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Den Ausgangspunkt für RESOILIENCE bildet das Konzept der Resilienz als Voraussetzung für die Entwicklung nachhaltiger Managementstrategien von Grünländern. Vor diesem Hintergrund sollen die bislang unbekannten Mechanismen der Resilienz und Resistenz von Bodenfauna-Gemeinschaften erforscht werden.


Wesentliche Ziele sind: (1) die Eröffnung innovativer Wege zum wissenschaftlichen Verständnis struktureller und funktioneller Reaktionen der Bodenfauna auf Management-bedingte Störungen, und (2) die Analyse grundlegender Prozesse, welche die Strukturierung von Invertebraten-Gemeinschaften unter den variablen Umweltbedingungen im Boden steuern.

Abbildung: Die Collage umfasst sechzehn Fotos bodenlebender Acari und Collembola, die aus einer Mikro-Arthropoden-Probe aus den Grünländern der Biodiversitäts-Exploratorien stammen.
Ein kleiner Ausschnitt der Vielfalt einer Mikroarthropoden-Probe (bodenlebende Acari & Collembola) aus den Grünländern der Biodiversitäts-Exploratorien. Der weiße Balken entspricht jeweils 500 µm.

Der konzeptionelle Rahmen von RESOILIENCE basiert auf Assembly-Analysen, welchen die funktionellen Merkmale der zahlreichen untersuchten Tierarten zu Grunde gelegt werden. Auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen werden ökologische Prozesse untersucht, welche die Zusammensetzung einer Gemeinschaft prägen: Ausbreitungs-, Umwelt- und Interaktionsfilter. Störungsbedingte Assembly-Prozesse werden sowohl kurzfristig (Reaktion auf experimentelle Störungen), als auch längerfristig (Landnutzungshistorie) analysiert.

Die Untersuchungen konzentrieren sich auf die Landnutzungstypen und das Spektrum des Managementgradienten der Grünlandflächen der DFG Biodiversitäts-Exploratorien. Aufwändige Feld- und Mikrokosmos-Experimente dienen der gezielten Analyse wichtiger Aspekte der Erholung nach Bodenstörungen. Zusätzlich bietet der Vergleich der Beprobung der Bodenfauna im Jahr 2019 mit den Ergebnissen unserer Freilanderfassungen aus den Jahren 2009 und 2011, die Möglichkeit für eine großflächige Langzeituntersuchung.

Die wesentlichen Messgrößen umfassen: verschiedene Bodenfauna Taxa (überwiegend auf Artniveau), die Struktur des Bodennahrungsnetzes, verschiedene Bodenprozesse (Spurengasfreisetzung, C- und N-Umsatz), und mikrobielle Parameter (PLFA). Der RESOILIENCE Datensatz bietet wertvolle Ansätze für die Weiterentwicklung statistischer Verfahren und Messgrößen zur Analyse biologischer Erholungsprozesse im Boden.

Abbildung: Die Collage umfasst sechs Fotos der Feldarbeit des Projekts Risoilens. Foto 1 zeigt fünf männliche Studenten auf einem Feld bei der Arbeit an Stellen zur Entnahme von Bodenproben. Foto 2 zeigt die wissenschaftliche Mitarbeiterin Katharina John auf dem Boden knieend bei der Arbeit an einer Entnahmestelle. Foto 3 zeigt den wissenschaftlichen Mitarbeiter Dennis Baulechner beim Schwingen eines Hammers. Foto 4 zeigt einen Vibrations-Stampfer. Foto 5 zeigt zeigt einen zylindrischen 5 Zentimeter durchmessenden Bohrkern im aufgeklappten Bodenprobe-Entnahmebehälter eines Kernbohrgeräts. Foto 6 zeigt zeigt einen zylindrischen zwanzig Zentimeter durchmessenden Bohrkern im aufgeklappten Bodenprobe-Entnahmebehälter eines Kernbohrgeräts.
RESOILIENCE Feldarbeit: Zum RESOILIENCE Team gehören während der Feldarbeit in den Biodiversitäts-Exploratorien einige Studierende (a), welche die wissenschaftlichen Mitarbeiter:innen Katharina John (b) und Dennis Baulechner (c) beim Etablieren von Feldexperimenten, beispielsweise dem Ausbringen von Dünger, oder artifizieller Bodenverdichtung mittels Vibrationsstampfer (d), sowie bei der Entnahme zahlreicher Bodenproben (5 cm Durchmesser (e), 20 cm Durchmesser (f)) unterstützen.
Abbildung: Die Collage zeigt sechs Fotos der Laborarbeit des Projekts Risoilens. Foto 1 zeigt Bodenkerne in Extraktoren, Foto 2 zeigt eine Schale mit extrahierter Mesofauna, Foto 3 zeigt defaunierte Bodenkerne in Mikrokosmen, Foto 4 zeigt lebend extrahierte bodenlebende Invertebraten, Foto 5 zeigt Laborgeräte der Installation des Mikrokosmos-Experimentes und Foto 6 zeigt Laborgeräte der Installation zur Messung von Spurengasfreisetzung.
RESOILIENCE Laborarbeit: Nach der Probenahme in den Biodiversitäts-Exploratorien werden Bodenkerne in Extraktoren überführt (a) um die Mesofauna (b) zu extrahieren, welche im Anschluss taxonomisch bearbeitet wird. Ein anderer Teil der Bodenkerne wird defauniert um in Mikrokosmen experimentell behandelt zu werden (z. Bsp. verdichtet (c) oder gedüngt). Im Anschluss werden lebend extrahierte bodenlebende Invertebraten eingesetzt (d) um im Mikrokosmos-Experiment (e) unmittelbare Störungseffekt auf unterschiedliche Bodenprozesse, wie beispielsweise die Spurengasfreisetzung (f) zu untersuchen.

