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.
*Der Gesundheitszustand der Bäume im Schweizer Wald wird seit 1985 mit der Sanasilva-Inventur repräsentativ erfasst. Die wichtigsten Merkmale sind die Kronenverlichtung und die Sterberate. Das systematische Probeflächen-Netz der Inventur ist im Laufe der Zeit ausgedünnt worden. In der Periode von 1985 bis 1992 wurden rund 8000 Bäume auf 700 Flächen im 4x4 km-Netz aufgenommen, 1993, 1994 und 1997 rund 4000 Bäume im 8x8 km-Netz und in den Jahren 1995, 1996 und 1998 bis 2002 rund 1100 Bäume im 16x16 km-Netz . Aufnahmemethode Alle drei Jahre (1997, 2000) wird die Sanasilva-Inventur auf dem 8x8-km Netz (ca. 170 Probeflächen ) durchgeführt. In den Jahren dazwischen findet die Inventur auf einem reduzierten 16x16-km Netz (49 Probeflächen) statt. Jede Fläche besteht aus zwei konzentrischen Kreisen. Der äussere Kreis hat ein Radius von 12.62 m (500 m2) und der innere ein Radius von 7.98 m (200 m2). Auf dem inneren Kreis werden alle Bäume mit einem Mindestdurchmesser in Brusthöhe von 12 cm und auf dem äusseren Kreis mit einem Mindestdurchmesser in Brusthöhe von 36 cm aufgenommen. In Nordrichtung wird zusätzlich in 30 m Entfernung eine identische Satellitenprobenfläche eingerichtet. Die Aufnahme findet in Juli und August statt. Eine Aufnahmegruppe besteht aus zwei Personen, von denen eine die Daten erhebt, und die andere die Daten eintippt. Die Daten werden mit dem Feldkomputer Paravant und der Software Tally erfasst. Die Aufgabenteilung wechselt zwischen Probeflächen. Auf dem 8x8-km Netz werden zusätzlich 10 Prozent der Flächen von einer unabhängigen zweiten Aufnahmegruppe zu Kontrollzwecken aufgenommen. Hauptmerkmale der Sanasilva-Inventur: Die Sanasilva-Inventur erfasst vor allem folgende Indikatoren des Baumzustandes: Die Kronenverlichtung wird beschrieben durch den Prozentanteil der Verlichtung einer Krone im Vergleich zu einem Baum gleichen Alters mit maximaler Belaubung/Benadelung an diesem Standort, den Anteil dieser Verlichtung, der nicht durch bekannte Ursachen erklärt werden kann, den Ort der Verlichtung, den Anteil und den Ort von unbelaubten/unbenadelten Ästen und Zweigen. Die Kronenverfärbung wird durch die Abweichung der mittleren Farbe (aufgenommen als Farbton, Reinheit und Helligkeit nach den Munsell Colour Charts) eines Baumes zu der für diese Baumart typischen Normalfarbe (Referenzfarbe) und durch das Vorhandensein, das Ausmass und den Ort der von der Referenzfarbe abweichenden Farben beschrieben. Der Zuwachs eines Baumes wird durch die zeitliche Veränderung der aufgenommen Baumgrössen beschrieben (Brusthöhendurchmesser, Höhe des Baumes, Kronenlänge und Kronenbreite). Weitere Merkmale sind die erkannten Ursachen der Kronenverlichtung, die Kronenkonkurrenz und das Vorkommen von Epiphyten, Mistel und Ranken in der Baumkrone.
