Das Projekt "Teilprojekt 2: Ökohydrologische Rückkopplungsanalysen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Biologie - Biodiversität und Ökologische Modellierung durchgeführt. Ziel des Subprojekts S1 unter der Leitung der FUB ist die Quantifizierung von ökohydrologischen Wechselwirkungen in Savannen. Folgende Teilziele werden dabei verfolgt: 1. Kategorisierung von Pflanzen in funktionelle Typen abhängig von ihrer Reaktion auf Wasserverfügbarkeit und CO2 während ihres Lebenszyklus. 2. Quantifizierung von Wasserflüssen (Pflanzen und Boden) durch Messungen entlang eines Niederschlags- und Degradierungsgradienten. 3. Integration von Ergebnisse aus 1. und 2. sowie anderen Subprojekten in ein ökohydrologisches Modell, um i) Ursachen von Degradierung und Erosion unter verschiedenen Landnutzungs- und Klimawandelszenarien und ii) Auswirkungen von Degradierung auf Produktivität und Wasserverfügbarkeit zu untersuchen. 4. Bilden einer fundierten wissenschaftlichen Basis über ökohydrologische Feedbacks für das Gesamtprojekt. Die Arbeitsplanung gliedert sich in zwei Bereiche: empirischen Analysen (Tasks 1-4) und Simulationsanalysen (Tasks 4-7). In Tasks 1/2 finden Feldstudien bzw. Experimente zur Reaktion verschiedener Arten auf Wasserstress statt: wie stark können Pflanzen dem Boden Wasser abhängig vom Entwicklungsstadium entziehen und wie wirkt sich Wasserstress aus? In Task 3/4 werden Feldstudien zur Erosion bzw. Grundwasserneubildung durchgeführt. In Task 5/6 werden die Ergebnisse aus Task 1/2 bzw. 3/4 in das Modell eingearbeitet. Task 7 dient dazu, das erweiterte und neu parametrisierte Modell zur Studie von Landnutzungs- und Klimawandelszenarien auszuwerten.
Das Projekt "Ökosystemresilienz unter Klimawandel - Wirkung und Interaktion von stabilisierenden Mechanismen in mediterranen Ökosystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Biologie - Biodiversität und Ökologische Modellierung durchgeführt. Ökosysteme können häufig den Einfluss von Störungen auf die Vegetation durch interne Puffermechanismen abfedern, die plötzliche, starke Veränderungen des Ökosystems zunächst verhindern. Diese Mechanismen agieren auf verschiedenen Ebenen des Systems, welche von der Population (z.B. Variabilität von Eigenschaften/Traits) über die Pflanzengemeinschaft (z.B. Arten mit ähnlicher Ökosystemfunktion) bis zur Landschaftsebene (z.B. Refugien, Selbstorganisation) reichen. Obwohl die Bedeutung von einzelnen Puffermechanismen in zahlreichen Ökosystemen untersucht wurde, fehlt bislang das Verständnis darüber, wie diese ineinander greifen. Daher ist oft unbekannt, was Ökosysteme unter heutigen Bedingungen stabilisiert und wie sich dies unter Klimawandel verändern könnte. Das Ziel dieses Projektes ist daher, den Einfluss von Puffermechanismen auf verschiedenen Ebenen des Ökosystems erst in einem artenreichen mediterranen System im Südwesten Australiens zu untersuchen und die Ergebnisse anschließend zu verallgemeinern. Die Eneabba Sandplain ist einer der globalen Biodiversitäts-Hotspots und besteht aus einer Dünenlandschaft mit dichter, sehr heterogener Strauchdecke, bei der die Rekolonisierung durch regelmäßig auftretende Feuer stattfindet. Das Projekt soll das Verständnis erhöhen, welche ökologischen Mechanismen dieses und andere Ökosysteme gegen unwirtliche Bedingungen stabilisieren, wie diese Mechanismen interagieren und welche dieser Mechanismen heute und in Zukunft von besonderer Bedeutung sind. Zu diesem Zweck werden wir ein ökohydrologisches Modell entwickeln, das die räumlich heterogene gekoppelte Dynamik von Wasser und Vegetation simuliert. Das Modell wird die Stärken zweier bisheriger Modelle in sich vereinen (Eneabba Vegetation: Esther et al. 2008, 2010, 2011; Ökohydrologie: Tietjen et al. 2009, 2010, Lohmann et al. 2012). Die Modellentwicklung und -anwendung wird eng mit umfangreichen Felduntersuchungen und Experimenten von Kooperationspartnern zu Bodenfeuchte, Wasserflüssen und Vegetationsdynamik unter heutigen und zukünftigen Klimabedingungen gekoppelt sein. Das Modell wird anschließend dazu verwendet, Szenarien zur Variabilität von Traits, der Artenzusammensetzung und der Landschaftsheterogenität auszuwerten. Dies wird dazu betragen die Mechanismen der Ökosystemresilienz und ihre Interaktionen unter heutigen Bedingungen zu verstehen, sowie die Rolle von verschiedenen Puffermechanismen und die daraus folgende zukünftige Resilienz von Ökosystemen unter Klimawandel abzuschätzen. Die Ergebnisse werden nicht nur unsere Kenntnis der spezifischen Ökosystemdynamik erhöhen, sondern auch eine neue Basis dazu bieten, Puffermechanismen und ihre Interaktionen in mediterranen Ökosystemen grundsätzlich zu verstehen.