Abteilung Pflanzenökologie und Ökosystemforschung

Neun Forschungsschwerpunkte der Abteilung

Die Forschungsschwerpunkte der Abteilung decken ein sehr breites Spektrum ökologischer Felder ab. Im Folgenden sind 9 Schwerpunktgebiete angegeben, zu denen es aktuell Forschungsvorhaben gibt. Zu jedem Schwerpunktgebiet kann eine pdf-Datei mit einem englischsprachigen Poster zum Schwerpunkt heruntergeladen werden.

1) Walddynamik

2) Temperate Wälder unter Einfluss des Klimawandels

3) Ökologie und Biodiversität tropischer Wälder

4) Ökologie der Waldgrenzen

5) Wurzelökologie und Rhizosphärenforschung

6) Biodiversität und Ökosystemfunktionen

7) Makroökologie und Populationsökologie

8) Biodiversitätsverluste in der Agrarlandschaft

9) Funktionale Flechtenökologie

AktuelleForschungsprojekte

F.R.A.N.Z. – Für Ressourcen, Agrarwirtschaft & Naturschutz mit Zukunft

(Bundesministerium für Landwirtschaft und Ernährung/Landwirtschaftliche Rentenbank und Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit/BfN)

Laufzeit: 2016 bis 2019

Das Dialog- und Demonstrationsprojekt FRANZ erprobt auf 10 Demonstrationsbetrieben in ganz Deutschland Maßnahmen, die nachweislich der Erhöhung der Artenvielfalt im konventionell genutzten Acker- und Grünland dienen und gleichzeitig praxistauglich und wirtschaftlich tragfähig sind. In einem Verbund mit der Michael-Otto-Stiftung für Umweltschutz, dem Deutschen Bauernverband, dem Thünen-Institut und dem Michael-Otto-Institut im Nabu führt unsere Abteilung die wissenschaftliche Begleitforschung auf den Höfen durch. Wir untersuchen die  Vegetation und die Samenbank, die Tagfalter- und Laufkäferfauna und bodenbiologische Funktionsparameter, um den Erfolg der umgesetzten Maßnahmen zu dokumentieren und analysieren. Um die Maßnahmen und Konzepte bundesweit auf andere Höfe übertragen zu können und Nachahmer zu finden, werden die Ergebnisse öffentlichkeitwirksam in der landwirtschaftlichen Praxis verbreitet und der Politik in geeigneter Form zur Verfügung gestellt

 

 

MEDIATE – Entwicklung von zielorientierten und effizienten Verfahren und Maßnahmen zur Erhöhung der Biodiversität in Agrarlandschaften

(Deutsche Bundesstiftung Umwelt DBU)

Laufzeit: 2016 – 2019

In einem Verbundprojekt der Universität Göttingen mit dem Thünen-Institut für Biodiversität und der Landwirtschaftskammer Niedersachsen werden beispielhaft in zwei niedersächsischen Landkreisen (Diepholz und Nienburg) praxistaugliche und effiziente Maßnahmen zur Erhöhung der Biodiversität in landwirtschaftlich intensiv genutzten Ackerbauregionen entwickelt und im Rahmen eines partizipativen Prozesses gemeinsam mit den Landwirten umgesetzt. Weitere lokale Stakeholder sind eingebunden. Wir untersuchen den Erfolg mehrerer Aufwertungsmaßnahmen im Hinblick auf die Vegetation und die Avifauna der Äcker. Ziel ist es, Biodiversitätsziele als essentiellen Bestandteil in die intensive landwirtschaftliche Flächenbewirtschaftung zu integrieren und Möglichkeiten der künftigen Optimierung des Greenings der EU-Direktzahlungen im Rahmen der GAP praxisnah zu erproben.


DIVforCLIM – Diversere Wälder für den Klimawandel

Erweiterung des Nutzholzarten-Spektrums im Klimawandel: Trockenstresstoleranz von Nebenbaumarten und Anbaupotenziale in einem trockeneren Klima

(Bundesministerium für Landwirtschaft und Ernährung)