Zielsetzung: Die letzten Jahre haben gezeigt, dass wir lernen müssen, Wasser nachhaltiger zu managen und mehr Wasser in der Landschaft zu halten. Vermehrt treten Extremwetterereignisse auf, etwa lange Trockenperioden einerseits sowie Starkniederschläge und Überschwemmungen andererseits. Das sich ändernde Klima führt uns vor Augen, dass Wasser in der Landschaft ein Schlüsselfaktor für die landwirtschaftliche Produktion und den Erhalt von Ökosystemen ist. Herkömmliche Methoden der landwirtschaftlichen Bewässerung kommen allein wegen der Wasserverfügbarkeit an ihre Grenzen. Daher müssen neben technischen (z. B. Zwischenspeicher) auch natürliche Maßnahmen zum Wasserrückhalt umgesetzt werden. Die traditionellen Techniken der Wiesenbewässerungen sind hervorragend dafür geeignet. Durch verzweigte, dem Gelände angepasste Grabensysteme wird Wasser aus einem Fluss über Bewässerungsgräben in die Wiesenfläche geleitet. Unterschiedliche Bewässerungssysteme fluten oder überrieseln die Wiesen durch gezieltes Stauen des Wassers. Ein Teil des Wassers wird anschließend wieder in den Fluss zurückgeleitet. Die Vorteile des Wiesenbewässerung sind mannigfaltig: Sie steigert den Ertrag, trägt zur Bodenbildung bei, bindet Kohlenstoff effektiver als trockene Böden, bietet Lebensraum für feuchteliebende Tier- und Pflanzenarten, puffert Hochwasser- und Starkregenereignisse ab, fördert die Grundwasserneubildung und stellt kühlende Frischluftschneisen für angrenzende Wohngebiete dar. Übergeordnetes Projektziel ist es, die Techniken der fast in Vergessenheit geratenen Bewirtschaftungsform der traditionellen Wiesenbewässerung zu nutzen, um mehr Wasser länger in der Landschaft zu halten. Die Vernetzung des vorhandenen Wissens zu traditioneller Bewässerung und weiteren Methoden des natürlichen Wasserrückhalts sollen neue Anstöße und Lösungsansätze für aktuelle Herausforderungen in unseren Landschaften geben. Darüber hinaus werden bestehende und neue Initiativen zu Fördermöglichkeiten und Projektentwicklung beraten und mit relevanten Kontaktpersonen und Institutionen vernetzt, um neue Projekte zur Verbesserung des natürlichen Wasserrückhalts zu initiieren.
Nadelhölzer sind gegenüber Laubhölzern vielfach schwerer zu bestimmen, da ihr Zellgefüge insgesamt sehr einheitlich aufgebaut ist, und somit relativ wenig differenzierende mikroanatomische Merkmale zur Verfügung stehen. Nach wie vor basiert die Standardliteratur im Wesentlichen auf den frühen Arbeiten von PHILLIPS aus den Jahren 1941 und 1948. Selbst die zur Zeit von einem Komitee der International Association of Wood Anatomists (IAWA) erstellte Annotated List of Features for Softwood Identifikacion basiert ebenfalls weitgehend auf dem bisherigen Kenntnisstand von PHILLIPS. Grund hierfür ist, dass eine systematische Untersuchung der Hölzer der Klasse der Pinatae (Echte Koniferen) bislang fehlt. Entsprechend sind die Möglichkeiten der Differenzierung der Nadelhölzer bei weitem nicht ausgeschöpft. Erstens sind verschiedene Familien entweder überhaupt nicht systematisch untersucht worden oder aber nur unzureichend in ihren holzanatomischen Merkmalen bekannt. Zweitens ist eine Reihe der PHILLIPS'schen Merkmale nur beschränkt anwendbar, da ihre Variabilität teilweise unberücksichtigt ist. Drittens lassen sich neben den bekannten 28 mikroanatomischen Merkmalen zahlreiche weitere Merkmale definieren. Für ihre entweder allgemeingültige oder lediglich beschränkte Anwendbarkeit ist jedoch Voraussetzung, dass ihre Signifikanz als tatsächlich differenzierend systematisch an allen Nadelhölzern untersucht wird. Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, die gesamte Klasse der Pinatae, die nach KUBITZKY (1990) 9 Familien mit 68 Gattungen und ca. 580 Arten umfasst, systematisch holzanatomisch zu untersuchen sowie computergestützte Bestimmungsschlüssel zu erarbeiten.
