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Das Projekt "BIOTREE"

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Autor (-en):
Ingolf Profft, DEMO Project, CarboEurope-IP
TLWJF Gotha
Kontakt:
Einstellung am:
11.05.2005
Dokumenttyp:
Projektbeitrag
Zusammenfassung:
In einem Gemeinschaftsprojekt des Max-Planck-Institutes für Biogeochemie, der Thüringer Landesanstalt für Wald, Jagd und Fischerei sowie des Bundesforstamtes Thüringer Wald werden seit 2003 an drei Standorten in Thüringen im Rahmen des Langzeitprojektes BIOTREE die Zusammenhänge zwischen Biodiversität und ökosystemaren Prozessen in Wäldern der gemäßigten Breiten und die Kohlenstoffflüsse auf Aufforstungsflächen untersucht.

Logo des BIOTREE-Projektes

Abb.1: Logo des BIOTREE-Projektes

Biodiversität ist eine Grundlage menschlicher Existenz, und es zeigt sich, dass der weltweite Biodiversitätsverlust, der mit der Ausdehnung des menschlichen Aktivitäts- raumes einhergeht, erhebliche wirtschaftliche und soziale Auswirkungen verursacht.
Die Systeme, die in den bisher erstellten Biodiversitätsstudien verwendet wurden, waren aus praktischen Gründen relativ klein, kurzlebig und gleichaltrig und in der Regel Grasland-Gesellschaften. Die daraus gewonnenen Ergebnisse haben unterstrichen, dass biologische Vielfalt die Funktion des Ökosystems über den Effekt der "Schlüsselarten" hinaus beeinflusst (eine "Schlüsselart" oder "keystone species" ist eine bestimmte Art, deren Anwesenheit im Ökosystem essentiell ist für dessen Funktion). Die Anwendung und Übertragung solcher Ergebnisse auf andere Ökosysteme, wie z.B. Wälder erweist sich aber als schwierig. Daher haben das Max-Planck-Institut für Biogeochemie, die Thüringer Landesanstalt für Wald, Jagd und Fischerei sowie das Bundesforstamt Thüringer Wald im Frühjahr 2003 das Langzeitexperiment BIOTREE (BIOdiversity and ecosystem processes in experimental TREE stands) begonnen. Für dieses weltweit einmalige und neuartige Forschungsprojekt wurden an drei Standorten in Thüringen⁄Deutschland auf insgesamt 80 ha Brachland durch gezieltes Anpflanzen mit verschiedenen Baumartenmischungen unterschiedliche Waldlebensgemeinschaften etabliert. Durch die unterschiedliche Baumartendiversität der Untersuchungsflächen sollen die Zusammenhänge zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen auf der Ebene von Baumarten untersucht werden. Die entstehenden Wälder sollen in den nächsten Jahren und Jahrzehnten neue Erkenntnisse zu Biodiversität und zu ökosystemaren Prozessen in temperaten Wäldern liefern. Das Projekt fügt sich ein in eine Reihe von Projekten zu Biodiversität in Wäldern Finnlands, Panamas und Borneos.
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Die Forschungsziele für das Projekt in Thüringen sind:
  • experimentelle Waldbestände mit entsprechenden Wiederholungen mit unterschiedlichen Baumartenzahlen aus heimischen Arten zu etablieren
  • die Kohlenstoffspeicherung in Boden und Biomasse in Abhängigkeit von der Baumartenzahl zu quantifizieren und zu Grunde liegende Prozesse zu untersuchen
  • den Einfluss der Baumartenzahl und der funktionellen Diversität auf strukturelle Eigenschaften und Prozesse des Ökosystems zu untersuchen und zu quantifizieren
  • die steuernden Mechanismen in der Beziehung zwischen Diversität und Ökosystemfunktionen zu verstehen
  • den Einfluss von forstwirtschaftlicher Bewirtschaftung auf die Artenvielfalt-Ökosystemfunktions-Beziehung zu untersuchen
  • für die Forstwirtschaft wichtige Aspekte der Beziehung zwischen Baumartenvielfalt und Ökosystemfunktionen zu ermitteln, um ökonomische und ökologische Nachhaltigkeit zu sichern
  • mit den "Forschungswäldern" Plattformen für Untersuchungen zu verschiedensten wissenschaftlichen Fragestellungen rund um Biodiversität bereit zu stellen
  • eine Datenbasis für Langzeituntersuchungen zu Biodiversität und ökosystemaren Prozessen zu liefern