Laufzeit: 2016 – 2018

Klimamodelle prognostizieren für das 21. Jahrhundert vor allem für den Osten Deutschlands eine Abnahme der Sommerniederschläge und höhere Sommertemperaturen und damit eine erhöhte Trockenstressgefährdung der Wälder, was die Forstwirtschaft im Hinblick auf die Baumartenwahl vor große Herausforderungen stellt. Nimmt man an, dass die Rotbuche im kontinental getönten Ostdeutschland in manchen Wuchsbezirken in Zukunft nicht mehr anbauwürdig sein wird, kommt der Auswahl neuer Baumarten aus der heimischen Baumflora mit höherer Trockenstresstoleranz eine große Bedeutung mit wirtschaftlicher Relevanz zu. Dieses Vorhaben erforscht Trockenstressgrenzen und damit verbundene Gefährdungspotenziale von vier einheimischen Nebenbaumarten (Spitzahorn, Hainbuche, Esche, Winterlinde), die vermutlich vergleichsweise trockenstresstolerant sind und daher das Spektrum der in Frage kommenden risikoärmeren Baumarten erweitern könnten. Die Ergebnisse werden den Eigenschaften der Traubeneiche, einer ökonomisch wichtigen, gut erforschten und relativ wenig trockenstressempfindlichen Baumart gegenübergestellt. Da in der forstwissenschaftlichen Literatur fundierte Daten zur Trockenstresstoleranz der Nebenbaumarten weitestgehend fehlen, soll diese Lücke geschlossen und die wissenschaftlichen Grundlagen für konkrete Handlungsempfehlungen für die Forstwirtschaft geschaffen werden. Die Untersuchungen finden in verschiedenen Mischbeständen entlang eines Niederschlagsgradienten von Südniedersachsen bis Sachsen-Anhalt (750 - 450 mm/Jahr) im Regenschatten des Harzes bis in das mitteldeutsche Trockengebiet statt. Es werden dendroökologische (Klimasensitivität des Zuwachses, Zuwachseinbrüche und anschließende Erholung), holzanatomische (Gefäßdimensionen) und ökophysiologische Messungen (hydraulische Leitfähigkeit, Kavitationsgefährdung, δ13C-Signatur der Blätter) mit der Erhebung von Vitalitätsparametern (langfristige Wachstumstrends, Feinwurzel-Totmasse) kombiniert, um aus hydrologischer Sicht die Anbaueignung der vier Baumarten an trockenen Standorten in Mittel- und Ostdeutschland zu spezifizieren.

 

BEECHLIMITS – Anbaurisiken der Buche im Klimawandel: Rezente Zuwachstrends in den Buchenregionen Nord- und Mitteldeutschlands und Identifizierung von hydrologisch-definierten Grenzen der Anbaueignung

(Bundesministerium für Landwirtschaft und Ernährung)

Laufzeit: 2017-2020

Vorliegende dendroökologische und baumphysiologische Messungen lassen erkennen, dass die Buche – trotz bemerkenswerter Regenerations- und Anpassungsfähigkeit – auch in Mitteleuropa sensitiv mit Zuwachseinbußen auf die rezente Klimaerwärmung reagiert. Die Forstwirtschaft benötigt daher dringend präzisere räumlich differenzierte Erkenntnisse über das Gefährdungspotenzial der Buche aufgrund wärmerer und trockenerer Sommer, um das Risiko einer falschen Baumartenwahl zu minimieren. Entlang eines Kontinentalitätsgradienten in Nord- und Mitteldeutschland von der niederländischen bis zur polnischen Grenze werden 40 ausgewählte Buchenbestände mit dendroökologischen und baumphysiologischen Methoden vergleichend im Hinblick auf ihr klimaabhängiges Zuwachsverhalten (Zuwachschronologie, Klimasensitivität des Zuwachses, Antwort auf Extremereignisse, δ13C-Signatur der Jahrringe) und die Kavitationsgefährdung von Sonnenkronenzweigen untersucht und Wachstum und Hydraulik in Beziehung zu wichtigen Kennwerten der Bodenhydrologie (Nutzwasserkapazität, Bodenfeuchteminima) gesetzt. Untersuchungen zur Abundanz und Vitalität der Buchenverjüngung und zum Lebend/Tot-Verhältnis der Feinwurzelmasse im Sommer an den Standorten liefern ergänzende Informationen zum Verhalten der Buchenpopulationen auf sommerliche Trockenperioden. Mit diesen Informationen werden Grenzwerte des Sommerniederschlages und der Bodenhydrologie definiert, bis zu welchen ein Anbau der Buche unter realistischen regionalen Szenarien des Klimawandels im Tiefland Nord- und Mitteldeutschlands empfohlen werden kann.

 

Sonderforschungbereich 990 – Ökologie und Sozioökonomie von Regenwald-Transformationssystemen in Sumatra (Indonesien). Teilprojekt B04

(Deutsche Forschungsgemeinschaft)

Im Rahmen der 2. Phase des SFB 990 (EFFORTS) untersuchen wir in vier typischen Landnutzungssystemen im Tiefland von Sumatra (Jambi) (Regenwald, Gummibäume gepflanzt unter Regenwaldbäumen, Gummibaumplantagen, Ölpalmenplantagen) die Diversität der hydraulischen Architektur in der Baumflora dieser Systeme. An ausgewachsenen Bäume (bzw. Palmen) werden die Xylemanatomie, hydraulische Leitfähigkeit, Kavitationsempfindlichkeit, Blattwasserstatus und die Stomaregulation an charakteristischen Arten untersucht, um die funktionale Diversität an hydraulischen Typen zu erfassen und Unterschiede im hydraulic safety margin zu ermitteln. Wir prüfen die diversity – community resistence –Hypothese, nach der Gemeinschaften mit diverserer Funktionalität (hier: hydraulischer Struktur) geringere zeitliche Schwankungen in der Produktivität aufweisen sollten als funktional einfache Pflanzenbestände. Der Kronenzugang wird dabei mittels Klettertechnik erlangt.