  1. Die Zusammensetzung der Bodenfauna-Gemeinschaften (Mikroarthropoden und Nematoden) ist abhängig vom Landnutzungstyp und basiert auf den funktionellen Merkmalen der einzelnen Arten innerhalb der Gemeinschaft. Es konnten sowohl Regions-, als auch Gruppen-spezifische Muster der Effekte vom Landnutzungstyp identifiziert werden.
  2. Umweltfilterprozesse prägen die funktionelle Zusammensetzung der Bodenfauna-Gemeinschaft in langfristig intensiv genutzten Grünländern.
  3. Eine kurzfristige starke Störung, wie etwa Bodenverdichtung oder Düngung, kann sich erheblich auf die Gemeinschaft der bodenlebenden Invertebraten auswirken. Die Resistenz der Bodenfauna und auch deren Resilienz nach der Störung ist abhängig von der Landnutzungsgeschichte und von der funktionellen Zusammensetzung der Gemeinschaft.

Doc
Der Einfluss von Bewirtschaftungsintensität auf die Bodenmakrofauna in Grünländern
Gartenbach A. (2019): Der Einfluss von Bewirtschaftungsintensität auf die Bodenmakrofauna in Grünländern. Bachelor thesis, University Gießen
Doc
The Relationship of Microarthropod Communities to Greenhouse Gas Emissions Under Contrasting Land-Use Intensities
Der Zusammenhang von Mikroarthropoden-Gemeinschaften und Treibhausgasen bei variierender Landnutzungsintensität - Ein Mikrokosmos-Experiment
Lill J. M. (2021): The Relationship of Microarthropod Communities to Greenhouse Gas Emissions under Contrasting Land-Use Intensities - A Microcosm Experiment. Master thesis, University Gießen
Doc
Auswirkung anthropogener Störungen auf edaphische Mikroarthropoden in unterschiedlichen Landnutzungsflächen Deutschlands
Plitt A. (2020): Auswirkung anthropogener Störungen auf edaphische Mikroarthropoden in unterschiedlichen Landnutzungsflächen Deutschlands. Master thesis, University Gießen
Doc
Einfluss von Dünger und Bodenverdichtung auf die Überlebensrate von Mikroathropoden nach Besiedlung im Mikrokosmos Experiment
Rippholz P. (2020): Einfluss von Dünger und Bodenverdichtung auf die Überlebensrate von Mikroathropoden nach Besiedlung im Mikrokosmos Experiment. Master thesis, University Gießen
Doc
Resilienz bodenlebender Hornmilben in einem Mikrokosmosexperiment in Abhängigkeit von der Landnutzungsintensität im Grünland
Schmidt L. (2020): Resilienz bodenlebender Hornmilben in einem Mikrokosmosexperiment in Abhängigkeit von der Landnutzungsintensität im Grünland. Master thesis, University Gießen

Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen

Prof. Dr. Volkmar Wolters
Projektleiter
Prof. Dr. Volkmar Wolters
Justus-Liebig-Universität Gießen
Prof. Dr. Klaus Birkhofer
Projektleiter
Prof. Dr. Klaus Birkhofer
Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg
Dr. Andrey Zaytsev
Mitarbeiter
Dr. Andrey Zaytsev
Justus-Liebig-Universität Gießen
Dennis Baulechner
Mitarbeiter
Dennis Baulechner
Justus-Liebig-Universität Gießen
Katharina John
Mitarbeiterin
Katharina John
Justus-Liebig-Universität Gießen
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