Unterirdische und zeitliche Nischenaufteilung entlang von Landnutzungsgradienten im Grasland
Die Nischenaufteilung gilt als Schlüsselmechanismus, durch den die Koexistenz von Pflanzenarten aufrechterhalten wird, die unterschiedliche Nischen zur Aufteilung von Ressourcen nutzen und so den Ausschluss von Konkurrenz vermeiden. Die genauen Mechanismen, die der Koexistenz von Pflanzenarten und der Aufrechterhaltung der biologischen Vielfalt zugrunde liegen, sind jedoch nach wie vor eine der grundlegenden, jedoch am meisten diskutierten Fragen sowohl in der Grundlagen- als auch in der praktischen Ökologie, wobei noch einige wichtige Wissenslücken zu schließen sind. Obwohl die Nischenaufteilung in der Theorie anerkannt ist, gibt es kaum empirische Belege dafür, vor allem nicht in Pflanzengemeinschaften, die von ähnlichen Lebensformen dominiert werden, wie z. B. Grasland.
Die erste wichtige Wissenslücke, die noch offen bleibt, ist die relative Bedeutung der räumlichen und zeitlichen Komponenten der Nischenaufteilung für die Aufrechterhaltung der Koexistenz und Vielfalt der Arten. Die zweite ist, inwieweit und in welche Richtung die Nischenaufteilung entlang von Gradienten der Ressourcenverfügbarkeit, Stress und Störungen variiert. Biodiversitäts-Exploratorien bieten eine einzigartige Gelegenheit, die beiden oben genannten Wissenslücken durch ein gut reproduziertes, langfristiges, integratives Versuchsdesign entlang ausgeprägter Landnutzungsgradienten zu schließen.
WP 1 Unterirdische Nischenaufteilung
- Quantifizierung der unterirdischen Nischenaufteilung durch die Bestimmung der Wasseraufnahmetiefen der Pflanzen mit Hilfe des Ansatzes der stabilen Sauerstoffisotope in einem gut reproduzierten Versuchsplan der 150 Grünland-EP’s.
WP 2 Zeitliche Nischenaufteilung
- Quantifizierung der zeitlichen Nischenaufteilung, indem die vorhandenen langfristigen Daten über die jährliche Variabilität der Artenhäufigkeit (in den 150 Grünland-EP) mit den zugrundeliegenden Pflanzenstrategien, die durch relevante funktionelle Merkmale definiert sind, in Beziehung gesetzt werden.
WP 3 Das Ausmaß der Nischenaufteilung entlang von Landnutzungsgradienten
- Bestimmung der relativen Bedeutung der räumlichen und zeitlichen Mechanismen der Nischenaufteilung für die Vielfalt und Produktivität der Grünlandökosysteme.
- Beurteilung, wie sich diese Mechanismen entlang der Gradienten von Ressourcenverfügbarkeit, Stress und Störungen verändern, die durch Unterschiede im Landnutzungsmanagement bestimmt werden.
Wasseraufnahmetiefen anhand stabiler Sauerstoffisotope
Um die unterirdische Nischenverteilung im vertikalen Bodenprofil zu erforschen, ermöglichen stabile Sauerstoffisotope in natürlicher Häufigkeit eine genaue Unterscheidung, aus welcher Tiefe Pflanzen Wasser aufnehmen. Kurz gesagt, in niederschlagsfreien Perioden (d. h. in natürlich vorkommenden Perioden ohne Niederschlag innerhalb der Vegetationsperiode) werden die oberen Bodenschichten allmählich trockener, so dass das Bodenwasser aufgrund der schnelleren Verdunstung des leichteren 16O mit dem schwereren Isotop (18O) angereichert wird. Dieser Prozess wird als Fraktionierung in schwerere und leichtere Isotope bezeichnet und führt zu einem natürlichen vertikalen Gradienten von einzigartigen Wasserisotopensignaturen im Bodenprofil. Während der Wasseraufnahme und des Wassertransports in Wurzeln und Pflanzengeweben ohne photosynthetische Aktivität (z. B. Wurzelkrone bei krautigen Pflanzen) findet keine weitere Fraktionierung der Wasserisotope statt. Daher spiegelt die Isotopensignatur des Wassers im Xylemsaft der Pflanze mit ihrem Isotopenverhältnis die Quelle wider, d. h. die Tiefe, aus der die Pflanze Wasser entnommen hat.
Wir werden die Isotopensignatur in verschiedenen Bodentiefen quantifizieren und sie mit der Isotopensignatur der ~10 häufigsten Pflanzenarten abgleichen. Wir werden Wasser aus Boden- und Pflanzenproben durch Kryodestillation extrahieren und das Isotopenverhältnis mit einem Isotopenverhältnis-Massenspektrometer (IRMS) analysieren.
Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen
