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Vorhersage und Erklaerung des Verhaltens und der Belastbarkeit von Oekosystemen unter veraenderten Umweltbedingungen - Teilprojekt N11: Charakterisierung der trophischen Bedeutung von Acetat im Boden und der Streu von Buchenwaeldern

Das Projekt "Vorhersage und Erklaerung des Verhaltens und der Belastbarkeit von Oekosystemen unter veraenderten Umweltbedingungen - Teilprojekt N11: Charakterisierung der trophischen Bedeutung von Acetat im Boden und der Streu von Buchenwaeldern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Ökologische Mikrobiologie (ÖMIK) durchgeführt. Boeden sind ein komplexes mikrobielles Habitat mit grossen Variationen hinsichtlich des Belueftungsgrades. Niedermolekulare-organische Saeuren (LMWOAs), die charakteristisch fuer anaerobe Prozesse sind, werden sowohl in der Streu als auch im Mineralboden von Waldboeden detektiert. Wenn Waldboeden unter anaeroben Bedingungen inkubiert werden, ist Acetat das vorherrschende Produkt (Kuesel and Drake 1994). Im Gegensatz zu klassisch anaeroben Habitaten (zB Sedimente), die sehr detailliert hinsichtlich anaerober Prozesse untersucht sind, ist nur wenig ueber die moegliche Groessenordnung dieser Prozesse in Habitaten mit fluktuierenden Redoxbedingungen bekannt. Ziel dieses Projektes war es (i) zu bestimmen, wie Umweltparameter die Bildung von Acetat in verschiedenen Waldboeden beeinflussen, (ii) abzuschaetzen, wie Acetat unter variierenden Redoxbedingungen umgesetzt wird, und (iii) zu untersuchen, ob in Waldboeden eine jahreszeitliche Varianz hinsichtlich der Bildung von LMWOAs unter anaeroben Bedingungen besteht. Der Vergleich von anaeroben Inkubationsexperimenten mit verschiedenen Waldboeden hat gezeigt, dass Boeden mit einem niedrigen pH Wert und hohen C/N Verhaeltnissen nur geringe Mengen an Acetat bildeten (Kuesel and Drake 1995). Ein hoher Bodenwassergehalt stimulierte die Faehigkeit, organische Saeuren zu bilden und Substrate analog acetogener Stoechiometrien umzusetzen. Gealterte Blattstreu hatte die hoechste Anfangsrate, Acetat zu bilden (Kuesel and Drake 1997). In der Streuloesung von beregneten Bodensaeulen wurden organische Saeuren, hauptsaechlich Acetat, detektiert (Kuesel and Drake 1998). Inkubationsexperimente zeigten, dass bei niedrigen Temperaturen Acetat ein stabiles anaerobes Endprodukt war. Lange Inkubationen foerderten die acetoclastische Methanogenese. In der Anwesenheit von Sauerstoff oder Nitrat wurde Acetat, das unter anaeroben Bedingungen gebildet wurde, schnell verbraucht (Drake et al, 1997). Der schnelle Verbrauch organischer Saeuren unter aeroben Bedingungen zeigt, dass sie einen sehr reaktiven Pool in der Bodenloesung darstellen koennen, so dass der moegliche Beitrag anaerober Prozesse am Abbau organischer Substanz in Waldboeden schwer zu bestimmen ist.

Die Zersetzungsleistung der Tiere als Indikator fuer die Belastung von Buchenwald-Oekosystemen - Mikrokosmosexperimente mit 14C markierten Streukomponenten

