Pflanzendiversität und pflanzenbezogene Prozesse

Die Hauptziele des vorliegenden Projekts sind:

• Bereitstellung langfristiger Daten über die Pflanzenvielfalt in Grünland und Wald, um die Auswirkungen der Landnutzung auf die Pflanzenvielfalt zu verstehen,
• Bereitstellung der oberirdischen Produktivität von Grünland als einem wichtigen Ökosystemprozess von Pflanzen,
• Bereitstellung der Diversität und der oberirdischen Produktivität der Beikräuter in Ackerflächen als wichtiges Vergleichsökosystem für Pflanzen,
• Unterstützung der Grünlandexperimente REX und LUX, bei denen die Intensität der Landnutzung und die Verfügbarkeit von Pflanzenarten durch Ansaat manipuliert werden, sowie des Waldexperiments FOX, bei dem Waldlücken zur Untersuchung der Unterholzvegetation und der Waldverjüngung geschaffen wurden.

Darüber hinaus ermöglichen uns die langfristigen Datenreihen zur Pflanzendiversität und zu Ökosystemprozessen, die Stabilität der Gemeinschaft, die Regenerationsfähigkeit von Gemeinschaften nach Störungen und die zeitlichen Trends in der Zusammensetzung der Gemeinschaft und der Häufigkeit einzelner Arten abzuschätzen. Zusammen mit dem Vegetationsmonitoring liefern diese Daten wichtige Basisinformationen für andere Projekte, da viele Taxa und Ökosystemprozesse direkt oder indirekt durch pflanzenbezogene Veränderungen beeinflusst werden.

Alle Kernprojekte liefern wichtige Basisinformationen zu Landnutzung, Diversität und Ökosystemprozessen (Langzeitmonitoring). Diese werden allen Teil- und Kernprojekten für die Erforschung tiefergehender Fragestellungen zur Verfügung gestellt.

Services der aktuellen Phase

In der 8. Phase (2026-2029) liefert das Kernprojekt Botanik grundlegende Informationen über:

• Waldvegetationsmonitoring im Frühjahr und Sommer auf 20 x 20 m auf allen EPs und im FOX-Experiment
• Überwachung der Grünlandvegetation im Frühjahr auf 4 x 4 m auf allen EPs und im REX/LUX-Experiment
• Vegetationshöhe auf allen Grünland-EPs und im REX/LUX-Experiment
• Biomasseproduktion im Grünland auf 1 x 1 m auf allen EPs und im REX/LUX-Experiment
• Vegetationsmonitoring und Biomasseproduktion auf allen Ackerflächen
• Artspezifische funktionale Merkmale und zeitliche Trends für tiefergehende Analysen

Services in den früheren Phasen

In früheren Phasen lieferte das Kernprojekt Botanik auch grundlegende Informationen über:

• Bryophytenvielfalt auf allen Rasterparzellen in 2008/9
• Flechtenvielfalt auf allen Rasterparzellen in 2008/9
• Blattpilzerreger-Diversität auf allen Grünland-EP im Jahr 2012
• Totholzpilz-Diversität auf allen Wald-EP im Jahr 2012
• Schätzung der Ausbreitungslimitierung auf allen Grünland-MIPs in den Jahren 2012 und 2019
• Messung der phänotypischen Plastizität ausgewählter Grünlandarten in einem “common garden” im Jahr 2012
• Analyse der Bodensamenbank auf allen Grünland-MIPs im Jahr 2015
• Floristische Diversität im SADE-Experiment von 2015-2019 und 2021
• Schätzung der intraspezifischen Merkmalsvariation der zehn häufigsten Arten in allen EPs in den Jahren 2017/18
• Biomasseproduktion im Waldunterholz auf allen Wald-EPs
• Samenbank auf allen EPs Wald und im FOX-Experiment

Experimentelle Plots

Die Auswertung des Vegetationsmonitorings ergab, dass die Nutzungsintensität die Artenvielfalt im Grünland verringerte und die Produktivität steigerte. Während die Artenvielfalt hauptsächlich von der Mahdintensität beeinflusst wurde, hing die Produktivität von der Düngung und den Bodenbedingungen ab. Eine hohe Landnutzungsintensität führte zu einer artenärmeren, aber stabileren Zusammensetzung der Grünlandgemeinschaften, während sich die Gemeinschaften bei geringer Landnutzungsintensität im Laufe der Zeit stärker veränderten. Ein relativ kleiner Anteil der Grünlandarten zeigte signifikante zeitliche Trends. Positive Trends korrelierten mit einer höheren Samenmasse bei Graminoiden (jedoch nicht bei Kräutern), was auf eine Zunahme von Arten mit höherer Wettbewerbsfähigkeit hindeutet (Bolliger 2024). Analysen der Arten-Flächen-Beziehung (SAR) im Wald und Grünland zeigten, dass die Steigung dieser Beziehung zusätzliche Erkenntnisse über die Auswirkungen der Landnutzung auf die Biodiversität liefert, die bei einer ausschließlichen Betrachtung des Artenreichtums unberücksichtigt bleiben (Bolliger et al. 2025).

