Forschung

MediAN – Mechanismen der Ökosystemdienstleistungen in Hartholz-Auwäldern
Wissenschaftliche Analyse sowie Optimierung durch Naturschutzmanagement

Naturnahe Hartholz-Auenwälder zählen zu den artenreichsten Ökosystemen Mitteleuropas. Neben ihrer Lebensraumfunktion erbringen sie auch wertvolle Ökosystemleistungen beispielsweise für die Hochwasserretention, den Klimaschutz und die Erholung. Übergeordnetes Ziel der Forschungsarbeiten in MediAN ist es, die den Ökosystemleistungen von Hartholz-Auenwäldern zugrundeliegenden Mechanismen besser zu verstehen, sowie die räumliche und zeitliche Variabilität der Bodenbiodiversität und ihre Rolle in diesen Leistungen während der Etablierung von Hartholz-Auenwald zu erfassen.

Im Bereich der Unteren Mittelelbe werden Untersuchungen zur Biodiversität von Collembolen (Springschwänzen) und Regenwürmern in unterschiedlichen Entwicklungsstufen von Hartholz-Auenwäldern der rezenten Aue, sowie in Vergleichswäldern der qualmwasserbeeinflussten Altaue und Auen der Nebenflüsse durchgeführt. Diese Biodiversitätsanalysen tragen zur Ableitung von Indikatorarten und –gemeinschaften von Collembolen und Regenwürmern für verschiedene Auenwald-Entwicklungsstufen bei und helfen außerdem, die funktionelle Bedeutung der Bodenfauna in Prozessen des Kohlenstoffhaushalts (z.B. die C-Sequestrierung) darzustellen.

Die Biodiversitätsuntersuchungen erfolgen jeweils im Frühjahr und Sommer in den Jahren 2018 – 2021. Collembolen werden mittels Entnahme von Bodenkernen und anschließender MacFadyen-Extraktion erfasst, Regenwürmer mittels Octett-Methode direkt im Gelände extrahiert und angesprochen. Die Auswertung auf der Gemeinschaftsebene erfolgt in enger Zusammenarbeit mit den vegetationsökologischen und bodenkundlichen Aufnahmen der Projektpartner*innen, um charakteristische Arten und Artengruppen für die entsprechenden Habitatfaktoren der Auenwald-Entwicklungsstufen abzuleiten. Dekompositionsversuche unter Ein- und Ausschluss der Bodenfauna geben Aufschluss über deren Aktivität in den jeweiligen Auenhabitaten und erweitern die Erkenntnisse zur Rolle der Bodenfauna in Ökosystemdienstleistung in Bezug auf Waldentwicklungsstufen und hydrologische Bedingunge.

Das Projekt wird in Kooperation mit der Universität Hamburg, dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), der Humboldt-Universität zu Berlin, dem BUND-Auenzentrum Burg Lenzen und der Loki-Schmidt-Stiftung durchgeführt. Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Projektträger Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), unter der Förderkennzeichen (FKZ) 01LC1601C finanziert.

Edaphobase – eine online-Datenbank für die biologische Vielfalt im Boden

Edaphobase ist eine nicht-kommerzielle Dateninfrastruktur, die vom Senckenbergmuseum für Naturkunde Görlitz entwickelt und gehostet wird und Daten aus heterogenen Quellen zu Bodentieren, ihrer Verbreitung und den Habitatparametern ihrer Vorkommensorte zusammenführt und der Öffentlichkeit im Open Access zur Verfügung stellt. Die Sektion Mesofauna leitet derzeit die konzeptionelle Entwicklung von Edaphobase.

Weitere Informationen finden Sie hier: www.edaphobase.org

sowie auf der Projektseite der Abteilung Bodenzoologie.

COST Action EUdaphobase – Europäische Boden-Biologisches Datenbank zum Schutz des Bodens

Die Sektion Mesofauna leitet derzeit die EU-COST-Aktion „EUdaphobase“, ein europäisches Konsortium von zurzeit mehr als 80 Teilnehmer*innen aus 30 Ländern, darunter die Europäische Kommission sowie europäische Agenturen. Die EUdaphobase-Aktion erweitert die Edaphobase-Datenplattform und schafft die Strukturen und Prozeduren, die für die Entwicklung einer offen zugänglichen europaweiten Dateninfrastruktur für Bodentiere, -pilze, -bakterien und -archaeen notwendig sind, um das Verständnis, den Schutz und die nachhaltige Nutzung der Bodenbiodiversität und ihrer Funktionen zu unterstützen.