Pruefung der Anbaueignung von Pflanzenarten mit hoher Biomasseproduktion, z.B. Amarant, Chinaschilf
In Zuckerrüben (Beta vulgaris subsp. vulgaris) wird die viröse Vergilbung durch einen Komplex verschiedener von Blattläusen übertragener Virusarten verursacht, wobei Myzus persicae der wichtigste Vektor ist. In Europa sind das Beet yellows virus (BYV), das beet mild yellowing virus (BMYV), das beet chlorosis virus (BChV) und das beet mosaic virus (BtMV) die Hauptverursacher und beeinträchtigen nachweislich den Zuckerrübenanbau nicht nur bei Einzel-, sondern auch bei Co- und Multiinfektion. Es ist bekannt, dass koinfizierende Viren bei vielen Pflanzenarten die Replikation, die Gewebeausbreitung, die Vektorübertragungsrate und andere Fitnesskomponenten von mindestens einem der beteiligten Viren verbessern und virale Eigenschaften wie Wirtsspektrum, Zelltropismus und Vektorpräferenz beeinflussen. Darüber hinaus ist die Mehrfachinfektion von eng verwandten Viren der Ausgangspunkt für die RNA-Rekombination, die zur Bildung neuer, oft virulenterer Stämme oder Virusarten führt. Da eine natürliche Multivirus-Resistenz im Beta-Genpool nicht zu erwarten ist und die konventionelle Virusbekämpfung durch Reduzierung der Vektorpopulationen mittels neonikotinoider Insektizidbehandlung verboten wurde, sind alternative Lösungen zur Bekämpfung der Krankheit dringend erforderlich. Vor diesem Hintergrund zielt unser Projekt darauf ab, die viralen Interaktionen während der Wirtskolonisierung sowie die Vektorinteraktionen zu verstehen, die durch Mehrfachinfektionen verändert werden und die Auswirkungen auf Pflanzen verstärken bzw. die Übertragung erhöhen könnten. Auf der Ebene Virus-Pflanze wollen wir mutmaßliche synergistische Interaktionen entschlüsseln, durch Transkriptomanlyse beteiligte Pflanzenproteine identifizieren und Stoffwechselwege charakterisieren, die durch die Viren bei Einzel- im Vergleich zu ausgewählten Ko-/Mehrfach-Infektionen manipuliert werden. Auf der Ebene der Beeinflussung von Vektoren durch die Virusinfektion sollen die Auswirkungen auf das Verhalten von Blattläusen sowie die Präferenzen der Virusübertragung bei Koinfektionen identifiziert und quantifiziert werden. Das Hauptergebnis dieses Projekts ist ein besseres Verständnis der engen Wechselwirkungen zwischen den drei Komponenten des Pathosystems (Pflanze-Virus-Vektor) im Rahmen einer Mehrfachinfektion. Letztendlich könnte dieses Projekt potenziell Ziele für künftige sichere und umweltfreundliche Bekämpfungsmaßnahmen aufzeigen.
Globale Erwärmung und veränderte Landnutzung haben in neuerer Zeit bereits zu merklichen Änderungen der alpinen Vegetation geführt. Dem Überdauerungsvermögen alpiner Arten am Wuchsort und ihrer Fähigkeit zur Ausbreitung kommt mit zunehmender Dynamik von Umweltveränderungen eine besondere Bedeutung zu. Notwendige Grundlage von Prognosen zu Vegetationsveränderungen, aber auch von evolutionsbiologischen Modellen, ist die Kenntnis ausbreitungs- und überdauerungsrelevanter Samenmerkmale, die ich für den größten Teil der alpinen und subalpinen Pflanzenarten während meines Aufenthaltes in Basel erstellen konnte. Der Datensatz enthält Angaben über Gewicht, Form, Ausbreitungstyp u.a. Eigenschaften von ca. 540 Arten der Alpen, die z.T. aus eigenen Aufsammlungen, v.a. aber aus dem umfangreichen Samenherbar des Botanischen Institutes stammen. Zusätzlich wurde die Variabilität des Diasporengewichtes (DG) für einige Arten auf der Populationsebene, und in Abhängigkeit von der Meereshöhe gemessen. Eine zentrale Frage war, welche Eigenschaften der adulten Pflanze (Wuchshöhe, Lebensform, Lichtzahl, Feuchtezahl u.a.) mit dem DG korreliert sind, und ob sich das DG alpiner Arten signifikant von dem der Arten tieferer Regionen unterscheiden. Ein phylogenetisch balancierter Vergleichs-Datensatz, der die DG s und Eigenschaften von Arten tieferer Regionen umfasst, steht kurz vor der Vollendung. Erste vergleichende Analysen innerhalb zweier artenreicher Pflanzenfamilien zeigten ein signifikant höheres Diasporengewicht der alpinen Arten. Eine signifikante Veränderung des DG s mit der Höhe konnte anhand der Untersuchung von ca. 50 Populationen von Carex flacca nicht gefunden werden. Keimungsökologische Studien zu zwei alpinen Carex-Arten wurden abgeschlossen und ausgewertet. Beide Arten haben die Fähigkeit, eine Diasporenbank im Boden aufzubauen, und besitzen Dormanzeigenschaften, die den Keimungszeitpunkt auf eine kurze Periode nach der Schneeschmelze eingrenzen.
