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InterdisziplinäreInterdisziplinäre Biodiversitätsforschung in den gExploratorien
Andreas Hemp, Markus Fischer, Simone Pfeiffer, Elisabeth Kalko,Karl Eduard Linsenmair, Ernst-Detlef Schulze, Wolfgang W. Weisser
Universitäten Potsdam, Ulm, Würzburg; MPI-BGC und Universität Jena
Monitoring der Biodiversität istschier überwältigende Aufgabe:
Genetische und Arten‐Diversität aller Taxa, I t ktiInteraktionen, und die Vielfalt von Ökosystemen und Landschaften.
Monitoring umfasst normalerweise nur einigeMonitoring umfasst normalerweise nur einige oberirdische Taxa, und meist weder genetische Vielfalt noch Interaktionennoch Interaktionen.
Biodiversität ist nicht nur ein Gut fürsich allein, sondern die Grundlage von ÖkosystemprozessenÖkosystemprozessen.
Beobachtendes Monitoring alleinkann keine kausalenZusammenhänge aufdecken.
Das erfordert experimentelle ManipulationDas erfordert experimentelle Manipulation.
National Park Hainich Kurzzeitige,nicht in parallelenWi d h lWiederholungenangelegte oderangelegte odernicht koordiniertenicht koordinierteErfassungen sindgnichtvergleichbar.
(Schulze, unpublished)
Exploratorien ‐ Konzept
Untersuchung der Rückkopplungsschleifen von Biodiversitätsveränderungen
Gesellschaft Landnutzung Biodivers ität Ökosystemfunktionen
Politik GemeinschaftenProzesseLandwirtschaft
Ökonomie Arten
Prozesse
Dienstleis tungen
Landwirtschaft
Forstwirtschaft
Erholung
Eigentumsrechte
Individuen
Gene
Stabilitätandere
Z litt d F h di i li üb i d
Eigentumsrechte Gene
Zersplitterung der Forschungsdisziplinen überwindenBeobachtung, Experimente und Modellierung
über lange Zeiträume und im grossen Massstab integrieren
Zentrale Themen der Exploratorien
B i h i h d Bi di itätB i h i h d Bi di itätBeziehung zwischen der Biodiversität Beziehung zwischen der Biodiversität unterschiedlicher Taxa und Ebenenunterschiedlicher Taxa und Ebenen
+
Rolle von Landnutzung und Rolle von Landnutzung und Management für Biodiversität Management für Biodiversität
+
gg
Rolle der Biodiversität für ÖkoRolle der Biodiversität für Öko‐‐tt
+
systemprozessesystemprozesse
Die Exploratorien
im Biosphärenreservat Schorfheide‐Chorin
SCH
(Brandenburg)ca. 1300 km2
SCH
im Nationalpark Hainichund Umland
HAI
und Umland (Thüringen)ca. 1000 km2
i i hä bi
ALB
im BiosphärengebietSchwäbische Alb
(Baden‐Württemberg)ca. 700 km2
Wald Wald ‐‐ NutzungsgradientenNutzungsgradienten
4 5 6 7 8
12
3 4 5 6 7
1
Kiefern Stangenholz Buchen Naturwald
Landnutzungstyp EP VIP1 = Kiefernforste Jungbestand 4 1
Kiefern-Stangenholz Buchen-Naturwald
2 = Kiefernforste schwaches Baumholz 4 1
3 = Kiefernforste Baumholz 7 1
4 = Kiefern-Buchen-Mischforst 7 14 Kiefern Buchen Mischforst 7 1
5 = Eichenforste Baumholz 7
6 = Buchenwälder Baumholz 7 1
7 = Buchenwälder Dickung mit Altholzschirm 7 17 = Buchenwälder Dickung mit Altholzschirm 7 1
8 = unbewirtschaftete Buchenwälder Baumholz 7 3
3 x 100 Messstationen
+ 1x Oberflächentemperatur+ 4x Bodentemperatur+ 4x Bodentemperatur+ 1‐2x Bodenfeuchte
the Biodiversity Exploratory Information SystemJ. Nieschulze, C. Arens, D. Heimann
ResourcesData Resources» Fieldbook
Data» Upload» Query/Retrieval
» Analysis/Visualization» Standardization/ Sematics
InteractiveMaps
Projektübersicht
Zentralprojekt
Zentrale Koordination
weitere Projekte
BotanikLokales Management + MesstechnikUni Potsdam
DatenmanagementMPI BGC Jena
Botanik