 

Graduiertenkolleg 2300 – Anreicherung von Buchenwäldern mit Koniferen: Auswirkung funktionaler Baumeigenschaften auf Ökosystemfunktionen

(Deutsche Forschungsgemeinschaft)

Laufzeit: 2017-2022

Für eine multifunktionale Waldwirtschaft, in der hohe Holzproduktion mit Aspekten des Naturschutzes verbunden werden, spielen Mischbestände aus natürlich vorkommenden Baumarten und hochproduktiven fremdländischen Arten eine besondere Rolle. Der Einfluss derartiger Mischungen auf Ökosystemfunktionen ist bislang kaum untersucht worden. In diesem interdisziplinären Graduiertenkolleg sollen die funktionalen Merkmale und assoziierten Mechanismen untersucht werden, die die Ökosystemfunktionen von Rein- und Mischbeständen aus Rotbuche, Fichte oder der eingeführten Douglasie bestimmen. Es wird erwartet, dass die Mischbestände aus Buchen und Koniferen eine höhere funktionale Diversität aufweisen als Buchenreinbestände und die damit verbundenen Effekte auf die Ökosystemfunktionen bei Beteiligung der Douglasie besonders ausgeprägt sind. In insgesamt 40 norddeutschen Waldbeständen aus Rein- oder Mischkulturen der drei Arten werden in unserem Teilprojekt B2 Aspekte des pflanzlichen Wasserhaushaltes (Blattwasserstatus, stomatäre Regulation, Saftfluss) und der Hydraulik (Wasserleitung und Cavitationsgefährdung) an Altbäumen vergleichend untersucht und Effekte der Mischung auf den Wasserstatus analysiert. Im Zentrum des Interesses stehen Nachbarschafts- und Komplementaritätseffekte auf die Wassernutzung der drei Baumarten.

 

WiNat – Wildnis Naturerbe. Naturwald-Entwicklung und Wlidnisgebiet-Umsetzung im Nationalen Naturerbe

(Bundesministerium für Bildung und Forschung)

Laufzeit: 2014-2019

Das WiNat-Projekt ist ein Forschungsvorhaben zur Umsetzung des Ziels der Nationalen Biodiversitätsstrategie hinsichtlich der natürlichen Entwicklung von überwiegend früher militärisch genutzten Waldgebieten in Deutschland, die aus der Nutzung genommen wurden. Gegenstand der interdisziplinären Untersuchungen sind Waldflächen des Nationalen Naturerbes im norddeutschen Tiefland, die der Deutschen Bundesstiftung Umwelt übereignet wurden, und Naturwaldparzellen in Betreuung  der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt. Diese meist von Buchen dominierten naturnahen Wälder sind seit 10 bis 50 Jahren aus der Nutzung genommen und auf dem Entwicklungspfad in Richtung Waldwildnis. Zum Naturerbe gehören weiterhin großflächige gepflanzte Kiefernbestände unterschiedlichen Alters und Naturnähegrads, die entsprechend der Naturerbe-Entwicklungskonzepte in Richtung auf die naturnahe Waldvegetation zu entwickeln sind. Ziel des Projektes ist es, Managementempfehlungen zu erarbeiten, mit denen die Kiefernplantagen beschleunigt in laubholzdominierte Naturwälder entwickelt werden können. In einem ersten Arbeitsschritt sollen mittels Waldstrukturerhebungen, floristischen und faunistischen Aufnahmen und Messungen zu wichtigen Ökosystemfunktionen (u.a. Produktivität, Kohlenstofffestlegung) Naturnähe-Indikatoren für die Kiefernplantagen und naturnahen Laubwälder abgeleitet werden. In einem replizierten Freilandexperiment in der Rüthnicker Heide (Brandenburg) werden mehrere Managementalternativen in Kiefernplantagen erprobt, mit denen der Strukturreichtum erhöht und die Naturnähe gesteigert werden soll.

 

SUBSOM – Der vergessene Teil des Kohlenstoffkreislaufs: Speicherung und Umsatz von Bodenkohlenstoff im Unterboden von Buchenwäldern (DFG-Forschergruppe 1806)

(Deutsche Forschungsgemeinschaft)

Laufzeit: 2016-2019 (2. Phase)

In der 2. Phase der Forschergruppe SUBSOM untersuchen wir die Funktionalität der Wurzeln der Buche im Unterboden im Vergleich zu Wurzeln im Oberboden. In sechs Buchenwäldern auf unterschiedlichem Ausgangsgestein (Kalkstein bis pleistozäner Sand) werden Feinwurzeln in situ auf ihre Stickstoffaufnahme (15N-Markierung), Wasseraufnahme (Miniatursaftflusssysteme) und Exudation (in situ-Exudationsmessung) vergleichend im Unter- und Oberboden untersucht. Der Feinwurzelumsatz wird außerdem mittels Mini-Rhizoskopie untersucht. Wir prüfen die Hypothese, dass sich Oberboden- und Unterbodenwurzeln sowohl morphologisch als auch in ihrer Funktionalität unterscheiden und dies als Anpassung an die unterschiedliche Ressourcenverfügbarkeit gewertet werden kann.