serra do Tabuleiro und Serra Geral, gelegen im Biodiversitätzentrum Mata Atlantica im südlichen Brasilien, sollen anhand der Pollen-, Sporen-, Holzkohle- und Sedimentanalyse untersucht, zeitlich datiert, und die ermittelten Daten mit Hilfe multivariater Datenanalysemethoden ausgewertet werden. Diese Studien bilden eine Grundlage zur Entwicklung, zum Verständnis der Stabilität bzw. Dynamik heutiger Ökosysteme einschließlich ihrer Biodiversität und damit auch zum nachhaltigen Schutz und Management der artenreichen Vegetation Südbrasiliens. Für die Serra do Tabuleiro soll u.a. geklärt werden, ob die vorhandenen Grassländer natürlich sind oder vom Menschen verursacht wurden und ob die isolierten Vorkommen von Araukarienwäldern aus einem eiszeitlichen Refugium in diesem Küstengebirge stammen. Für die Serra Geral soll zusätzlich die Entstehung und Dynamik der scharfen Grenze zwischen Wald und Grasland untersucht werden. Die Rolle von Bränden und Klimaveränderungen und deren Einfluss auf die Vegetation soll in beiden Gebieten bearbeitet werden. Eingebunden sind die paläoökologischen Untersuchungen in zwei internationale Forschungsprojekte.
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.
Feedlots sind v.a. in Nordamerika verbreitete Tierproduktionsbetriebe mit intensivster Freilandhaltung. Es wird vermutet, dass Feedlots Brennpunkte einer Umweltbelastung mit pharmazeutischen Antibiotika sind, da große Tierbestände gehalten werden, die regelmäßig Antibiotika erhalten. Es wurden Bodenproben von einer Grasland-Kontrolle sowie Boden- und Tierdung-Proben von Bodenprofilen eines gewerblichen und eines experimentellen Feedlots entnommen und analysiert. Rückstände der üblicherweise verwendeten Antibiotika Sulfamethazin, Chlortetracyclin und Tylosin wurden mit unterschiedlichen Konzentrationen in Dung, Boden und Wasser gefunden. Die Ergebnisse weisen auf eine nicht unerhebliche Persistenz, Tiefenverlagerung und insbesondere Oberflächenabfluss der Antibiotika Sulfamethazin und Chlortetracyclin hin.
Zur Vorbereitung der Unterschutzstellung von Flaechen im Kerngebiet des Grossschutzgebietes 'Orchideenregion Jena' wird das zoologische und botanische Biotop- und Artenpotential von Teilflaechen erfasst und Managementmassnahmen vorgeschlagen.
Die Lebensdauer ist ein wichtiges demographisches Merkmal für die Lebensgeschichte von Pflanzenarten und ihre Reaktion auf Veränderungen in der Umwelt. Daten zur Lebensdauer der Individuen (oder Rameten) von Pflanzenarten und insbesondere ihrer Variation in Abhängigkeit von der Landnutzung oder zwischen geographischen Regionen sind für die meisten verbreiteten Graslandarten nicht verfügbar. Auch anatomische Eigenschaften des Stängels, die Funktionen bei Transport, Speicherung und für die mechanische Stabilität erfüllen, wurden bisher in ökologischen Untersuchungen von krautigen Arten kaum betrachtet. Daher ist nicht bekannt wie variabel diese Merkmale in Abhängigkeit von Umweltbedingungen sind. Das Projekt hat zum Ziel diese offenen Fragen anzugehen, indem für ausdauernde zweikeimblättrige Arten in den Grasländern der Biodiversitätsexploratorien Jahrringanalysen zur Altersbestimmung durchgeführt und anatomische Merkmale des Stängels gemessen werden. Die folgenden Ziele werden verfolgt: (1) Es wird das durchschnittliche Alter der häufigen ausdauernden zweikeimblättrigen krautigen Arten in den 150 experimentellen Plots der Exploratorien bestimmt und geprüft, welche Zusammenhänge zur Landnutzung und Diversität der Grasländer bestehen oder es Unterschiede zwischen Regionen mit unterschiedlichen Umweltbedingungen gibt. (2) Das Alterspektrum und die Verteilung von Altersklassen wird in den Populationen von vier häufigen krautigen Arten untersucht um zu testen, ob die Zusammenhänge zwischen Altersstruktur und der Größe und zeitlichen Stabilität von Populationen in Abhängigkeit von Landnutzung, Diversität und zwischen Regionen variieren. (3) Jahrringbreiten und anatomische Merkmale des Stängels werden in allen Proben vermessen und untersucht, welche Zusammenhänge zum Alter der Individuen (Rameten), zur Landnutzung und Diversität der Grasländer bestehen oder wie sie sich zwischen den Regionen unterscheiden. (4) Basierend auf den Daten aller untersuchter Pflanzenarten wird getestet, ob Lebensdauer und anatomische Merkmale des Stängels von der Phylogenie der Arten abhängen und welche Beziehungen zu anderen funktionellen Merkmalen bestehen. Dieses Projekt wird zum ersten Mal für eine große Zahl von ausdauernden zweikeimblättrigen krautigen Pflanzenarten die Lebensdauer und anatomische Merkmale des Stängels untersuchen und prüfen wie variabel diese Merkmale in Grasländern unterschiedlicher Landnutzung, Diversität und in verschiedenen geographischen Regionen sind. Damit werden merkmalsbasierte ökologische Untersuchungen um eine demographische Perspektive erweitert und eine wichtige Grundlage zum besseren Verständnis der Langlebigkeit von Pflanzenpopulationen und der zeitlichen Stabilität von Pflanzengemeinschaften geschaffen.
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| Bund | 188 |
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