Das Projekt "Die Zersetzungsleistung der Tiere als Indikator fuer die Belastung von Buchenwald-Oekosystemen - Mikrokosmosexperimente mit 14C markierten Streukomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Biologische Fakultät, Institut für Zoologie und Anthropologie, Abteilung Ökologie durchgeführt. Tiere sind wichtige Regulatoren der Stoffkreislaeufe im Boden und der Zusammensetzung der edaphischen Mikroflora. Die Wirkung von Schadstoffeintraegen und von langfristiger Schadstoffakkumulation auf diese fuer den Prozess der Streuzersetzung und die Naehrstoffversorgrung der Pflanzen so bedeutenden Funktion soll in naturnahen Mikrokosmos-Durchflusssystemen untersucht werden. Die Verwendung von 14C-markierter Buchenstreu und anderer markierter Substanzen garantiert eine differenzierte und sensible Analyse der von den Tieren gesteuerten Prozesse. Die Experimente sollen mit ausgewaehlten Tieren an Bodenmonolithen aus verschieden belasteten Buchenwald-Standorten und an kuenstlich durch toxische Stoffe belasteten Boeden durchgefuehrt werden. Die Abhaengigkeit der Wechselwirkung der Fauna mit den Bakterien und Pilzen von verschiedenen Stressoren sowie die dadurch gegebene Beeinflussung von Stoffumsaetzen (besonders des Stickstoffs) stellen den Forschungsschwerpunkt des Vorhabens dar.

Auswirkungen experimenteller Bodenversauerung und Kalkung auf die Lumbriciden- und Collembolenfauna und deren Leistungen (Hoeglwald-Experiment)

Das Projekt "Auswirkungen experimenteller Bodenversauerung und Kalkung auf die Lumbriciden- und Collembolenfauna und deren Leistungen (Hoeglwald-Experiment)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Forstwissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Im interdisziplinaeren Forschungsschwerpunkt Hoeglwald sind ab Maerz 1989 intensive Untersuchungen ueber die Auswirkungen experimenteller saurer Beregnung und Kalkung auf die humusbiologisch wichtigen Bodentiergruppen der Lumbriciden (Regenwuermer: Oligochaeta) und Collembolen (Springschwaenze; Apterygota) geplant. In Freilanduntersuchungen werden qualitative Kenngroessen der Populationen auf den unterschiedlich behandelten Flaechen des seit 1984 laufenden Versuchs ermittelt. Dabei gilt dem Einfluss auf die Dynamik und die Reaktion der Arten in Zusammenhang mit bodenchemischen Parametern das besondere Interesse. Die Auswirkungen der sauren Beregnung und Kalkung auf die Leistungen beider Bodentiergruppen bei der Streuzersetzung und Bioturbation werden humus- und mikromorphologisch quantifiziert.

Messung der Bodenrespiration mit einem mobilen Infrarot-Gasanalyzer und Erfassung von Streuabbauraten - (EU-Teilrefinanziertes Projekt Forest Focus C2) (ST166)

Das Projekt "Messung der Bodenrespiration mit einem mobilen Infrarot-Gasanalyzer und Erfassung von Streuabbauraten - (EU-Teilrefinanziertes Projekt Forest Focus C2) (ST166)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft durchgeführt. Quantifizierung der Veränderungen im Kohlenstoffspeicher Humusauflage durch Gegenüberstellung von Streufall und Bodenatmung/Streuabbau.

Zersetzung, Mineralisation und Bodennährstofffreisetzung in reinen und gemischten Wäldern aus Buche (Fagus sylvatica) und Fichte (Picea abies)

