Wood samples from Douglas fir trees were taken using an increment borer. From each tree two opposing increment cores were taken at breast height. The sampled trees stood in an area of ~50x50 meters. Total ring width was measured and digitized. The resulting two radii measurements of each tree were visually synchronized and averaged to form a tree-ring series. Additionally, metadata were collected such as tree height, circumference and provenance (coastal, interior). The tree-ring data were used to investigate the resilience, resistance and recovery of the Douglas fir trees to severe drought events and to perform climate sensitivity analysis. This tree-ring dataset was part of a sampling campaign to assess the growth potential of Douglas fir trees until the year 2100. Annual tree growth variability until 2100 was modeled for Germany (including the river basins draining to Germany) with a spatial resolution of 12x12 km using regional climate projections ensemble.
Fließgewässer- und Auenökosysteme zählen weltweit zu den am stärksten degradierten Lebensräumen, die unter einer Vielzahl anthropogener Belastungen wie Landwirtschaft, Urbanisierung und Entwaldung leiden. Diese Faktoren bewirken einen rapiden Rückgang der Biodiversität und der ökologischen Integrität. Angesichts der Tatsache, dass globale Schutz- und Wiederherstellungsbemühungen oft unzureichend sind - vor allem aufgrund der Beschränkung auf einzelne Ökosysteme und der begrenzten Reichweite der Initiativen - zielt dieses Projekt darauf ab, auf interkontinentaler Ebene die Zusammenhänge zwischen aquatischen und terrestrischen Ökosystemen zu erforschen und Ansätze für deren Schutz und Renaturierung zu entwickeln. Die Forschung beginnt mit einer Synthese des vorhandenen Wissens über die Renaturierung von Flüssen und Auen, um zu untersuchen, inwiefern aktuelle Projekte aquatisch-terrestrische Verbindungen berücksichtigen. Diese grundlegende Analyse ebnet den Weg für weiterführende empirische Untersuchungen. Anschließend wird die Untersuchung der gegenseitigen Vorteile der Wiederherstellungsbemühungen durch die Analyse der Beziehungen zwischen Gemeinschaften aquatischer Makroinvertebraten und terrestrischen Vogelpopulationen fortgesetzt. Dies wird tiefe Einblicke in die Gesamtintegrität der Ökosysteme und die Wechselwirkungen zwischen Auen- und Wasserhabitaten liefern. Um den Erfolg verschiedener Restaurierungsszenarien vorherzusagen und zu simulieren, werden in diesem Projekt fortschrittliche Techniken des Bayesian Structural Equation Modeling und hochauflösende globale Datensätze genutzt. Diese Modellierung wird die Auswirkungen von Veränderungen im Flussmanagement auf sowohl aquatische als auch angrenzende terrestrische Lebensräume analysieren. Die erwarteten Ergebnisse sollen die Umweltpolitik und Erhaltungsstrategien unterstützen sowie die Implementierung wichtiger internationaler Umweltrahmen fördern. Die gewonnenen Erkenntnisse werden eine wesentliche Grundlage für die Entwicklung von Strategien zur Ökosystemrestaurierung bieten, die direkt zur Verbesserung der globalen Biodiversität und ökologischen Resilienz beitragen. Diese Ergebnisse werden zukünftige Restaurierungsbemühungen leiten, um sicherzustellen, dass die Bedürfnisse sowohl aquatischer als auch terrestrischer Umgebungen effektiv adressiert werden.
Institutionen strukturieren die Beziehungen von Menschen untereinander, zur Natur und sogenannten Nature's Contribution to People (NCP). Sie beeinflussen unsere Einstellungen und ermöglichen Transformationen, was sie zu Elementen von Orientierungs - und Transformationswissen macht. Die Arbeit nutzt Erkenntnisse in Kili-SES-1 zu Interessengruppen, Institutionen und Akteuren in Bezug zu Land-, Wald- und Wassernutzung sowie den Mehrebenentreibern, die NCP und institutionellen Wandel prägen. Das Forschungsprogramm ist durch Erkenntnisse über sozial-ökologische Herausforderungen motiviert, die sich auf Arten von Forst- und Landwirtschaft beziehen sowie auf Institutionen (z.B. Kihamba-Institution, welche Vererbung von Landnutzungsrechten regelt, Regeln der Landnutzung im Umfeld des Nationalparks und der Wasserläufe), Machtausübung ausgehend von mehreren Ebenen, exogene Faktoren wie den demografischen und klimatischen Wandel und das tele-coupling von Arenen. Das Projekt ist in drei Arbeitspakete aufgeteilt und mit der Forschung zu Wassergovernance abgestimmt. Man wird landwirtschaftliche Betriebe in drei Fallstudiengebieten, ihre Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit sowie deren Determinanten im Rahmen einer Haushaltsbefragung bewerten. Für