Sediment erosion and transport is critical to the ecological and commercial health of aquatic habitats from watershed to sea. There is now a consensus that microorganisms inhabiting the system mediate the erosive response of natural sediments ('ecosystem engineers') along with physicochemical properties. The biological mechanism is through secretion of a microbial organic glue (EPS: extracellular polymeric substances) that enhances binding forces between sediment grains to impact sediment stability and post-entrainment flocculation. The proposed work will elucidate the functional capability of heterotrophic bacteria, cyanobacteria and eukaryotic microalgae for mediating freshwater sediments to influence sediment erosion and transport. The potential and relevance of natural biofilms to provide this important 'ecosystem service' will be investigated for different niches in a freshwater habitat. Thereby, variations of the EPS 'quality' and 'quantity' to influence cohesion within sediments and flocs will be related to shifts in biofilm composition, sediment characteristics (e.g. organic background) and varying abiotic conditions (e.g. light, hydrodynamic regime) in the water body. Thus, the proposed interdisciplinary work will contribute to a conceptual understanding of microbial sediment engineering that represents an important ecosystem function in freshwater habitats. The research has wide implications for the water framework directive and sediment management strategies.
Objectives: 1. To test if the concept of novel and hybrid ecosystems forwarded by R. Hobbs and colleagues applies to degraded subtropical grasslands, i.e. if these ecosystems group along axes of deviation in abiotic conditions and biotic composition from reference ecosystems. 2. To investigate the extent to which ecosystem functions in the hybrid and novel ecosystems differ from reference grasslands, and whether these differences are related to deviation from the biodiversity of reference systems. 3. To manipulate degraded grasslands through selected restoration methods to identify transition thresholds and to test if restorability of abiotic conditions and biotic composition corresponds to restorability of ecosystem functions. A large-scale rapid ecosystem assessment will form the analytical basis of the study, followed up by field experiments on seed limitation (i.e. lack of seed bank or dispersal) and site limitation (i.e. lack of safe sites for germination and inadequate conditions for plant establishment). The experiments will be conducted in a factorial design testing for transition thresholds between degradation stages.
Wirbellose Tiere im Boden sind schwer zu identifizieren, dabei stellen Collembola - Springschwänze - keine Ausnahme dar. Folglich ist bisher nur wenig über die grundlegende Ökologie und Naturgeschichte der Collembola bekannt, insbesondere auf der Organisationsebene von Arten und Gemeinschaften. DNA-basierten Identifikation (Barcoding und Metabarcoding) erleichtert die Identifizierung, bringt jedoch einige Schwierigkeiten mit sich: 1) Barcode-Datenbanken für Bodenorganismen sind unvollständig, insbesondere in Deutschland, 2) die Wahl des Barcodes und der PCR Primer beeinflusst die Vergleichbarkeit zwischen Studien und 3) Metabarcoding kann keine Aussage über den Umfang der Biomasse treffen. Wir adressieren diese Problematik zunächst mit der Erstellung einer spezialisierten Datenbank ('Springtail Genome Reference Database', SGRD) mit Fokus auf der Collembola-Fauna von Grasflächen. Diese Datenbank wird nicht nur alle gängigen Barcodes enthalten, sondern zusätzlich umfangreiche neue Genominformationen beinhalten. Des Weiteren implementieren wir eine shotgun-metagenomische Methodik, um die Probleme bezüglich der Primerauswahl und Biomasseschätzung beim Metabarcoding zu umgehen. Wir verwenden dann die SGRD Datenbank und Metagenomik zusammen, um die Strukturen und Funktionen der Collembola-Gemeinschaften auf allen 150 Wiesen der Biodiversitäts-Exploratorien zu bewerten. Im Einzelnen werden wir bewerten 1) wie die Intensität der Bodennutzung die Artenvielfalt, den Reichtum und 2) die Verbreitung von funktionellen Merkmalen ('Traits') beeinflusst, und 3) wie die Collembola-Gemeinschaften mit anderen Organismengruppen, insbesondere mit Pilze und Pflanzen des Graslandökosystems in Verbindung stehen. Diese Arbeit wird eine unschätzbare Ressource für die zukünftige Erforschung der Bodenfauna-Gemeinschaften in Westeuropa darstellen und neue Einblicke in die grundlegende Ökologie einer bisher wenig verstandenen Gruppe ermöglichen.
