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Pflanzenregulation von Bodennährstoffen/elementen

  • Elementkonzentrationen in Pflanzenbiomasse reagieren unterschiedlich auf die entsprechende Verfügbarkeit im Boden; folglich ist die stöchiometrische Diskrepanz stark elementabhängig
  • Die stöchiometrische Variabilität zwischen einzelnen Arten ist höher in artenreichen, geringproduktiven und extensive bewirtschafteten Beständen
  • Makronährstoffe und Fasergehalte in der Bestandesbiomasse weisen ausgeprägte jährliche Schwankungen auf; artenreiche Bestände schwanken weniger als artenreiche

Herbivorenregulation von Pflanzennährstoffen/elementen

  • Herbivore Arten unterscheiden sich in drei Eigenschaften (1) Grad der Homöostasie, (2) mittlere Nähstoffkonzentrationen in der Biomasse, z.B. Diskrepanz zur Futterpflanze und (3) Bandbreite von Konzentrationen von erfolgreich genutzten Ressourcen
  • Dies drei nicht unabhängigen Eigenschaften sind über Arten hinweg positive miteinander korrelliert und jede dieser Eigenschaften kann die Verbreitung von Arten entlang des Landnutzungsgradienten einschränken
  • Diese Effekte tragen zur Zusammensetzung von Artgemeinschaften und der Diversität von Herbivoren bei, z.B. Arten mit geringen Nährstoffansprüchen oder starker Homöostasie überwiegen im nähstoffarmen Grünland und umgekehrt

STOICHIO untersucht Quantität und Zusammensetzung von Nährstoffen sowie deren Regulation innerhalb und den Transfer zwischen Organismen und ihrer Umwelt (Ökologische Stöchiometrie). Dieses Projekt zielt darauf ab, die regulatorischen Mechanismen der Nährstoffflüsse vom Boden über Vegetation bis zu Herbivorengesellschaften entlang des Landnutzungsgradienten im Grünland der Biodiversitätsexploratorien zu ergründen. Neben den klassischen Elementen (C, N, P, K) werden insbesondere Mikronährstoffe und Spurenelemente betrachtet.

Die Stöchiometrie von Nährstoffen ist element- und artspezifisch. In einigen Konsumenten variiert die Konzentration einiger Elemente proportional zu ihrer jeweiligen Quelle, während bei anderen diese auf ein konstantes Level reguliert wird oder selbige mit einer gewissen Variabilität in Abhängigkeit ihrer Verfügbarkeit auftritt. Taxa, Arten und einzelne Individuen weisen unterschiedliche Nährstoffbedürfnisse auf, und sind teils in der Lage, ihr internes Nährstofflevel ihrer Bedürfnisse entsprechend zu regulieren. Während manche die Nährstoffkonzentrationen unabhängig ihrer Verfügbarkeit auf relativ konstantem Niveau halten (Stöchiometrische Homöostasie), so weisen andere eine gewisse Plastizität in den internen Nährstofflevels auf (Stöchiometrische Plastizität). Nichtsdestotrotz sind die regulatorischen Prozesse hinter individueller Nährstoffstöchiometrie und auf der Ebene von Organismengemeinschaften weitestgehend unverstanden. Veränderungen in der Nährstoffverfügbarkeit in der Ressource (etwa durch landwirtschaftliche Nutzung) beeinflussen die Artvielfalt, die Artzusammensetzung und die Produktivität von Grünland. Es ist jedoch unbekannt, ob und inwieweit diese oben genannten Aspekte durch die interspezifische Variation in der Nährstoffstöchiometrie und die quantitativen Nährstoffbedürfnisse von Arten beeinflusst sind.

Um Verbreitungsmuster von Arten, Biodiversität und Ökosystemdynamiken besser verstehen zu können, ist es wichtig, die Mechanismen hinter der Regulierung von Nährstoffkonzentrationen und der Nährstofflimitierung auf Arten aufzuklären. Im Rahmen des Projektes soll geklärt werden, ob die Verbreitung und das Vorkommen von Pflanzen- und Herbivorenpopulationen entlang eines stöchiometrischen Ressourcengradienten durch die individuell variable Homöostasie von Arten eingeschränkt oder beeinflusst ist und wie diese stöchiometrische Variation zur Performance und hierarchischen Zusammensetzung von Arten in Gesellschaften beiträgt; und wie einzelne Arten stöchiometrisch betrachtet auf Düngung und allgemeine Veränderungen in der gesellschaftlichen Zusammensetzung aufgrund von Landnutzung reagieren.


