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Totholz, als ein Schlüsselhabitat in allen Waldökosystemen, wird von verschiedenen Organismen wie etwa Insekten, Bakterien und Pilzen zersetzt. Pilze, in erster Linie Basidiomyceten und einige Ascomyceten, gehören dabei zu den wichtigsten Totholzzersetzern. Im vorliegenden Projekt soll die Änderung der Pilzdiversität in Totholzstämmen entlang eines vorgegebenen Gradienten der Waldbewirtschaftungsintensität und dessen Einfluss auf die Holzzersetzung und die damit verbundenen Ökosystemprozesse (gasförmige Emissionen, Auswaschung von löslichem C & N) untersucht werden. Viele Studien zu Totholzabbau konzentrierten sich bisher auf Naturwälder (Urwälder), in denen große Mengen an Totholz zur Verfügung stehen. Ob sich jedoch der Abbauprozess von Totholz durch ein sich änderndes Muster in der Pilzbesiedlung bei unterschiedlicher Bewirtschaftung (Intensität, Landschaft, Kontext) ändert, ist bisher nicht bekannt. Unsere Untersuchungen beziehen sich auf vorhandenes liegendes Totholz unterschiedlicher Durchmesser und Zersetzungsgrade der Baumarten Buche (Fichte und Kiefer). Außerdem werden die frisch ausgebrachten Totholzstämme des MPI-BGC mit in das Projekt einbezogen.


Wir stellen die Hypothese auf, dass die Diversität von Totholz zersetzenden Pilzen mit abnehmender Waldbewirtschaftungsintensität zunimmt, und dass mit zunehmender pilzlicher Diversität auch die Zersetzungsraten und der Grad der Mineralisation zunehmen. Alternativ zu der letzten Hypothese vermuten wir, dass in Situationen in denen der Holzabbau von wenigen, dominanten Arten bewirkt wird (z. B. Armillaria spp., Xylaria spp.), ein substantieller Teil des Totholzes durch Pilze in persistente Melanine überführt wird, die eine Kohlenstoffsenke in wenig bewirtschafteten Wäldern bilden können.

Hypothesen:

1. Die Diversität und die Besiedlungsmuster holzabbauender Pilze verändern sich mit der Intensität des Waldmanagements. Die Diversität holzabbauender Pilze auf Buchentotholz nimmt mit dem Anteil an Buchen im Bestand zu und verringert sich mit zunehmender Holzentnahme.

2. Auf Bestandesebene führt eine höhere Diversität holzabbauender Pilze zu einer größeren Variation der Abbaumechanismen und damit insgesamt zu einem schnelleren Totholzabbau.

3. Auf Ebene der Totholzstämme führt eine höhere Diversität holzabbauender Pilze zu einem schnelleren Totholzabbau und zu einer vollständigeren Mineralisierung des Kohlenstoffs. Bei geringerer Diversität holzabbauender Pilze geht mehr Kohlenstoff in Form von gelöstem organischen Kohlenstoff (DOC) oder z.B. Methan verloren und mehr Kohlenstoff könnte durch Pilze in resistentes Melanin umgebaut werden.

4. Die Diversität holzabbauender Pilze und damit auch die Abbaurate des Totholzes ist am höchsten im mittleren Stadium des Totholzabbaus.

5. Die Diversität holzabbauender Pilze ist generell höher an größeren Totholzstämmen auf Basis des Holzvolumens jedoch höher an kleineren Totholzstämmen.


FunWood IV kombiniert einen Einsatz von aktuellen Techniken

  • Amplicon Gensequenzierung
  • Metaproteomics
  • Protein-basierter stable isotope probing (Protein-SIP)
  • CO2 Emissionsraten
  • C/N Elementaranalyse

um ein vertieftes Verständnis zu erhalten, wie pilzliche und bakterielle Lebensgemeinschaften den Holzabbauprozess unter wechselnden Temperaturbedingungen durchführen. Neben der Möglichkeit eine Korrelation zwischen Ökosystemprozessen, wie Holzabbau und mikrobielle Diversität zu erreichen, bietet der zu erarbeitende Datensatz die Möglichkeit den Einfluss der Waldbewirtschaftungsintensität und der Baumartenidentität über mehrere geographische Dimensionen charakterisieren zu können.