In Wäldern wirkte sich die Bewirtschaftung positiv auf die Pflanzenvielfalt aus, was hauptsächlich auf bewirtschaftungsbedingte Störungen, z. B. Holzabfuhrwege, zurückzuführen war. Zu den durch die Waldbewirtschaftung geförderten Arten gehörten vor allem lichtbedürftige Arten im Unterholz, während typische Waldarten eher negativ auf die Waldbewirtschaftung reagierten. Während sich die Pflanzenvielfalt der Untersuchungsflächen insgesamt in den letzten 15 Jahren nicht verändert hat, variierte die Vielfalt innerhalb einzelner Plots stark über die Jahre hinweg, z.B. aufgrund von Windwurf oder Holzeinschlag.

Die erste Erhebung der Pflanzendiversität auf Ackerflächen im Jahr 2024 ergab, dass die Anzahl der Pflanzenarten auf Ackerflächen erwartungsgemäß deutlich geringer war als im Grünland, jedoch in derselben Größenordnung lag wie in Wäldern, nämlich bei etwas mehr als 10 Arten pro 16 m². Anhand dieser neu gewonnenen Daten können in Zukunft weitere Analysen zur Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaften und zu Ökosystemprozessen durchgeführt werden.

Standortübergreifende Experimente

Das Kernprojekt Botanik ist an der Einrichtung und Betreuung der großflächigen Landnutzungsexperimente in Grünland (REX/LUX) und Wald (FOX) beteiligt.

Untersuchungen nach vier Jahren experimentell reduzierter Landnutzungsintensität im Grünland (REX) ergaben, dass die Pflanzendiversität und die Biomasseproduktion bisher keine Reaktion auf die Maßnahmen zeigten (Schreiner et al. 2026), im Gegensatz zu den Ergebnissen bei Arthropoden (siehe Staab et al. 2025). Dies deutet darauf hin, dass eine hohe Landnutzungsintensität einen ausgeprägten Legacy-Effekt aufweist und die Wiederherstellung der Pflanzendiversität auf ehemaligen Plots mit hoher Landnutzungsintensität Jahre der Extensivierung erfordert. Lediglich das Ansaat-Treatment in REX erhöhte die Pflanzendiversität, was die Ergebnisse des vorherigen SADE-Experiments bestätigt.

In Wäldern wurde das FOX-Experiment eingerichtet, um die Auswirkungen von zwei Hauptressourcen für Waldorganismen (Licht und Totholz) auf die Diversität und Ökosystemprozesse zu untersuchen. Das Kernprojekt Botanik untersuchte und analysierte die Unterholzvegetation und die Bodensamenbank.

Die Untersuchungen zeigten, dass eine erhöhte Lichtverfügbarkeit den Artenreichtum und die Shannon-Diversität steigerte, während das Hinzufügen von Totholz keinen Einfluss auf die Bodensamenbank hatte. Die Wirkung der Lichtungen variierte jedoch je nach Region (keine Unterschiede in der Schorfheide), was die Kontextabhängigkeit der Effekte und die Notwendigkeit regional replizierter Experimente unterstreicht (Martinelli 2024).

Pflanzenbezogene Integration

Langzeitdaten zur Vegetation ermöglichen integrative Analysen der Beziehungen zwischen Diversität und Produktivität. In Zusammenarbeit mit dem Kernprojekt Synthese wurden wichtige Erkenntnisse zu räumlichen und zeitlichen Diversitätstrends sowie zur Stabilität von Lebensgemeinschaften hinsichtlich Artenzusammensetzung und Produktivität gewonnen.

Die Analyse der zeitlichen (Zeitreihen) und räumlichen (über Versuchsflächen hinweg) Beta-Diversität ergab übereinstimmende Reaktionsmuster auf die Intensität der Landnutzung. Allerdings war die Stärke des Effekts bei Verwendung der Zeitreihen im Vergleich zum räumlichen Gradienten deutlich geringer. Dies deutet darauf hin, dass zeitliche Veränderungen der Landnutzung und der damit verbundenen Diversität viel geringer waren als räumliche Schwankungen. Es unterstreicht zudem die Bedeutung langfristiger Datenreihen über eine Reihe von Standorten hinweg, um Veränderungen der Diversität in einer realen Landschaft zu dokumentieren (Neuenkamp et al. 2025).

Die Untersuchung der Auswirkungen der funktionalen Merkmalsvielfalt auf die Stabilität von Lebensgemeinschaften ergab, dass Merkmale, die mit einer akquisitorischen Strategie assoziiert sind (z. B. hohe spezifische Blattfläche (SLA)), für die Stabilität der Artenzusammensetzung besonders wichtig waren (Sperandii et al. 2024).

Die Untersuchung der Stabilität von Lebensgemeinschaften im Zusammenhang mit extremen Klimaereignissen zeigte, dass die Widerstandsfähigkeit von artenreichem Grünland gegenüber extremer Trockenheit (Veränderung der Biomasseproduktion nach einem Dürreereignis) höher war, während artenärmeres Grünland bei mäßig trockenen Bedingungen eine höhere Resistenz zeigte. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der floristischen Diversität für die Stabilität der Ökosystemfunktionen als Reaktion auf den Klimawandel (Bazzichetto et al. 2023).

Vollständige Referenzen zu den Publikationen unter Beteiligung des Kernprojekts Botanik finden Sie unten.