Die in den äquatornahen Bereichen der Tropen innerhalb des ganzen Jahres relativ gleichbleibenden Lufttemperaturen veranlassten viele Wissenschaftler dazu, zu glauben, dass die Jahrringforschung in den gesamten Tropen nicht bzw. nur sehr schwer möglich ist. Sie gingen von einem kontinuierlichen Wachstum der Bäume und infolgedessen von einem Nichtvorhandensein von Jahrringen aus. In den letzten Jahren gelang es jedoch verschiedenen Wissenschaftlern die Existenz von Jahrringen und Zuwachszonen anderer Periodizität in tropischen Hölzern nachzuweisen. Somit konnten die bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts erbrachten Ergebnisse früher Pioniere auf dem Gebiet der Jahrringforschung bestätigt werden. Zuwachszonen in tropischen Hölzern entstehen dann, wenn die kambiale Aktivität aufgrund ungünstiger Wuchsbedingungen reduziert wird oder zum erliegen kommt. Als Ursache können hier die Trockenphasen in Gebieten mit Trockenzeiten sowie die submerse Phase in periodisch überschwemmten Gebieten genannt werden. Die Periodizität des Wachstums tropischer Bäume zu erkennen und zu verstehen, ist eine wichtige Voraussetzung für die Beantwortung vieler Fragen zu Zustand und Entwicklung der tropischen Wälder. Nur mit diesem Wissen und durch die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Umwelt und Wachstum können ökologische Fragestellungen angegangen, Fragen bezüglich der nachhaltigen Bewirtschaftung tropischer Waldökosysteme geklärt und auch die gerade in jüngster Zeit an Bedeutung gewinnenden Aspekte der Bedeutung der tropischen Wälder für das globale Klimageschehen ausreichend genau beantwortet werden. Das Institut für Waldwachstum erforscht in Zusammenarbeit mit Partnern an der Universidade Federal de Santa Maria (Brasilien) das Wachstum verschiedener wertvoller heimischer Baumarten aus Rio Grande do Sul (Brasilien). Es werden Ansätze zur nachhaltigen Bewirtschaftung naturnaher Wälder hergeleitet. Das Institut für Waldwachstum hat darüber hinaus das Ziel, für tropische Bäume geeignete Analysemethoden zu schaffen, mit deren Hilfe auch große Stichproben weitestgehend automatisiert analysiert werden können. In diesem Zusammenhang besteht eine enge Kooperation in Forschung und Lehre mit Dr. Martin Worbes, Universität Göttingen.