Betriebstypen, die Teil bestimmter Nahrungsmittelsysteme und Waldschutzinitiativen sind, werden mit Interessenvertreter*innen, Expert*innen und Fokusgruppen sogenannte Causal Loop Diagrams entwickelt. Es werden die Dimensionen der Mehrebenen- und gekoppelten (tele-coupled) Governance und Institutionen, die die Resilienz und Nachhaltigkeit von NCPs prägen, identifiziert. Das Projekt nutzt den konzeptionellen Rahmen Networks of Adjacent Action Situations in Kombination mit miteinander verbundenen (hybriden) Koordinationsmodi. Governance und Institutionen sind Querschnittsthemen in Kili-SES-2. Mit SP1 arbeitet es an wasserbezogenen NCP und mit SPs 2 und 6 an biodiversitäts- und forstwirtschaftsbezogenen NCPs. Die Nachhaltigkeitsbewertung stützt sich auf das Wissen aller SPs. Die Arbeit zu Institutionen wird das Verständnis lokaler land- und forstwirtschaftlicher Einstellungen und Initiativen, die in den SPs 3 und 4 untersucht werden, einbetten. SP5 wird die Rolle von Institutionen als Hebelpunkten für Transformation in die SP7-Synthese einbringen. Das Verständnis der Rolle von Institutionen für NCPs als Grundlage für eine Nachhaltigkeitstransformation ist nach wie vor begrenzt. Ein Grund dafür ist die Lücke zwischen System- und Institutionenanalyse. Darüber hinaus verhindern häufig zu komplexe Beschreibungen von Sozial-Ökologischen Systemen die Identifikation der Konfigurationen (d.h. Hybriden) von Institutionen und Governance, die für die Nachhaltigkeitstransformation verantwortlich sind. SP5 trägt zur Schließung dieser Forschungslücken, welche auch in der IPBES-Forschung vorherrschen, bei.
Unser Wissen zur Ökologie und Bedeutung von Mikroorganismen in Böden ist umfassend. Dies gilt im Gegensatz dazu nicht für die Ökologie der Viren. Erkenntnisse dazu hinken dem Kenntnisstand aus aquatischen Lebensräumen weit hinterher. Böden beherbergen eine große Anzahl an Viren und das Viren - Wirt Verhältnis liegt meist deutlich über jenem in aquatischen Systemen. Unterschiede in den Virenpopulationen können teilweise auf unterschiedliche Bodencharakteristika (pH, Wassergehalt, Anteil an organischem Material) erklärt werden. Dies lässt den Schluss zu, dass Unterschiede in der Landnutzung entsprechend die Virenabundanz als auch Viren - Wirt Interaktionen beeinflussen. In Böden tragen bis zu 68% aller Bakterien induzierbare Prophagen, ein Hinweis darauf, dass die Heterogenität im Boden und die ungleiche Verteilung der Mikroorganismen eine lysogene Vermehrung von Viren selektiert. Dies hat zur Folge, dass der Austausch von genetischer Information zwischen Virus und Wirt vorwiegend durch Transduktion stattfindet. Bis dato analysierte Virenmetagenome aus dem Boden bestanden bis zu 50% aus transduzierten Genen prokaryotischen Ursprungs. Obwohl davon ausgegangen werden kann, dass Viren im Boden, wie für aquatische Lebensräume gezeigt, einen signifikanten Einfluss auf die räumliche und zeitliche Dynamik ihrer Wirte (Killing the Winner Hypothese) und deren kontinuierliche Anpassung (Red Queen Hypothese), wichtige Ökosystemfunktionen und biogeochemische Prozesse haben, kennen wir die Art und Häufigkeit der Interaktionen nicht und empirische Daten fehlen. Wir postulieren, dass Transduktion eine wichtige Rolle für die Resilienz von Böden unter intensiver Landnutzung spielt, da in diesen Böden i) die mikrobielle Diversität vergleichsweise niedrig ist, was zu einer erhöhten Sensitivität gegenüber Veränderungen in den Umweltbedingungen führt. Andererseits, ii) hat die durch Düngung erhöhte spezifische Aktivität von Mikroorganismen eine erhöhte Transduktionsrate zur Folge, da Viren für ihre Vervielfältigung auf metabolisch aktive Wirte angewiesen sind. Um unsere Hypothese zu überprüfen, werden wir an 150 Standorten der Biodiversitäts-Exploratorien und im Detail an einer Auswahl an Grünlandstandorten mit unterschiedlicher Intensität der Bewirtschaftung Untersuchungen durchführen. Analysiert wird die Beziehung zwischen Virenabundanzen und VBRs mit der Bewirtschaftung, der Vegetationsperiode und den vorherrschenden Umweltbedingungen. Zusätzlich untersuchen wir mit Hilfe moderner molekularer Methoden die Zusammensetzung der Virengemeinschaften und ihre Diversität, sowie viren-assoziierte Funktionen prokaryotischen Ursprungs. Experimente zu Virus-Wirt Interaktionen und die Analyse von CRISPR like structures in den prokaryotischen Wirten werden Erkenntnisse zu der Ökologie bakterieller Gemeinschaften liefern. Nicht zuletzt werden wir Viren von abundanten Bodenbakterien (z.B. Pseudomonaden) für vergleichende Genomanalysen und Kreuzinfektionsversuche isolieren.