Effekte globalen Wandels auf Waldunterwuchs: Wie beeinflussen die Wechselwirkungen zwischen Trockenheit und Landnutzungsintensität die Kreisläufe von Wasser, Kohlenstoff und Stickstoff?

In diesem Projekt werden in Waldflächen Dachkonstruktionen errichtet, um biogeochemische und hydropedologische Prozesse in Reaktion auf reduzierte Niederschläge sowie deren Interaktion mit dem Waldnutzungstyp, der Diversität des Wald-Unterwuchs und der Bodenbiota beobachten zu können. Es werden klimatische Einflüsse sowie Effekte der Bodenstruktur und bodenhydrologische Funktionen auf den Wasser- und Kohlenstoffhaushalt von Pflanzen-Spezies und -Lebensgemeinschaften entlang eines Landnutzungs- und Biodiversitätsgradienten untersucht.

 

Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Prof. Dr. Helge Bruelheide

Dr. Eric Welk

Mathias Baudis

(Universität Halle)

Prof. Dr. Athur Gessler

Dr. Andreas Ulrich

PhD Zachary Kayler

Dr. Ruth Ellerbrock

Katja Felsmann

(ZALF, Müncheberg)

Prof. Dr. Markus Weiler 

Dr. Heike Puhlmann

Prof. Dr. Michael Scherer-Lorenzen

Prof. Dr. Carsten Dormann

(Universität Freiburg)

Prof. Dr. Christian Wirth

Dr. Alexandra Weigelt

(Universität Leipzig)

Zielfragen

Wie wirkt sich das Klima auf Biodiversität aus beeinflusst durch Ökosystemfunktion und -struktur?
Verstärkt eine höhere Biodiversität das Resilienzpotential von Ökosystemen bei Klima/Wetterextremen?
Wie sehen die Beziehungen von Landnutzung, Biodiversität und Ökosystemprozessen unter Berücksichtigung von Klimawandel aus?

Hypothesen

1. Reduzierter Niederschlag beeinflusst Verdunstung und Produktivität.

2. Trockenheit verändert die hydraulischen Funktionen des Bodens.

3. Bodentrockenheit führt zu einer biotischen Rückkoppelung auf bodenhydrologische Eigenschaften.

4. Reduzierter Niederschlag beeinflusst die Pflanzendurchwurzlung und Nährstoffaufnahme.

5. Wasser und Nährstoffrückkopplungskreisläufe sollten in ein Unterwuchs-Wachstumsmodell integriert werden.

 

Methoden

In dieser Projektphase wird das Experiment etabliert und die ersten drei Hypothesen stehen im Vordergrund.

Auf 3 WaldEPs in jedem Exploratorium werden ein zentrales Dach (10x10m) und 4 kleinere Dächer (3x3m) aufgebaut und Kontrollflächen gleicher Größe eingerichtet.

Im ersten Arbeitspaket von Prof. Dr. Bruelheide, Dr. Welk und Herrn Baudis (Universität Halle) werden Transpirationsraten und die Produktivität von Pfanzen gemessen.

Im zweiten Arbeitspaket von Prof. Dr. Weiler und Frau Dr. Puhlmann (Universität Freiburg) werden die hydraulischen Funktionen des Boden mit Hilfe von Fluoreszenztracern, Chromotographie, Wurzelzählung, Massenspektrometrie und Laserabsorptionsspektrometrie zur Bestimmung stabiler Isotopengehalte.

Im dritten Arbeitspaket von Dr. Gessler, Dr. Ulrich, Dr. Kayler und Frau Dr. Ellerbrock (ZALF, Müncheberg) werden der Wasser- und Kohlenstoffkreislauf sowie Auswirkungen auf die Bodenmikroben untersucht. Mit Hilfe molekularer Finterprints und Sequenzierung wird die Diversität der Bodenmikroorganismen erfasst. Die Bodenwasserabweisung wird mittels Infrarotspektrometrie.