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Auswirkungen invasiver Arten auf funktionelle Diversität und Ökosystemfunktionen

Es ist postuliert worden, dass invasive Pflanzenarten, die sowohl die Struktur als auch die Funktionen von Ökosystemen beeinflussen, besonders erfolgreich sind und einen großen Einfluss auf die Zusammensetzung von Lebensgemeinschaften und damit auf die Biodiversität ausüben. Es gibt jedoch bislang nicht viele empirische Untersuchungen, die sich umfassend mit dieser Thematik befassen. Daher soll im Rahmen dieses Projektes am Beispiel der Staudenlupine (Lupinus polyphyllus) der Einfluss dieser erfolgreichen invasiven Art auf die funktionelle Diversität von Pflanzen in Bergwiesensytemen in der Rhön untersucht werden.

Grundwasserabhängige Landökosysteme

Die vorliegenden grundwasserabhängigen Landökosysteme sind für den 3. Bewirtschaftungsplan der EU Wasserrahmenrichtlinie gültig. Nach Anhang V WRRL ist eine Voraussetzung zur Erreichung eines guten chemischen und guten mengenmäßigen Zustandes eines Grundwasserkörpers die Vermeidung einer signifikanten Schädigung der Landökosysteme, die unmittelbar von diesem Grundwasserkörper abhängen. Die Bestandsaufnahme der grundwasserabhängigen Landökosysteme Brandenburgs erfolgte nach LAWA Arbeitshilfe (LAWA 2013) und –Handlungsempfehlung (LAWA 2012) sowie in Anlehnung an die beiden vorhergehenden Bewirtschaftungspläne. Die teilweise oder vollständige Grundwasserabhängigkeit wurde anhand der Grundwasserstände überprüft. Die Datengrundlage bilden Ökosystem- und Schutzgebietsdaten sowie Grundwasserflurabstände und Bodendaten. Die vorliegenden grundwasserabhängigen Landökosysteme sind für den 3. Bewirtschaftungsplan der EU Wasserrahmenrichtlinie gültig. Nach Anhang V WRRL ist eine Voraussetzung zur Erreichung eines guten chemischen und guten mengenmäßigen Zustandes eines Grundwasserkörpers die Vermeidung einer signifikanten Schädigung der Landökosysteme, die unmittelbar von diesem Grundwasserkörper abhängen. Die Bestandsaufnahme der grundwasserabhängigen Landökosysteme Brandenburgs erfolgte nach LAWA Arbeitshilfe (LAWA 2013) und –Handlungsempfehlung (LAWA 2012) sowie in Anlehnung an die beiden vorhergehenden Bewirtschaftungspläne. Die teilweise oder vollständige Grundwasserabhängigkeit wurde anhand der Grundwasserstände überprüft. Die Datengrundlage bilden Ökosystem- und Schutzgebietsdaten sowie Grundwasserflurabstände und Bodendaten. Die vorliegenden grundwasserabhängigen Landökosysteme sind für den 3. Bewirtschaftungsplan der EU Wasserrahmenrichtlinie gültig. Nach Anhang V WRRL ist eine Voraussetzung zur Erreichung eines guten chemischen und guten mengenmäßigen Zustandes eines Grundwasserkörpers die Vermeidung einer signifikanten Schädigung der Landökosysteme, die unmittelbar von diesem Grundwasserkörper abhängen. Die Bestandsaufnahme der grundwasserabhängigen Landökosysteme Brandenburgs erfolgte nach LAWA Arbeitshilfe (LAWA 2013) und –Handlungsempfehlung (LAWA 2012) sowie in Anlehnung an die beiden vorhergehenden Bewirtschaftungspläne. Die teilweise oder vollständige Grundwasserabhängigkeit wurde anhand der Grundwasserstände überprüft. Die Datengrundlage bilden Ökosystem- und Schutzgebietsdaten sowie Grundwasserflurabstände und Bodendaten.

Auswirkungen von Kalkungsmassnahmen in verschiedenen Bestaenden des Kollektives 'Dauerbeobachtungsflaechen Waldschaeden'

Mit einer Kalkung soll versucht werden, die belasteten Waldbestaende vor weiterem Saeureeintrag zu schuetzen und in einen stabilen Zustand zu bringen. Neben den Effekten auf den Bodenzustand wird vor allem die Waldernaehrung beobachtet. Weiterhin unterliegen diese Bestaende der staendigen Kontrolle des Kronenzustandes.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Sub project: Core Project 8: Soil microbial diversity and community composition of grassland and forest ecosystems along land use gradients in three German Biodiversity Exploratories

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.