Die Intensivierung der Landnutzung ist ein wichtiger Faktor für den Verlust der biologischen Vielfalt in terrestrischen Ökosystemen. Studien in Graslandökosystemen haben gezeigt, dass Veränderungen im lokalen Pflanzenreichtum Effekte auf höhere trophische Ebenen, biotische Interaktionen und damit verbundene Ökosystemprozesse haben können. Einer dieser Prozesse, die Prädation auf Pflanzensamen, kann schwerwiegende Auswirkungen auf die Demographie von Pflanzenarten haben und letztlich die Artenvielfalt und die Gemeinschaftsstruktur verändern. Bislang fehlt uns ein klares Verständnis, wie sich Samen-Prädation auf Veränderungen in Grasländern reagieren. Bisher waren die Fortschritte begrenzt durch die Kluft zwischen Biodiversitätsexperimenten einerseits, und reinen Beobachtungsstudien andererseits. Ein neues Grünlandexperiment zielt darauf ab, dies zu überwinden, indem es die Managementintensität einzelner Faktoren der Landnutzung experimentell erhöht oder verringert. Darüber hinaus wird der Reichtum der lokalen Pflanzenarten durch die Zugabe von Saatgut beeinflusst. Das neue Experiment dient damit als wichtige Brücke zwischen Beobachtungs- und experimentellen Grünland-Biodiversitätsstudien. In unserem Projektantrag planen wir auf allen 75 Plots des neuen Experimentes zu arbeiten. Wir werden die Beziehungen zwischen der Pflanzengemeinschaft und den bodenbewohnenden Arthropoden und dem Ökosystemprozess der Samen-Prädation als Reaktion auf Veränderungen der Landnutzungsintensität und der Vegetationsmerkmale untersuchen: (i) Untersuchung der Veränderungen der Vielfalt an Arthropodenarten und funktionellen Gruppen, der Merkmalsvielfalt und der Zusammensetzung der Gemeinschaft in allen drei Exploratorien. Dies ermöglicht es erstmals, die Auswirkungen einzelner Komponenten der Landnutzung, d.h. der Bewirtschaftung durch Mähen und Weiden sowie der Düngung, zu entflechten. (ii) Quantifizierung der Ökosystemprozessrate der Samen-Prädation und des relativen Beitrags der verschiedenen Taxa der Samenprädatoren. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir ein neuartiges Feldexperiment unter realen Bedingungen durchführen, dass in das neue Grünlandexperiment im Hainich-Dün eingebettet ist.(iii) Wir werden die Ernährungspräferenzen von Samenprädatoren qualitativ und quantitativ mit zusätzlichen Messungen erfassen. Wir werden Merkmalseigenschaften der Arten wie Körpergröße und Mandibelbreite mit Hilfe neuartiger HD-Mikroskopiertechniken ermitteln. Messungen der elementaren Zusammensetzung von Konsumenten und ihren Ressourcen werden neue Erkenntnisse über Fraßinteraktionen liefern.Das Projekt wird eng mit anderen Projekten der Biodiversitäts-Exploratorien zusammenarbeiten. Insgesamt kombiniert unser neuartiger Ansatz Manipulationen von Diversität und Messungen einer Prozessrate mit reellen Formen der Landnutzung. Er wird einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Rolle der Pflanzendiversität und der Intensität der Landnutzung für die Samen-Prädation liefern.