Die Aktion wird durch das Horizont-2020 Programm der EU unter der Aktionsnummer CA18237 finanziert.

Weitere Informationen finden Sie unter https://eudaphobase.eu

sowie auf der Projektseite der Abteilung Bodenzoologie.

Abgeschlossen

Auwälder im Klimawandel (Waldklimafonds)

Zielsetzung des Projektes ist die „Formulierung von auf Praxistauglichkeit geprüften Empfehlungen für eine nachhaltige Auwaldbewirtschaftung zur Optimierung der Waldfunktionen Biodiversität, Einkommen und Klimaschutz vor dem Hintergrund des Klimawandels und Eschentriebsterbens“.

Aufgrund des Eschentriebsterbens, der Veränderung der Baumartenvitalität infolge des Klimawandels, der kostenintensiven Pflege von Eichenbeständen und der Ablehnung von Pappelmonokulturen durch den Naturschutz, sind aktuell zukunftsfähige und praxistaugliche Konzepte für eine nachhaltige Auwaldbewirtschaftung gefordert. Gleichzeitig soll der Bedeutung von Auwäldern für Hochwasser- und Klimaschutz sowie den Erhalt der Biodiversität Rechnung getragen werden. In diesem Projekt werden Waldentwicklungstypen für Hartholzauen definiert und in die Praxis übersetzt, welche den genannten Herausforderungen standhalten.

Auf Erhebungsflächen mit verschiedenen Bestandstypen (z.B. Eschen-, Eichen- und Pappel-dominierte Bestände) werden ökologische, ökonomische und klimaschutzfachliche Daten erhoben, analysiert und bewertet. Die Zusammenhänge zwischen diesen 3 Sektoren werden dargelegt und unter Berücksichtigung der Auswirkungen des Klimawandels zukunftsfähige Waldentwicklungstypen formuliert.

Die Sektion Mesofauna untersucht die funktionelle Bodenbiodiversität dieser Erhebungsflächen, indem wir wirbellose Tiergruppen analysieren, die für primäre Zersetzungsprozesse verantwortlich sind (Diplopoda, Isopoda, Lumbricidae). Die Aktivitäten der Fauna bei diesen Zersetzungsprozessen werden auch über Fressaktivitätsversuche (Bait Lamina) und direkte Dekompositionsmessungen (Mini-Container) untersucht.

Die Ergebnisse werden in Form eines Umsetzungsleitfadens für die Anwendung übersetzt und Informationsmaterial für Waldbesitzer*innen und Bewirtschafter*innen erstellt. Ein Indikatorensystem und Monitoringkonzept zur zukünftigen Beurteilung des Zustands eines Auwaldes in Hinblick auf die genannten Sektoren wird entwickelt.

Das Projekt wurde von dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMLE) finanziert, Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V., unter FKZ 22WC411003.

Abgeschlossen

Bodenbiologische Kartierung (BoBiKa)

Für die Bewertung der Funktion von Bodenorganismen im Naturhaushalt sowie der Veränderungen in der Artenzusammensetzung ist es notwendig, den gegenwärtigen Status des Vorkommens von Bodenorganismen zu ermitteln. Eine Beurteilung des Zustandes oder natürlichen bzw. anthropogenen Auswirkungen auf die Bodenbiodiversität setzt eine Festlegung von Biodiversitäts-Referenzwerten („Baselines“, „Normal Operating Ranges“) voraus. Bisher fehlen jedoch diesbezügliche flächenrepräsentative Kenntnisse.

Instrumente, z.B. zur Kartierung von Biodiversitäts-Baselines, müssen auf vorhandenen Daten beruhen, die Taxa mit ihren Vorkommensorten sowie mit den Umweltbedingungen und anthropogenen Belastungen dieser Standorte in Beziehung setzen. Da die räumliche Abdeckung der Daten zur Bodenbiodiversität derzeit sehr lückenhaft ist, muss die Festlegung von Baselines auf standortspezifischen potenziellen Werten erfolgen, die aus vorhandenen Daten zur Bodenbiodiversität und ihren Umweltmetadaten abgeleitet werden.