Rekonstruktion der Klimavariabilität der letzten 250 ka basierend auf Multi-Proxy-Zeitreihen präzise datierter Speläotheme aus Südostspanien.

Ziel dieses Antrags ist die Rekonstruktion der terrestrischen Klimavariabilität Südostspaniens während der letzten 250 ka basierend auf Speläothemen. Diese Region ist eine der trockensten in Südeuropa. Gemäß dem aktuellen IPCC-Bericht werden derzeit trockene Regionen von einer zunehmenden Häufigkeit, Dauer und Intensität von Hitzewellen sowie Dürren betroffen sein. Dies geht einher mit erheblichen Risiken für Umwelt und Wirtschaft, woraus sich die Notwendigkeit der Erforschung terrestrischer Paläoklimaarchive in besonders trockenen Regionen ergibt. Klimaarchive in Südostspanien reagieren aufgrund der trockenen Bedingungen selbst auf geringe Änderungen im Niederschlag sehr sensitiv. Informationen terrestrischer Klimaarchive aus dieser Region sind bisher zumeist auf Pollen- und Sedimentabfolgen, die eine relativ geringe zeitliche Auflösung haben und jenseits der Grenzen der 14C-Methode schwierig zu datieren sind, begrenzt. Gut datierbare Klimazeitreihen von Speläothemen stammen überwiegend aus Nordspanien, dessen Klima sich durch relativ feuchte Bedingungen und milde Temperaturen auszeichnet. An einem präzise datierten Flowstone aus der Cueva Victoria, die bekannt ist für ihre spektakuläre Pleistozäne Fauna, soll die Klimavariabilität Südostspaniens mit hoher zeitlicher Auflösung rekonstruiert werden, wobei der Fokus auf den letzten 250 ka liegt, die in mehreren Bohrkernen enthalten sind. Für diesen Zeitabschnitt existiert bisher keine präzise datierte, hochaufgelöste, terrestrische Klimazeitreihe aus Südostspanien. Die Vorarbeiten zeigen, dass das Flowstone-Wachstum in der Cueva Victoria sehr empfindlich auf Niederschlagsänderungen in der Vergangenheit reagiert und die Wachstumsphasen mit globalen Warmphasen einhergehen. Die geplante präzise Datierung mittels der 230Th/U-Methode erlaubt, den Beginn und die Dauer der Marinen Isotopenstadien 1, 3, 5 und 7 sowie der entsprechenden Interstadiale in Südostspanien genauer zu bestimmen. Zudem werden für die jeweiligen Wachstumsphasen Multi-Proxy-Zeitreihen (stabile Isotope und Spurenelemente) generiert, die eine zuverlässige Interpretation der Proxy-Signale im Hinblick auf Klimavariabilität in der Vergangenheit zulassen. Die hohe Empfindlichkeit des Proxy-Signals, die sich in unserem vorläufigen Datensatz widerspiegelt, betont das große Potential dieses einmaligen Paläoklimaarchivs aus Südostspanien für die letzten 250 ka. Teile des Materials waren Gegenstand meines früheren DFG Antrags, der leider abgelehnt wurde. Der Hauptkritikpunkt der Gutachter war der zu geringe Umfang der Vorarbeiten. Allerdings hoben beide Gutachter auch das grundsätzliche Potenzial des Projektes hervor. Basierend auf den konstruktiven Kommentaren habe ich Kooperationen mit weiteren Kollegen aufgebaut und zusätzliche Alters- und Proxydaten generiert. Diese zeigen, dass das Probenmaterial ein äußerst vielversprechendes Klimaarchiv darstellt, das mit hoher Genauigkeit datiert werden kann.

