Untersuchung der Variabilität bei der Zersetzung von Totholz und der Artenvielfalt in den BELongDead-Totholzstämmen nach 17 Jahren Zersetzung

Hintergrund

Totholz ist ein wichtiges Strukturelement von Waldökosystemen, das zur biologischen Vielfalt der Wälder beiträgt und viele Ökosystemfunktionen beeinflusst. Totholz verrottet mit der Zeit, und die Abbaurate hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie der Größe des Totholzstücks, der Umgebungstemperatur und von baumartenspezifischen Holzeigenschaften wie der chemischen Zusammensetzung und der Holzdichte. Die wichtigsten Zersetzer sind Pilze, aber auch Archaeen, Bakterien und verschiedene wirbellose Tiergruppen tragen zum Abbau von Totholz bei. In fortgeschrittenen Zerfallsstadien haben sich die physikalische Struktur und die chemische Zusammensetzung des Totholzes erheblich verändert, was auch die Funktion des Totholzes als Ressource und Lebensraum für viele dieser Organismen beeinflusst. Es gibt Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen der Vielfalt der Organismen und den Zerfallsraten, aber es ist noch weitgehend unklar, wie die Vielfalt und Zusammensetzung der totholzabbauenden Gemeinschaften mit den Abbauraten einzelner Baumarten zusammenhängt. Darüber hinaus ist der Holzabbau nicht gleichmäßig, sondern variiert sowohl zwischen als auch innerhalb von Totholzstämmen derselben Baumart. In diesem Projekt wird Totholz des BELongDead-Experiments (Biodiversity Exploratories Long-term Deadwood) verwendet, um die Variation der Abbauraten innerhalb von und zwischen Baumstämmen zu untersuchen.

Ziele

Konkret wollen wir die Einflussfaktoren für die Heterogenität innerhalb und zwischen Baumstämmen anhand bestehender und neuer Daten auf Baumstammebene entflechten und die Variabilität des Zersetzungsgrades mit der Variabilität der Biodiversität (Beta-Diversität) verknüpfen. Um eine Störeffekte potenzieller Einflussfaktoren zu vermeiden, konzentrieren wir uns auf die neun Buchenwald-Versuchsflächen (EPs) im Hainich, um ähnliche Bedingungen hinsichtlich des Gesamtklimas und der Bodenverhältnisse zu erhalten, sowie auf die Auswirkungen der Kronendachbedeckung, die mit der Waldstruktur, nicht jedoch mit der Baumartenzusammensetzung zusammenhängen. Wir konzentrieren uns auf Baumarten, bei denen noch eine ausreichende Variation des Massenverlusts zwischen den Stämmen besteht. Auf dieser Grundlage werden wir uns auf Acer, Fraxinus, Pinus und Larix konzentrieren. Um die Langzeitzeitreihen zum Massenverlust zu vervollständigen, werden wir zudem den Massenverlust für alle Stämme auf allen 30 Parzellen messen.

Hypothesen

Die Heterogenität der Totholzzersetzung innerhalb und zwischen Baumstämmen (derselben Baumart) lässt sich durch Unterschiede in den Umweltbedingungen erklären, wie beispielsweise die Bedeckung durch Bäume, Kräuter, Sträucher oder Moose, den Boden, den Kontakt mit Laubstreu und lebende Wurzeln.
Es gibt eine signifikante Beta-Diversität der Organismen innerhalb der Baumstämme, die zur Beta-Diversität der Organismen zwischen den Baumstämmen beiträgt.
Die Beta-Diversität der Organismen innerhalb und zwischen Baumstämmen korreliert mit (kleinräumigen) Unterschieden bei exogenen Einflussfaktoren wie der Bedeckung durch Bäume, Kräuter, Sträucher oder Moose, dem Boden, dem Kontakt mit Laubstreu und lebenden Wurzeln.
Die Gamma-Diversität der Organismen über Baumstämme hinweg wird stärker von der Beta-Diversität innerhalb und zwischen Baumstämmen bestimmt als von der Alpha-Diversität.

Methoden

Mithilfe von Metabarcoding untersuchen wir die Artenvielfalt verschiedener taxonomischer Gruppen holzbewohnender Organismen (darunter Pilze, Prokaryoten, Arthropoden und Nematoden). Darüber hinaus werden Atmungsraten, Masseverlust und chemische Eigenschaften des Holzes analysiert und quantifiziert und mit Biodiversitätsmustern korreliert, um die Heterogenität des Holzabbaus zu verstehen.