Das Projekt "Zersetzung, Mineralisation und Bodennährstofffreisetzung in reinen und gemischten Wäldern aus Buche (Fagus sylvatica) und Fichte (Picea abies)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Waldökologie durchgeführt. Als man im 19. Jahrhundert begann, Fichte (Picea abies) außerhalb ihres natürlichen Verbreitungsgebietes in typischen Mischwaldgebieten aufzuforsten, wurden die unterschiedlichen Effekte von Buche (Fagus sylvatica) und Fichte auf den Waldboden diskutiert. Aufgrund der heute vielfach praktizierten naturnahen Forstwirtschaft denkt man vermehrt über eine Rückführung in gemischte Fichten/Buchenbestände nach, obwohl auch die Buche nicht immer die natürliche Baumart darstellt. Die versauernde Wirkung der Fichte ist zwar erwiesen, nicht jedoch deren negative Auswirkung auf das Baumwachstum. Aus diesem Grund soll die Annahme, dass Fichten/Buchenwälder eine bessere Alternative zu reinen Fichtenwäldern auf ehemaligen Laubbaumstandorten darstellen, kritisch überprüft werden, insbesondere da bodenchemische Prozesse in Mischbeständen aufgrund von Studien in reinen Buchen- oder Fichtenbeständen nicht vorhergesagt werden können. Die Arbeitshypothesen lauten: i) die Streuzersetzung und Nährstofffreisetzung von Buchen- und Fichtenstreu ist abhängig von der Qualität der Streu und dem Standort, ii) die Netto-Mineralisationsraten von Kalzium, und Stickstoff (N) im Oberboden unterscheiden sich zwischen den Baumarten und iii) die Nährstoffspeicherung bzw. -freisetzung des Waldbestandes ist folglich abhängig von der Baumartenmischung, wobei nicht lineare Zusammenhänge zwischen dem Mischbestand und den betreffenden Reinbeständen prognostiziert werden. Das angestrebte Ziel ist es, (i) die Zersetzung von gemischter Fichten/Buchen-Streu anhand der Abbauraten in den Reinbeständen abzuschätzen, (ii) den Einfluss der Baumartenmischung auf ausgewählte N-Kreislaufparameter zu verstehen, und letztendlich die Frage zu beantworten, (iii) in welchem Ausmaß die Nährstoffspeicherung bzw. -freisetzung mittels waldbaulicher Maßnahmen (z.B., unterschiedliche Beimischung von Buche) zu beeinflussen ist. Diese Themen haben unmittelbare praktische Relevanz, beispielsweise, auf die Produktivität von Mischbeständen und deren Auswirkungen auf die Grundwasserqualität (z.B.: Nitrat).

Streuzersetzung und Humusbildung in hochalpinen Böden

Das Projekt "Streuzersetzung und Humusbildung in hochalpinen Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Ökologie durchgeführt. Die Zersetzung von totem organischen Material ist ein essentieller Ökosystem-Prozess, durch den Nährstoffe dem Nährstoffkreislauf zugeführt und dadurch den Organismen verfügbar gemacht werden. Makrofauna-Zersetzer wie Regenwürmer, Tausendfüßer und Insektenlarven agieren am Beginn des Zersetzungsprozesses, indem sie die Streu zerkleinern und vermischen und sie dadurch für den mikrobiellen Besatz aufbereiten. Obwohl angenommen wird, daß Makrofauna-Zersetzer eine wichtige Rolle in der Streuzersetzung in hochalpinen Böden spielen, wo ungünstige Bedingungen für Zersetzungsprozesse herrschen, ist nur wenig über ihre tatsächliche Identität und Funktion bekannt. Das vorliegende Projekt befasst sich direkt mit dieser Wissenslücke. Mithilfe eines stabilen Isotopen Ansatzes werden die Makrofauna-Zersetzer in der hochalpinen Region identifiziert und deren Zersetzungleistung erhoben. Weiters wird der Zusammenhang zwischen der Diversität der Makrofauna-Zersetzer und der Streuzersetzung untersucht, um das Gefüge Biodiversität - Ökosystemfunktion zu durchleuchten. Außerdem wird ein neuer molekularer Ansatz angewandt, durch den Faeces ihren Invertebraten-Produzenten artspezifisch zugeordnet werden können. Auf diese Weise wird es möglich sein, die Hauptproduzenten der organischen Auflage im Freiland festzustellen. Die Kombination von stabilen Isotopen und molekularen Techniken erlaubt es, neue Erkenntnisse über die Rolle der Zersetzer in der hochalpinen Region zu erlangen, und liefert einen wichtigen Machbarkeitsbeweis für zukünftige Studien, die sich mit Zersetzungsprozessen in Zusammenhang mit Tieren und Bodenbildungsprozessen beschäftigen.

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