Simulation von Agraroekosystemen

Prognosen ueber die Ausbreitung, den Verbleib und das Verhalten von Stoffen (Duenger, Pflanzenbehandlungsmittel, Schwermetalle), die in Agraroekosysteme eingetragen werden

Die Bedeutung chemischer Standortfaktoren für die kleinräumige Verbreitung epiphytischer Flechten

Die Bedeutung chemischer Standortfaktoren für die kleinräumige Verbreitung epiphytischer Flechten soll untersucht werden. Der Grund hierfür ist, dass bei der Untersuchung der Standortfaktoren innerhalb eines gegebenen Waldökosystems mit räumlich konstanter Immissionsbelastung chemische Faktoren bisher häufig vernachlässigt wurden, im Rahmen der bisherigen Arbeiten des Antragstellers in einem ausgewählten Ökosystem (nämlich in montanen Fichtenwäldern des Harzes) aber ein ganz entscheidender Einfluss eben der chemischen Standortfaktoren nachgewiesen werden konnte. Die Untersuchungen sollen in ausgewählten Laub- und Nadelwaldökosystemen der US-Bundesstaaten New York und Pennsylvania durchgeführt werden und knüpfen an dort bereits 1999 vom Antragsteller initiierte Studien an. Die Standortchemie soll vor allem durch Niederschlags- und Borkenanalysen charakterisiert werden. Neben den chemischen Faktoren sollen auch Messungen zum Mikroklima durchgeführt werden, um die Bedeutung dieser beiden Faktorenkomplexe für die kleinräumige Epiphytenverbreitung quantitativ bewerten zu können. Dies ist nicht zuletzt deshalb sinnvoll, weil das Mikroklima bisher von vielen Autoren als ausschlaggebend für die kleinräumige Verbreitung von epiphytischen Flechten in Wäldern angesehen wurde.

Biokybernetiktheoretisch de- und induktive Erforschung von Methoden und Moeglichkeiten von ueberwiegend oekologischer Landbewirtschaftung

Praktische oekosystem-kompatible Landbewirtschaftungsmethoden inner- und ausserhalb Europas sollen einer bio- und oekokybernetiktheoretischen Erklaerung zugefuehrt werden.

Langzeituntersuchungen zur Deposition von Luftverunreinigungen und deren Auswirkung auf Waldoekosysteme

Die Deposition von Luftverunreinigungen stellt langfristig eine Belastung fuer das Waldoekosystem dar im Hinblick auf den Gesundheitszustand der Baeume, die Funktionsfaehigkeit des Waldbodens, den Naturhaushalt und den Versickerungsaustrag in das Gewaesser. In ausgewaehlten Laub- und Nadelholzbestaenden sind Dauerbeobachtungsflaechen eingerichtet, die z.T. durch Duengungsversuche ergaenzt werden. Mit Standardregensammlern erfolgt die kontinuierliche Messung atmogener Stoffeintraege mit der Niederschlags- und Bestandsdeposition. Bodenkundliche Untersuchungen und Stoffaustragmessungen mit dem Sickerwasser, Bestandserhebungen zum Vitalitaets- und Ernaehrungszustand der Waldbaeume sowie bodenfaunistische und vegetationskundliche Aufnahmen dienen der Wirkungskontrolle. Als ein Beitrag zur Umweltkontrolle im Forstbereich ist vorgesehen, die Untersuchungen langfristig weiterzufuehren.

Wirkung fluktuierender Temperaturverläufe auf Struktur und Funktion des Bodensystems

Temperatur ist ein zentraler Umweltfaktor, der die Aktivität von Bodenorganismen, die Abbaurate organischer Substanz und Bodenprozesse steuert. Temperatur beeinflusst damit die Zusammensetzung der Organismengemeinschaft und deren Funktion. Trotz der fundamentalen Bedeutung von Temperatur existiert nur sehr wenig Information über deren direkte und indirekte Wirkung auf die Struktur und Funktion von Zersetzersystemen. Vor allem die Wirkung von fluktuierenden Temperaturbedingungen ist kaum bekannt. Kenntnisse der Wirkung von Temperaturschwankungen sind dabei zur Beurteilung der Auswirkungen von globalen Klimaveränderungen essentiell. Der Schwerpunkt des beantragten Projekts ist deshalb die Untersuchung von Auswirkungen saisonaler und diurnaler Temperaturschwankungen auf die Struktur von Zersetzergemeinschaften und auf Bodenprozesse. Die Auswirkungen werden in Systemen unterschiedlicher Komplexität untersucht, die sich wechselseitig ergänzen. Grundlage für die Interpretation von Auswirkungen von Temperaturschwankungen bilden drei Themenkomplexe: (1) Die Bedeutung des Ressourcenangebots als Steuergröße für Saprophagen; (2) Konkurrenz zwischen ökologisch ähnlichen saprophagen Arten und deren langfristige Auswirkung; (3) Einfluss großkörperiger Saprophager als 'Ökosystem-Ingenieure' auf die Organismengemeinschaft des Bodens und ihre Funktion.

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