Für eine solche Regionalisierung bodenzoologischer Parameter werden statistischen Beziehungen zwischen bekannter Tierverbreitung und fundortspezifischen ökologischen Bedingungen (Habitatstypen und -nutzung, Klima, Boden, usw.) erarbeitet. Bodenzoologische Daten stammen aus dem Data Warehouse Edaphobase. Allgemeine Bodeneigenschaften werden mithilfe der Bodenübersichtskarte 1:200.000 (BÜK200) entnommen. Das Bundesamt für Geologie und Rohstoffe (BGR) stellt hierfür über der BÜK200 harmonisierte Daten zur Verbreitung und Vergesellschaftung der Böden sowie ihrer Eigenschaften zur Verfügung. Die Beziehung zwischen Bodentieren und Umweltparametern werden z. B. anhand general dissimilarity models (GDMs) und species distribution models (SDMs) hergestellt. Daraus wird dann eine Projektion der potentiellen Verbreitung von Bodentiergemeinschaften auf Karten für Deutschland dargestellt. Verbreitungsprognosen sollen vorrangig für die Gruppe der Lumbriciden erarbeitet werden, und dann nach Möglichkeit weitere Tiergruppen einbezogen werden.

Das Vorhaben fand in Kooperation mit dem Bundesamt für Geologie und Rohstoffe statt und wurde vom Umweltbundesamt finanziert (FKZ 3719 71 206 0).

Abgeschlossen

Metagemeinschaftsdynamiken in Auenlandschaften

In mehreren Forschungsprojekten untersucht die Sektion Mesofauna seit Mitte der 90er Jahre, die durch Hochwasserereignisse ausgelösten Gemeinschaftsdynamiken von Bodenarthropoden in Auenhabitaten sowie die Mechanismen, die diesen Gemeinschaften trotz regelmäßigen Überflutungen Stabilität verleihen. Intakte Auenhabitate sind durch regelmäßige aber natürliche Störungen aufgrund von Überflutungen sowie durch eine hohe Habitatsheterogenität charakterisiert. Bodentiere müssen mit beiden Aspekten zurechtkommen, um stabile Gemeinschaften aufrecht halten zu können. Die Forschung konnte bisher eine Vielzahl verschiedener Artengruppen unterschiedlicher ökologischer Ansprüche in Auen identifizieren. Obwohl sich die genaue Identität der einzelnen Arten dieser Gruppen von Standort zu Standort unterscheidet, bleiben die vorkommenden ökologischen Gruppen zwischen den Regionen relativ konstant. Durch das Zusammenspiel ständiger Species Sorting dieser Gruppen, aufgrund der sich regelmäßig verändernden Umweltbedingungen und der ausgeprägten Metagemeinschaftsdynamiken innerhalb der heterogenen Landschaft, werden unterschiedliche Artenkomplexe je nach vorherrschenden hydrologischen Bedingungen dominant, was der gesamten Gemeinschaft Stabilität über längere Zeiträume verleiht.

Abgeschlossen

Anthropogener Einfluss auf antarktische Bodengemeinschaften

Antarktische Bodenhabitate sind durch ihre Einfachheit aber auch Empfindlichkeit gekennzeichnet. Weiterhin existieren besonders im antarktischen Sommer sehr viele Mikrohabitate auf sehr kleinen räumlichen Ebenen, die sehr diverse Lebensräume und somit eine relativ hohe Artenvielfalt auf der Landschaftsebene ermöglichen. Bodenorganismen solcher Habitate sind gut untersucht und es ist bekannt, dass ihre ökologischen Anpassungen an die extremen antarktischen Bedingungen sich über geologische Zeiträume etabliert haben. Insbesondere die Antarktische Halbinsel wird jährlich von etlichen Tausenden von Tourist*innen besucht, die diese empfindlichen Lebensgemeinschaften leicht stören können. In einem vom UBA geförderten Vorhaben wird die Gefahr einer Einschleppung fremder Arten in antarktische Habitate, aber auch eine potentielle Störung bestehender antarktischer Bodengemeinschaften durch die Aktivitäten von Tourist*innen untersucht. Insbesondere ist die Gefahr einer Verschleppung von Bodenarten zwischen Standorten innerhalb der Antarktis oder zwischen Mikrohabitaten innerhalb einzelner Standorte, und somit eine Reduzierung der Diversität antarktischer Habitate auf der Landschaftsebene,  im Fokus der Studien.