Durch artenreiches Grasland werden vielfältige Ökosystemleistungen (ÖSL) simultan erbracht. Die Bandbreite der in der intensiven Graslandnutzung für Milchvieh eingesetzten Pflanzenarten beschränkt sich auf einige wenige Vertreter der Gräser und Leguminosen. Viele leguminose und nicht-leguminose dikotyle Pflanzenarten wurden bisher nicht züchterisch bearbeitet, sie werden bislang im Anbau kaum berücksichtigt und offiziell gar nicht empfohlen. Dikotyle Pflanzenarten weisen einen hohen Futterwert auf, sind durch tiefe Wurzeln häufig trockentoleranter als Gräser und enthalten sekundäre Inhaltsstoffe. Diese Eigenschaften sind bei zu erwartender zunehmender Trockenheit (tiefe Wurzel) und zur Reduktion der Methanemission von Wiederkäuern (sekundäre Inhaltsstoffe) entscheidend. Ein zentrales Problem dieser bisher wenig verbreiteten, minoren dikotylen Pflanzenarten ist die unzureichende Kenntnis der agronomischen und qualitativen Eigenschaften sowie die Aussichten für eine weitergehende züchterische Bearbeitung, weil zur intra-spezifischen Variation der ÖSL einzelner Pflanzenarten weitgehend Unklarheit herrscht. Das beantragte Verbundprojekt verfolgt deshalb das Ziel der Etablierung und Nutzung von artenreichem Grünland, um wichtige ÖSL durch verbesserte Zuchtsorten in angepassten neuartigen Mischungen oder durch Streifenanbau simultan zu erbringen. Es werden in einem systematischen Ansatz ausgewählte Arten mit wertvollen Eigenschaften identifiziert und die intra-spezifische Variabilität der Eigenschaften in einem 'pre-breeding' Ansatz ermittelt und beschrieben. Im Besonderen richten sich die ÖSL auf Biodiversität (Blütenangebot), Trockentoleranz (stomatäre Leitfähigkeit), pflanzliche Sekundärmetabolite (PSM wie Tannine), Ausdauer, Winterhärte, Konkurrenzkraft und Etablierungserfolg sowie auf Futterqualität, Ertrag und die biologische Stickstofffixierung. Ein Anbauprotokoll jeder Art wird eigens erstellt.
Das Vorhaben umfasst Untersuchungen der inhibierenden Wirkung von Sonnenstrahlung auf die Photosynthese in tropischen Pflanzen und deren Akklimatisation an ambiente Lichtbedingungen. Die Reaktion des Photosyntheseapparats auf natürlichen 'Lichtstress' in Schatten- und Sonnenblättern wird mittels verschiedener Messparameter analysiert. Insbesondere werden spezifische Filter für ultraviolettes Licht (UV-B und UV-A) angewandt, um die Reaktion der Blätter auf die solare UV-Strahlung zu untersuchen. Im Vordergrund der Messungen steht der CO2-Gaswechsel, da Studien mit artifizellem UV-Licht eine bevorzugte Inhibition der CO2-Assimilation durch UV-B gezeigt haben. Daneben werden Änderungen der Aktivitäten der Photosysteme II und I durch Chlorophyllfluoreszenz- bzw. Absorptionsmessungen erfasst. Die Akklimatisation von Schattenblättern an tägliche Sonnenexposition wird mehrere Wochen lang anhand der Zusammensetzung der Photosynthesepigmente und Anreicherung von UV-absorbierenden Substanzen verfolgt. Modellversuche mit Mutanten von Arabidopsis thaliana sollen klären, ob das im Xanthophyllzyklus gebildete Zeaxanthin und die assoziierte thermische Dissipation von Anregungsenergie zum Schutz des Photosystems I beiträgt. Die Sonnenexpositions-Experimente und physikalischen Messungen werden weitgehend am Smithsonian Tropical Research Institute in Panama in Kooperation mit Dr. K. Winter durchgeführt. Pigmentanalysen und Datenverarbeitung sowie die Untersuchung einer C4-Pflanzenart und der Arabidopsis-Mutanten erfolgen am Institut für Biochemie der Pflanzen in Düsseldorf.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 1976 |
| Europa | 117 |
| Kommune | 20 |
| Land | 209 |
| Wirtschaft | 9 |
| Wissenschaft | 865 |
| Zivilgesellschaft | 57 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 2 |
| Ereignis | 2 |
| Förderprogramm | 1964 |
| Hochwertiger Datensatz | 1 |
| Text | 2 |
| unbekannt | 10 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 3 |
| Offen | 1976 |
| Unbekannt | 2 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 1860 |
| Englisch | 399 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 5 |
| Bild | 1 |
| Datei | 5 |
| Dokument | 3 |
| Keine | 1540 |
| Webdienst | 4 |
| Webseite | 435 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 1526 |
| Lebewesen und Lebensräume | 1981 |
| Luft | 937 |
| Mensch und Umwelt | 1974 |
| Wasser | 894 |
| Weitere | 1952 |