  • Feldkampagnen zu Gefäßpflanzen und Herbivoren auf allen 150 Grünland EPs
  • Fütterungsexperimente in den Exploratorien mit Pflanzenmaterial von den Plots (VIPs) und unter kontrollierten Bedingungen im Labor
  • Elementbestimmung in Biomasse von Pflanzen und Tieren mittels Nahinfrarotspektroskopie (NIRS), (NIRS), ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy) und  Fluoreszenz-Röntgen-Spektroskopie (FXS)
  • Aminosäurebestimmung in Herbivoren

Doc
Die Entwicklung der floristischen Diversität von Grünlandökosystemen unter dem Einfluss unterschiedlicher Landnutzung
Bier L. (2017): Die Entwicklung der floristischen Diversität von Grünlandökosystemen unter dem Einfluss unterschiedlicher Landnutzung. Bachelor thesis, University Münster
Doc
Landnutzungseffekte auf die Artendiversität und -zusammensetzung von Heuschrecken
Buchwald K. (2014): Landnutzungseffekte auf die Artendiversität und -zusammensetzung von Heuschrecken. Bachelor thesis, TU Darmstadt
Doc
Nährstoff-Stöchiometrie und Landnutzung, und weniger die Pflanzenvielfalt, bedingen die Funktionale Diversität
Busch V., Klaus V. H., Penone C., Schäfer D., Boch S., Prati D., Müller J., Socher S. A., Niinemets Ü., Penuelas J., Hölzel N., Fischer M., Kleinebecker T. (2018): Nutrient stoichiometry and land use rather than species richness determine plant functional diversity. Ecology and Evolution 8 (1), 601–616. doi: 10.1002/ece3.3609
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Werde ich bleiben oder werde ich gehen? Artspezifische Reaktionen und Toleranzen von Pflanzen auf und gegenüber hoher Landnutzungsintensitäten in temperaten Grünland-Ökosystemen
Busch V., Klaus V. H., Schäfer D., Prati D., Boch S., Müller J., Socher S. A., Chisté M., Mody K., Blüthgen N., Fischer M., Hölzel N., Kleinebecker T. (2019): Will I stay or will I go? Plant species‐specific response and tolerance to high land‐use intensity in temperate grassland ecosystems. Journal of Vegetation Science 30 (4), 674-686. doi: 10.1111/jvs.12749
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Chisté M. N. (2017): Land-use mediated effects on communities and single species of herbivorous insects. Dissertation, TU Darmstadt
Mehr Informationen:  tuprints.ulb.tu-darmstadt.de
Doc
Chisté M. N., Mody K., Gossner M. M., Simons N. K., Köhler G., Weisser W. W., Blüthgen N. (2016): Losers, winners, and opportunists: How grassland land-use intensity affects orthopteran communities. Ecosphere 7 (11): e01545. doi: 10.1002/ecs2.1545
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Chisté M. N., Mody K., Kunz G., Gunczy J., Blüthgen N. (2018): Intensive land use drives small-scale homogenization of plant- and leafhopper communities and promotes generalists. Oecologia 186 (2), 529-540. doi: 10.1007/s00442-017-4031-0
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Die Intensivierung der Nutzung und der Umbruch von Grünland steigern das Risiko der Nitratauswaschung
Klaus V. H., Kleinebecker T., Busch V., Fischer M., Hölzel N., Nowak S., Prati D., Schäfer D., Schöning I., Schrumpf M., Hamer U. (2018): Land use intensity, rather than plant species richness, affects the leaching risk of multiple nutrients from permanent grasslands. Global Change Biology 24 (7), 2828-2840. doi: 10.1111/gcb.14123
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Kleinebecker T., Busch V., Hölzel N., Hamer U. , Schäfer D., Prati D., Fischer M., Hemp A., Lauterbach R., Klaus V. (2018): And the winner is …! A test of simple predictors of plant species richness in agricultural grasslands. Ecological Indicators 87, 296–301. doi: 10.1016/j.ecolind.2017.12.031
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Influence of the land-use on the palatability of Dactylis glomerata L.
Einfluss der Landnutzung auf die Palatabilität von Dactylis glomerata L.
Vogt L. M. (2015): Einfluss der Landnutzung auf die Palatabilität von Dactylis glomerata L. Bachelor thesis, University Münster

Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen

Prof. Dr. Till Kleinebecker
Projektleiter
Prof. Dr. Till Kleinebecker
Justus-Liebig-Universität Gießen
PD Dr. Karsten Mody
Projektleiter
PD Dr. Karsten Mody
Prof. Dr. Nico Blüthgen
Projektleiter
Prof. Dr. Nico Blüthgen
Technische Universität Darmstadt
Verena Busch
Mitarbeiterin
Verena Busch
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