Versuchsflächendesign der Untersuchungsfläche bei Kaltenborn

Abb.2: Versuchsflächendesign der Untersuchungsfläche bei Kaltenborn

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Innerhalb des BIOTREE-Experimentes gibt es zwei verschiedene Versuchsansätze, die Diversität zu variieren. Auf zwei Untersuchungsflächen (Mehrstedt und Kaltenborn) wird Anzahl der Baumarten variiert, um den sogenannten Diversitätsgradient zu untersuchen. Auf der dritten Fläche (Bechstedt) wird mit einer konstanten Artenzahl die funktionale Diversität untersucht.
Aus einem Artenpool von 6 Hauptbaumarten auf der Untersuchungsfläche Mehrstedt (Larix decidua (Lärche), Pseudotsuga menziesii (Douglasie), Quercus petraea (Traubeneiche), Fagus sylvatica (Rotbuche), Tilia cordata (Winterlinde) und Acer pseudoplatanus (Bergahorn)) bzw. 4 Arten auf der Untersuchungsfläche Kaltenborn (Picea abies (Gemeine Fichte), Pseudotsuga menziesii (Douglasie), Quercus petraea (Traubeneiche) und Fagus sylvatica (Rotbuche)) werden alle möglichen Artenkombinationen gepflanzt.
Für den Untersuchungsansatz auf der Fläche in Bechstedt werden folgende 16 Baumarten verwendet:
  • Feldahorn (Acer campestre)
  • Spitzahorn (Acer platanoides)
  • Bergahorn (Acer pseudoplatanus)
  • Sandbirke (Betula pendula)
  • Hainbuche (Carpinus betulus)
  • Rotbuche (Fagus sylvatica)
  • Gemeine Esche (Fraxinus excelsior)
  • Europäische Lärche (Larix decidua)
  • Gemeine Kiefer (Pinus sylvestris)
  • Aspe (Populus tremula)
  • Vogelkirsche (Prunus avium)
  • Traubeneiche (Quercus petraea)
  • Eberesche (Sorbus aucuparia)
  • Elsbeere (Sorbus torminalis)
  • Winterlinde (Tilia cordata)
  • Bergulme (Ulmus glabra)
Einige der gepflanzten Artenkombinationen haben für die forstwirtschaftliche Praxis in Deutschlands gegenwärtig keine Bedeutung. Trotzdem wurden sie in das Versuchsdesign aufgenommen, um die Entwicklung bestimmter Artenzusammensetzungen und möglicherweise unerwartete Wuchsleistungen besser studieren zu können.
Die verwendeten Arten haben in Mitteleuropa ihr Verbreitungsgebiet und sind auch in den regionalen Wäldern um die Untersuchungsflächen heimisch. Da sie zudem bedeutsame Wirtschaftsbaumarten darstellen, ist das Experiment auch für die Forstwirtschaft von praktischem Nutzen. Die Baumarten werden eingeteilt in dominante Hauptbaumarten und ergänzende Nebenbaumarten, die sich in den einzelnen Standorten unterscheiden.

Die Untersuchungsflächen setzen sich aus einer Vielzahl an Einzelplots mit einer Größe von 0,17 ha (Bechstedt), 0,6 ha (Kaltenborn) bzw. 1,0 ha (Mehrstedt) zusammen.
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Aufforstungen - Quelle oder Senke für Kohlenstoff ?

Im Kyoto-Protokoll von 1997 werden Wiederaufforstungen von landwirtschaftlichen Flächen als eine Landnutzungsänderung anerkannt, die zur Verringerung des Anstiegs der atmosphärischen CO2-Konzentration beiträgt und damit den Klimaveränderungen entgegen wirkt. Dennoch gibt es Untersuchungen, die zeigen, dass insbesondere während der ersten Jahre nach der Aufforstung erhebliche Kohlenstoff-Verluste auftreten können. Diese Verluste sind Folge der Störung des Kohlenstoffkreislaufs. Im Boden ist der größte Teil an organischen Kohlenstoff gebunden und kann unter bestimmten Bedingungen zu einer Kohlenstoffquelle werden und zusätzliches CO2 in die Atmosphäre entlassen. Unter welchen Bedingungen eine Aufforstungsfläche während der ersten Jahre nach der Etablierung eine Kohlenstoffquelle oder -senke darstellt, soll daher auch mit diesem Langzeitexperiment untersucht werden.

Aus diesem Grund werden auf der Fläche bei Mehrstedt kontinuierlich Messungen zum Austausch von Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid zwischen der Aufforstungsfläche und der Atmosphäre (Eddy-Kovarianz-Technik) sowie Bodenatmungsmessungen durchgeführt. Als Ausgangsbasis für Langzeitveränderungen werden zusätzlich die gegenwärtigen Kohlenstoffvorräte bestimmt. Sie sind auch Basis für weitere Studien über den Einfluss von Baumartendiversität auf die Kohlenstoffspeicherung. Zudem wird gelöster organischer Kohlenstoff (DOC-Dissolved Organic Carbon) kontinuierlich gemessen, um den Kohlenstoffaustrag mit den Sickerwasser zu quantifizieren. Gelöstes organisches Material ist Transportmedium für organischen Kohlenstoff und beeinflusst nahezu alle Prozesse, die im Boden ablaufen. Studien mit stabilen Isotopen-Markern sollen einen Einblick in Kohlenstoffquellen und -senken im Boden ergeben.
Der Eddy-Kovarianz-Turm ist Bestandteil des europäischen Netzwerkes CarboEurope-IP.

Für weiterführende Information zum Projekt BIOTREE nutzen Sie bitte die Projekt-Homepage unter: » www.biotree.bgc-jena.mpg.de

oder wenden sich bitte an: Axel Don, Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena, unter: » adon(at)bgc-jena.de
Abbildungen:

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