Nitrogen deposition in tropical areas is projected to increase rapidly in the next decades due to increase in N fertilizer use, fossil fuel consumption and biomass burning. As tropical forest ecosystems cover about 17 percent of the land surface and are responsible for about 40 percent of net primary production, even small changes in N (and consequently C) cycling can have global consequences. Until now studies an consequences of enhanced N input in tropical forest ecosystems have been very limited and even very rarely addressed its deleterious effects to the environment. There is undoubtedly a huge discrepancy between the expected increase in N deposition in the tropics and the present knowledge an how tropical forest ecosystems will react to this extra input of reactive N. Our research aims at quantifying the changes in processes of N retention (plant growth, biotic and abiotic N immobilization in the soil) and losses (gaseous N losses, nitrification, denitrification, leaching of different forms of dissolved N). Implementation of policy and management tools, like the international trading of carbon credits under the Kyoto Protocol, need researches that allow us to better understand the consequences of environmental change (N deposition) an forest productivity. Our research will have important implications for predicting future responses of forest C cycle to changes in N deposition, and for the role of N deposition in tropical forests to affect potential feedback mechanisms of CO2 fertilization and climate change.
In komplexen Ökosystemen wie tropischen Regenwäldern bietet die Analyse von Umweltgradienten, insbesondere Höhengradienten, die beste Möglichkeit, Muster und Ursachen der Diversität sehr artenreicher Organismengruppen zu verstehen. Die Nachtfalterfamilie Geometridae hat sich als Modellgruppe unter anderem in Untersuchungen in Ecuador sehr bewährt. Nun soll im Rahmen eines renommierten internationalen Projektes (ALAS) in Costa Rica eine neue Studie durchgeführt werden. Hier besteht die weltweit einmalige Möglichkeit, die Diversität der Geometridae entlang eines mehr als 2600 m umfassenden Höhengradienten zu untersuchen und mit anderen Arthropodengruppen sowie Parametern der Vegetation und des Klimas zu korrelieren. Dabei sollen die für Artenreichtum und Artenturnover verantwortlichen Umweltparameter gefunden werden. Messungen der Körpertemperaturen sollen klären, ob es einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen der niedrigen Flugtemperatur von Geometriden und ihrer Höhenverbreitung gibt. Zuchten und Fraßexperimente werden zusätzlich wichtige Ergebnisse zur Frage der Spezialisierung tropischer herbivorer Insekten erbringen.
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.
Bestimmung der floristischen und morphologischen Struktur, der Produktivitaet, des Wasser- Energie- und Naehrstoffhaushaltes, der Populationsdynamik im natuerlichen, ungestoerten Regenwald und in experimentell modifizierten land- und forstwirtschaftlichen Systemen zur Quantifizierung der Auswirkungen des Eingreifens des Menschen in diese Systeme, dynamische Simulation des biologischen Modells zur Prognose kuenftiger Zustaende und Reaktionen.
Wie neuere Forschungen gezeigt haben, ist der Raum an der Ostkueste des Bundesstaates Quintana Roo/Mexico und das Gebiet westlich des Grenzflusses (Rio Hondo) zu Belize von zwei grundlegenden Problemrahmen bestimmt. 1) Offenbar wird die gegenwaertige Umwelt durch sehr junge geotektonische und geomorphologische Veraenderungen und Prozesse bestimmt, die sich an einer alten geologischen Stoerungslinie orientieren. 2) Der Einfluss des rodenden und siedelnden Menschen ueberpraegt diese natuerliche Grundstruktur wesentlich. Er rodet den tropischen Regenwald und veraendert die Lagunen und kleinen Seen nachhaltig. Das sind sowohl der sich ausweitende Anbau von Zuckerrohr, wie auch die Ejido-Politik der Regierung mit ihren grosszuegigen Ansiedlungen, als auch die ersten Auswirkungen eines (noch) Lokaltourismus in der Naehe der Bundeshauptstadt Chetumal. In diesem Zusammenhang sind Kartierungen der geomorphologischen Verhaeltnisse, der Dokumentation der Konfiguration und Genese der Lagunen und Seen vorgesehen, wie auch die Analyse des juengsten Kulturlandschaftswandels in den Rodungszonen des Rio-Hondo-Gebietes.
Nutzung der Kuestenressourcen in Ecuador: Die Mongrovenwaelder und ihre Beeintraechtigung durch die Garnelenzucht.' 'Arten- und Biotopschutzfunktion linienfoermiger Biotope in den Agrarlandschaft.' 'Graphische Ueberflutungssimulationen unter Einsatz eines digitalen Hoehenmodells.
Im Rahmen eines Kooperationsprojektes mit dem Kölner Zoo und Partnern in Vietnam hat das Projekt das Ziel, die Herpetodiversität in Vietnam zu erfassen und verschiedene Naturschutzprojekte zu realisieren.
Das Projekt untersucht die Struktur und Funktion von Zersetzer-Nahrungsnetzen in tropischen Tiefland-Regenwäldern in der Provinz Jambi (Sumatra, Indonesien). Das Projekt fokussiert auf die Analyse der räumlichen und zeitlichen Variation der Reaktion von Boden-Nahrungsnetzen auf die Umwandlung von Regenwäldern, einschließlich von Flächen unterschiedlicher Priorität für Schutzmaßnahmen, z.B. Flächen mit erhöhtem Grundwasserstand. Kombiniert mit Ergebnissen ähnlicher Studien in anderen Regionen der Welt wird das Projekt allgemeine Muster zur Struktur, zu Steuergrößen und zur Funktion von Bodentiergemeinschaften von Wäldern weltweit aufdecken.
Neben Studien zur Diversität von Gefäßpflanzen in ausgewählten Untersuchungsflächen wurde der Erforschung der endemischen Palmenart Normanbya normanbyi besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Im Mittelpunkt stehen Studien zur Blüten- und Fruchtökologie. Dabei wurde u.a. eine bisher unbeschriebene Gattung der Gallmücken entdeckt. Der interdisziplinäre Forschungsansatz soll wesentliche Erkenntnisse über Tier-Pflanze-Interaktionen in Regenwäldern liefern. Hauptaugenmerk liegt auf der Erfassung der Blüten- und Fruchtphänologie eines tropischen Tieflandregenwaldes in Nordostqueensland. Das Projekt beinhaltet die Erfassung der Phänologie aller Unterwuchsarten, Lianen und Baumarten in einer 1 ha großen Untersuchungsfläche. Weiterführend wird die Blühphänologie einer ausgewählten Palmenart Normanbay normanbyi erfasst und mit Hilfe molekulargenetischer Methoden im Zusammenhang mit der Verwandtschaftsstruktur ausgewählter Populationen betrachtet. Die Feldarbeiten für das 2003 begonnene Projekt wurden im Juli 2005 abgeschlossen.
In diesem Projekt werden wir ein integriertes Modell zu Biodiversität, ökologischen und sozioökonomi-schen Funktionen in sumatrischen Transformationssystemen entwickeln, implementieren und analy-sieren. Dazu soll ein agentenbasiertes Haushaltsmodell mit einem Landnutzungsmodell gekoppelt werden, um 1) Synergien und Trade-offs innerhalb und zwischen Diversität und Funktionen zu untersuchen und 2) von der lokalen Ebene zur Landschaftsebene und höher zu extrapolieren. Das Modell wird in Zusammenarbeit mit einer großen Zahl von Teilprojekten des SFBs entwickelt. Aus dem Modell werden wir Hypothesen für zukünftige ökologisch-ökonomische Forschung ableiten.
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