Eine große Herausforderung bei der Erforschung der Beziehung zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen besteht darin, diese Beziehung auf die Landschaftsskala zu skalieren und die Rolle von Biodiversität für eine Vielzahl von Ökosystemdienstleistungen zu demonstrieren (Landschaftsmultifunktionalität). In der vorherige Phase der Biodiversitäts-Exploratorien haben wir die Biodiversität und Funktionalität von Graslandökosystemen mit deren Management sowie mit deren Biodiversität und den Eigenschaften der umgebenden Landschaft in Verbindung gebracht. Das gewonnene Wissen wird nun genutzt, um die Ökosystemdienstleistungen von Graslandökosystemen auf die Landschaftsebene hoch zu skalieren. Gleichzeitig sammeln wir im SoCuDES-Projekt sozialwissenschaftliche Daten zur Nachfrage verschiedener Interessensgruppen nach bestimmten Ökosystemdienstleistungen.In BEF-Up2 werden wir den Ansatz von BEF-Up auf Wälder und Ackerflächen ausdehnen, um anschließend ein GIS-basiertes Modell für die Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen (WPs1 & 2) zu erstellen. Ziel ist es, Karten für die Bereitstellung der wichtigsten Ökosystemdienstleistungen für jede der drei Untersuchungsregionen zu erstellen. Diese werden dann mit den SoCuDES-Daten zur Nachfrage nach Ökosystemdienstleistungen kombiniert, um mögliche Maße der Multifunktionalität von Ökosystemdienstleistungen auf Landschaftsebene zu entwickeln. Im GIS-Modell wird es möglich sein, Änderungen der Nachfrage der Interessengruppen, des Landmanagements und der Biodiversität zu simulieren, um besser zu beurteilen, wie sich diese Änderungen auf eine Vielzahl von Ökosystemdienstleistungen auswirken würden (WP3). Die Ergebnisse dieses Projektes tragen maßgeblich zur besseren Erforschung der Beziehung zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen bei, da hier detaillierte Messungen auf den Untersuchungsflächen der Exploratorien mit umfassenden Daten zum sozialökologischen System verknüpft werden. BEF-Up2 ist ein bedeutender Gewinn für die Biodiversitäts-Exploratorien, da es darauf abzielt die bisherigen Ergebnisse der Forschungprojeckt in einen breiteren gesellschaftlichen Kontext zu stellen.
Räumliche Heterogenität in Standorteigenschaften ist ein Hauptfaktor für das Entstehen von Biodiversität, er wurde jedoch in den Biodiversitätsexploratorien kaum untersucht. Wir wollen diese Lücke füllen, indem wir theoretische, experimentelle und beobachtenden Studien integrieren, um die Mechanismen zu untersuchen, durch welche Habitatheterogenität von Landnutzung und Heterogenität durch Landnutzung Artenvielfalt im Grünland beeinflussen. Ein zugrunde liegendes Modell ist, dass Heterogenität sowohl positive als auch negative Effekte hat, bewirkt durch einen immanenten trade-off zwischen dem Heterogenitätsniveau und der effektiven Fläche, welche für Individuen in der Gemeinschaft zur Verfügung steht (AHTO-area-heterogeneity trade-off). In Phase 1 verwenden wir analytische Modelle, um einige simplifizierende Annahmen voriger AHTO-Modelle zu erweitern. Gleichzeitig diente ein einmaliges neues experimentelles System dem Test einiger Grundvorhersagen der Modelle. In Phase 2 erweitern wir unsere Arbeit in 3 Richtungen. 1) Wir skalieren unsere Modelle sowohl hoch (durch Erweitern des lokalen Modells zu einem Meta-Gemeinschaftsmodell) als auch herunter (durch explizite Modellierung von ober- und unterirdischen Konkurrenzeffekten bei individuellen Pflanzen). Die größere Skala wird das Modell an die Struktur der empirischen Arbeiten angleichen, die kleine Skala erfasst die eigentlichen Mechanismen, welche Landnutzung (insbesondere Düngung, Mahd, Beweidung) mit Konkurrenz und Artenvielfalt verbindet. 2) Um die empirisch beobachteten Diversitätsmuster besser zu verstehen, etablieren wir ein neues Experiment, in welchem wir das Wachstum der Zielarten ohne Konkurrenz messen, sowie unter Simulation von Düngung, Mahd und Tritt auf flachen und tiefen Böden. Die Ergebnisse gehen auch als realistischere Parameter in unsere Modelle ein. 3) Wir etablieren ein neues skalenübergreifendes Beobachtungssystem, um Landnutzung, Habitatheterogenität und Diversität zu verknüpfen. Die Untersuchungseinheit entspricht dabei derjenigen in den Experimenten, und das Design umfasst einen sehr großen Bereich von Skalen (vom Zentimeterbereich bis hin zu vielen Hundert Kilometern). Zudem nutzen wir neue Kooperationen in den Exploratorien, insbesondere mit CP3, um mit Fernerkundungsmethoden umfassende Daten zu kleinskaliger Habitatheterogenität und beta-Diversität für alle Grünland-EPs zu generieren. Die skalenübergreifenden theoretischen, experimentellen, beobachtenden und Fernerkundungsmethoden tragen signifikant zum Kausalverständnis darüber bei, wie Landnutzung Biodiversität indirekt, nämlich durch Modifikation von Habitatheterogenität, beeinflusst. Zudem liefern wir Daten für umfassende neue Syntheseprojekte.