Doc
Die Rolle oxidativer Pilzenzyme für die Totholzzersetzung und die Zersetzungsdynamik von Fagus sylvatica, Picea abies und Pinus sylvestris
Arnstadt T. (2017): Die Rolle oxidativer Pilzenzyme für die Totholzzersetzung und die Zersetzungsdynamik von Fagus sylvatica, Picea abies und Pinus sylvestris. Dissertation, TU Dresden
Mehr Informationen:  nbn-resolving.de
Doc
Untersuchung von pilzlichen Laccasen und Peroxidasen in Buchen-, Fichten- und Kieferntotholz sowie deren Beziehungen zu Holzvariablen
Arnstadt T., Hoppe B., Kahl T., Kellner H., Krüger D., Bässler C., Bauhus J., Hofrichter M. (2016): Patterns of laccase and peroxidases in coarse woody debris of Fagus sylvatica, Picea abies and Pinus sylvestrisand their relation to different wood parameters. European Journal of Forest Research 135 (1), 109-124. doi: 10.​1007/​s10342-015-0920-0
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Zersetzungsdynamik von Buchen-, Fichten- und Kieferntotholz, dessen pilzliche Artenzusammensetzung und die daraus resultierenden Änderungen der Totholzeigenschaften
Arnstadt T., Hoppe B., Kahl T., Kellner H., Krüger D., Bauhus J., Hofrichter M. (2016): Dynamics of fungal community composition, decomposition and resulting deadwood properties in logs of Fagus sylvatica, Picea abies and Pinus sylvestris. Forest Ecology and Management 382, 129–142. doi: 10.1016/j.foreco.2016.10.004
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Hoppe B. (2015): Microbial diversity and community structure in deadwood of Fagus sylvatica L. and Picea abies (L.) H. Karst. Dissertation, University Freiburg. doi: 10.6094/UNIFR/10228
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Netzwerkanalyse offenbart ökologische Abhängigkeiten zwischen stickstofffixierenden Bakterien und Totholzpilzen
Hoppe B., Kahl T., Karasch P., Wubet T., Bauhus J., Buscot F., Krüger D. (2014): Network Analysis Reveals Ecological Links between N-Fixing Bacteria and Wood-Decaying Fungi. PLoS ONE 9(3): e91389. doi: 10.1371/journal.pone.0091389
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Purahong W., Kahl T., Krüger D., Buscot F., Hoppe B. (2019): Home-Field Advantage in Wood Decomposition Is Mainly Mediated by Fungal Community Shifts at “Home” Versus “Away”. Microbial Ecology 78 (3), 725–736. doi: 10.1007/s00248-019-01334-6
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Altersbestimmung von Buchentotholz mittels dendrochronologischer Methoden, zur Ermittlung der Abbauraten, entlang eines Gradienten der Bewirtschaftungsintensität
Schlichenmaier G. (2009): Altersbestimmung von Buchentotholz mittels dendrochronologischer Methoden, zur Ermittlung der Abbauraten, entlang eines Gradienten der Bewirtschaftungsintensität. Thesis, University Freiburg

Projekt in anderen Förderperioden

Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen

Prof. Dr. Jürgen Bauhus
Projektleiter
Prof. Dr. Jürgen Bauhus
Prof. Dr. Francois Buscot
Projektleiter
Prof. Dr. Francois Buscot
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ
Prof. Dr. Martin Hofrichter
Projektleiter
Prof. Dr. Martin Hofrichter
TU Dresden, Internationales Hochschulinstitut Zittau
Dr. Tiemo Kahl
Mitarbeiter
Dr. Tiemo Kahl
Dr. Dirk Krüger
Mitarbeiter
Dr. Dirk Krüger
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