Effekte von Störung und Ansaat auf Zusammensetzung und Ökosystemfunktionen von Pflanzengemeinschaften

 

Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Prof. Dr. Norbert Hölzel

PD Dr. Till Kleinebecker

Dr. habil. Ute Hamer

Dr. Valentin Klaus

(Uni Münster)

Hintergrund

In Biodiversitätsexperimenten konnten oft positive Beziehungen zwischen der Pflanzenartenzahl und verschiedenen Ökosystemfunktionen wie etwa Produktivität, Stabilität und Resistenz gegenüber Störungen und Invasionen gezeigt werden. Nichtsdestotrotz gibt es eine wissenschaftliche Debatte darüber, ob sich die Ergebnisse dieser recht kontrollierten Experimente auf reale Ökosysteme übertragen lassen und wie dies praktisch zu implementieren ist. Unser Projekt fokussiert dabei die Effekte von Landnutzungsintensität und (experimentell angereicherter) Pflanzendiversität auf den Seed Rain (dt. Samenregen) sowie ausgewählte Ökosystemfunktionen, wie etwa Produktivität, Streuabbau, Wurzelexsudation und den Stickstoffkreislauf.

 

Hypothesen

Innerhalb des Störungs-Ansaat-Experiments SADE werden wir erforschen, wie das gezielte Einbringen von Pflanzenarten in Kombination mit einer einmaligen Zerstörung der Grasnarbe die Regeneration der Vegetation und ihrer essentiellen Ökosystemfunktionen im Grünland beeinflusst. Im weiteren Projektverlauf wird dann untersucht, ob eine erhöhte Pflanzendiversität auch zu einer verbesserten Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen führt. Wir werden dabei folgende Hypothesen testen:

 

  • Die Artvielfalt des Seed Rain (Samenregens) der bestehenden Vegetation hat starken Einfluss auf die Vielfalt der Pflanzen nach der Oberbodenstörung.
  • Die Erhöhung der Pflanzenartenvielfalt spiegelt sich auch in einer Diversifizierung des Seed Rain wieder.
  • Die primär in gestörten Flächen gefundenen transienten (Stör-)Arten, welche aus der Diasporenbank aufgelaufen sind, werden bereits zwei Jahre nach dem Störungsereignis keine Rolle mehr für die Aufrechterhaltung der Ökosystemfunktionen einnehmen.
  • Nur in artenarmen Beständen wird sich die Vielfalt der Pflanzen nach der Störung auch ohne Ansaat erhöhen, indem Arten aus der Bodensamenbank die bestehende Vegetation bereichern.
  • Die Anreicherung der Pflanzenartenvielfalt wird auf vormals artenarmen Flächen unterschiedliche Ökosystemfunktionen wie den Ertrag, die Futterqualität, die Austrocknungsresistenz und den Streuabbau positiv beeinflussen.
  • Eine erhöhte Pflanzendiversität wird auch die Wurzelexsudation und den Nährstoffrückhalt verstärken und damit Verluste der Nährstoffe in tiefere Bodenschichten reduzieren.

 

Methoden

Unser Projekt wird die 73 Plots des SADE Experimentes in den drei Untersuchungsgebieten erforschen und die Vegetationsentwicklung in Zusammenarbeit mit dem Botanik Projekt erfassen. Zur Aufnahme des Seed Rain werden mit steriler Erde gefüllte Aluminium-Schalen temporär in den Beständen installiert, mit denen die herausfallenden und keimenden Samen erfasst werden können. Als Hauptkennwerte für die direkt vegetationsgebundenen Ökosystemfunktionen dienen uns jährliche Messungen der oberirdischen Produktivität, der Nährstoffspeicherung im Aufwuchs sowie die Abundanzen stabiler Isotope von Stickstoff und Kohlenstoff. Letztere werden als integrative Maße zur Erforschung von Nährstoffkreisläufen und Trockenstress dienen. Zusätzlich wird auf allen Plots der Abbau unterschiedlicher Streu untersucht und die Nährstoffverfügbarkeiten im Boden mit Hilfe von Austauscherharzen (sog. Resin Bags) gemessen. Durch die Verwendung der standardisierten Teebeutel-Methode für die Erfassung des Abbaus von Grünem Tee und Roibos Tee ist unser Projekt auch Teil des weltweiten Forschungsprojekts TeaComposition.

 

 

Durch die Beprobung der oberirdischen Pflanzenbiomasse auf einer definierten Fläche wird die Produktivität und später im Labor auch Futterwert und Isotopie bestimmt
Resin bags sind Stoffbeutel, die mit Austauscherharzen gefüllt sind, und vorübergehend in den Boden eingebracht werden um die Verfügbarkeit von Nährstoffen im Boden zu messen
Die Bestimmung von Keimlingen erfordert Fachkenntnis sowie Geduld und gute Augen
Ganz normale Teebeutel werden genutzt um die Effektivität des Standortes beim Streuabbau zu nutzen und unterschiedliche Ökosysteme miteinander vergleichen zu können

 

Projekt in vorigen Phasen

 

Weitere Projektbeteiligung von Prof. Dr. Norbert Hölzel, PD Dr. Till Kleinebecker, Dr. habil. Ute Hamer Dr. Valentin Klaus: SADE

Vergangene Projektbeteiligung von PD Dr. Till Kleinebecker: BioComp,  STOICHIO

Vergangene Projektbeteiligung von Prof. Dr. Norbert Hölzel, Dr. Valentin Klaus: BioComp

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