Effekte von Störung und Ansaat auf Zusammensetzung und Ökosystemfunktionen von Pflanzengemeinschaften

 

Bisherige Arbeiten (2014 - 2017)

 

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, Biomassequalität, Nährstoffkreisläufe, 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. In unserem Projekt werden die Effekte von Landnutzungsintensität, Diversität vor Störung, Bodensamenbank und Ansaat auf die Resilienz der Ökosystemfunktionen nach einem Störungsereignis untersucht. Im Fokus stehen dabei besonders die Rolle der dauerhaften Samenbank als Teil der nicht sichtbaren Diversität sowie Auswirkungen zusätzlich eingebrachter Samen aus Regio-Saatgut auf die Pflanzengemeinschaften und Ökosystemfunktionen.

 

Hypothesen


Innerhalb des vollfaktoriellen Störungs-Ansaat-Experiments SADE werden wir erforschen, wie das gezielte Einbringen von Pflanzenarten die Regeneration der Vegetation und ihrer essentiellen Ökosystemfunktionen nach einer starken Störung  beeinflusst. Dies geschieht entlang eines realen Diversitäts- und Landnutzungsgradienten. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auch auf der Resilienz der Pflanzengemeinschaft und wichtiger Produktivitäts-bezogener Ökosystemfunktionen. In einem komplementären Mesokosmen-Experiment werden wir testen, ob und wie die Pflanzendiversität Effekte experimenteller Düngung und Trockenheit auf beispielsweise Nährstoffkreisläufe modifiziert. Wir werden dabei folgende Hypothesen testen:

  • Die persistente Diasporenbank besitzt eine große Bedeutung für die Regeneration der Vegetation nach einer Störung.
  • In gestörten Flächen werden untergeordnete und transiente  Arten, welche aus der Diasporenbank auflaufen, besonders zu Beginn der Wiederbegrünung eine wichtige Rolle für die Aufrechterhaltung zahlreicher Ökosystemfunktionen einnehmen.
  • In artenreichen Beständen werden sich die Diversität der Pflanzen sowie viele Ökosystemfunktionen ohne Ansaat schneller wieder einstellen, als in Beständen mit geringer Diversität, da bei diesen die Regeneration stark durch Diasporenmangel eingeschränkt ist.
  • Eine Artenanreicherung durch Ansaat aus Regio-Saatgut wird unterschiedliche Ökosystemfunktionen wie den Ertrag, die Futterqualität, die Austrocknungsresistenz und die Nährstoffaufnahme positiv beeinflussen.
  • Eine hohe  Pflanzendiversität wird den Nährstoffrückhalt positiv beeinflussen und Verluste der Nährstoffe ins Grundwasser oder in tiefere Bodenschichten reduzieren.

 

Methoden


Unser Projekt wird die Diasporenbank auf allen 75 Plots des SADE Experimentes in allen drei Untersuchungsgebieten erforschen um die Relevanz der Pflanzendiversität für die Wiederherstellung der Vegetationsgemeinschaft nach dem Störungsereignis zu untersuchen. Als Hauptkennwerte für das Aufrechterhalten der Ökosystemfunktionen dienen uns Produktivität, Nährstoffspeicherung im Aufwuchs sowie die Abundanzen stabiler Isotope von Stickstoff (N) und Kohlenstoff (C) als integrative Maße für N-Kreislauf und Trockenstress. Zudem werden auf allen Plots Mineralisationsraten von N und Phosphor (P) im Boden mit Hilfe von Austauscherharzen (sog. resin bags) gemessen, um Nährstoffverfügbarkeit und -überschuss im Bezug zum Diversitäts- und Landnutzungsintensitätsgradienten zu erfassen. Interaktionen zwischen Pflanzendiversität, Trockenstress und Düngung auf Nährstoffkreisläufe werden in einem separaten ex-situ Mesokosmen-Experiment untersucht, mit dem Ziel steuernde Faktoren zu isolieren und Schlüsselmechanismen zu identifizieren.

 

 

Grafik erstellt von T. Kleinebecker und V. Klaus
Foto S. Feldmann
Foto V. Klaus
Foto V. Klaus
Foto A. Brinkert

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