Die primären Ziele des geplanten Forschungsprojektes sind:- Einrichtung von vegetations- und bodenkundlichen Dauerbeobachtungsflächen in verschiedenen Graslandökosystemen am Talboden der Enns - Dokumentation der Ausgangssituation im Hinblick auf Boden, Vegetation, Pflanzenartenvielfalt, Ertrag und Futterqualität - Pflanzensoziologische und ökologische Charakterisierung der Vegetation sowie Analyse der Phänophasen, Lebensformen und Lebensstrategien der Flora - Erfassung, Dokumentation, Analyse und Bewertung der Pflanzenartenvielfalt - Beschreibung des Bodens und Analyse der ökologisch relevanten Bodeneigenschaften zur Beurteilung der Standortsansprüche der Vegetation - Erstellung eines Folders, worin die Bedeutung der Landwirtschaft für die Biodiversität, Vegetationstypenvielfalt und Landschaftsästhetik in der Kulturlandschaft dargestellt werden soll.
Die Geschwindigkeit der Streuzersetzung ist abhängig vom Nährstoffgehalt des Bodens und den klimatischen Bedingungen am Standort. Bei einem Temperaturanstieg infolge des weltweiten Klimawandels wird vermutlich auch die Streuzersetzung in terrestrischen Ökosystemen zunehmen. Dies hätte weitreichende Konsequenzen für den Humusgehalt der Böden und den Nährstoffkreislauf im Ökosystem. Bei einem Anstieg der Abbauraten können Kohlenstoff-Senken in Kohlenstoff-Quellen umgewandelt werden. Außerdem sind eine Erhöhung der pflanzenverfügbaren Nährstoffgehalte im Boden und in der Folge eine gesteigerte Primärproduktion im Ökosystem möglich. Auf Grund des hohen Forschungsbedarfs zur dargestellten Thematik hat das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig im Rahmen des EU-Projektes ALTERNET II (Network of excellence) ein Forschungsprojekt mit dem Titel 'Multi-site-experiment II: Variation of litter decomposition across an European gradient' beantragt, welches auch genehmigt wurde. An diesem internationalen Forschungsprojekt nehmen 21 Wissenschaftler aus 13 europäischen Staaten teil. Untersucht werden Wald- und Graslandökosysteme. Das Umweltbundesamt in Wien und der Antragsteller dieser wissenschaftlichen Tätigkeit wurden als österreichische Vertreter eingeladen, an diesem europaweiten Forschungsprojekt teilzunehmen. Das Umweltbundesamt in Wien wird ein Waldökosystem und die HBLFA Raumberg-Gumpenstein ein Graslandökosystem in Bezug auf den Streuabbau untersuchen. Mit diesem internationalen Forschungsprojekt sollen an 21 verschiedenen Standorten in Europa folgende umweltrelevante Fragen beantwortet werden: - Wie verändert sich die Geschwindigkeit der Streuzersetzung in Wald- und Grünlandökosystemen entlang eines Klimagradienten? - Wie verändert sich die Geschwindigkeit der Streuzersetzung in Wald- und Grünlandökosystemen bei erhöhter Temperatur und besserem Ressourcenangebot (Kohlenstoff, Stickstoff) für die Bodenorganismen? usw.
Ziele des FWF Projektes: - kurzfristige Steigerung von Artenreichtum und -häufigkeit von Insekten (v.a. Bestäubern und Raubinekten) auf neu etabliertem Extensivgrünland - neu etabliertes Extensivgrünland dient als Nahrungshabitat und Ausbreitungskorridor für Spezialisten vom Extensivgrünland-Habitaten in die Agrarlandschaft - Einfluss artspezifischer Eigenschaften (in Abhängigkeit von nicht-Acker-Habitaten, Verbreitungskapazität und Nahrungsangebot) auf die Besiedlungsgeschwindigkeit und räumliche Verbreitung - kurzfristig Steigerung der Effektivität von Ökosystemleistungen in Hinblick auf biologische Schädlingsbekämpfung und Bestäubung auf neu etabliertem Extensivgrünland - Verhältnis von biologische Schädlingsbekämpfung und Bestäubung in Relation zu Artenreichtum und der Häufigkeit von Bestäubern und Raubinsekten.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 37 |
| Europa | 1 |
| Wissenschaft | 17 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 37 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 37 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 27 |
| Englisch | 27 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 25 |
| Webseite | 12 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 28 |
| Lebewesen und Lebensräume | 37 |
| Luft | 20 |
| Mensch und Umwelt | 37 |
| Wasser | 22 |
| Weitere | 37 |