BotanikHelmholtzzentrum UFZ Halle und LeipzigUni Göttingen, Halle‐Wittenberg, Bielefeld, MünsterETH Zü i hStoffkreisläufe
Modellierung/Remote sensingUni Jena, Potsdam,Würzburg, MarburgMPI BGC Jena
gUni Potsdam, Schorfheide‐ChorinUni Jena, Hainich‐DünUni Ulm, Schwäbische Alb
BotanikUni Potsdam, Bern
ETH ZürichStoffkreisläufeMPI BGC Jena
VertebratenUni Jena, Ulm
oberird. InvertebratenUni Jena, Würzburg
oberird. InvertebratenUni Bayreuth, Berlin,Göttingen, Würzburg,
MPI BGC Jena
StoffkreisläufeUni Mainz, FreiburgJ B
Boden (Abiotik)Uni JenaMPI BGC Jena
FreiburgBoden (Biotik)Uni Bochum, GöttingenHelmholtzzentrum UFZ Halle MPI BGC Jena, MP Potsdam
Boden (Biotik)Uni Bayreuth, Berlin, Bremen, Giessen, Göttingen, Hohenheim, Köln, München, TU Darmstadt und München
Jena, Bonn
MPI BGC Jena,Helmholtzzentrum UFZ Leipzig, Hochschulinstitut ZittauÖsterr. Akademie der Wissenschaften
6 Zentralprojekte34 weitere Projekte95 principle investigator und post docs 60 Doktoranden und 34 Diplom/Master Studierende60 Doktoranden und 34 Diplom/Master-Studierende>85 Technische Angestellte und Helfer
Düngung erniedrigt alpha‐ und beta‐Diversität im Grünland
6
4
5
ty
unfertilized fertilized
*3
4
ta diversit
1
2Bet
0
Vascular Plants Bryophytes
(Prati, Socher, Boch, Müller, Fischer, unpublished)
Düngungseffekte im Grünland t h id i h h R i dunterscheiden sich nach Region und
BodentypBodentyp
40
No of vascular plant species
2530
40unfertilized
fertilzedfertilized
15
20
20
5
10
15
10
0
5
mineral organic
0
Schwäbische Hainich- Dün Schorfheide- mineral organicSoil typesAlb Chorin
Exploratories(Prati, Socher, Boch, Müller, Fischer, unpublished)
Ungenutzte (Natur‐) Wälder sind ärmer an Gefäßpflanzen
Some hardwood forests are more species rich than beech forests are.
otrs of
es per plo
num
ber
nt spe
cie
Mean
cular pla
vasc
(Prati, Socher, Boch, Müller, Fischer, unpublished)
Ungenutzte (Natur‐) Wälder sind reicher an Flechten und Baumpilzen
er plot
25
30Unmanaged forestsUnmanaged
N fungi per small dead wood item(240 species on 800 items)
pecies pe
20
25g
Managed forests6
134
Managed
2
2,5
( p )
f liche
n sp
10
15 134
1
1,5
mbe
rs of
0
5
Swabian Alb Hainich Schorfheide
38 13140 264
Schwäbis Hainich Schorfheid0
0,5
Mean nu
m Swabian Alb Hainich SchorfheideSchwäbische Alb
Hainich‐Dün
Schorfheide‐Chorin unmanaged
M
(Boch, Prati, Fischer, unpublished) (Blaser, Prati, Fischer, unpublished)
Ungenutzte (Natur‐) Wälder sind ärmer an Wanzenarten b i h Käfaber reicher an Käferarten
Heteroptera
Black: Unmanaged, White: Conifer plantation
((Weisser, Gossner, Kowalski, Lange, Türke, unpublished)
Bakterienzahlen (Acidobacteria)unterscheiden sich nach Landnutzung und
2.5
57 VIPs in Grassland and Forestunterscheiden sich nach Landnutzung und Region
2.0
g
Mähweide gedüngt
Wiese gedüngt
1.5010 ·g
TM-1
)
Weide ungedüngt
Mähweide ungedüngt
AKL Buche
1.0mbe
r (·1
0 AKL Buche
AKL Coniferen
Buche unbewirtschaftet
0.5tal c
ell n
um Buche Plenterwald
0
Tot
Schwäbische Alb Hainich-Dün Schorfheide-Chorin
(Overmann, Friedrich, Nägele, Näther, unpublished)
Saisonale Regenwurm‐Abundanzen
Earthworm: Abundanceregional unterschiedlich
...(Wolters, Birkhofer, Diekötter, unpublished data)
Landnutzung und Diversität von Disteln, Distelherbivoren und ihren
P iParasiten
14
16
s
2,5Carduus nutansCarlina acaulis Cirsium eriophorum
8
10
12
14
inse
ct s
peci
es
Herbivorousinsects1,5
2
spec
ies
0
2
4
6N
umbe
r of
Predatory & parasitoid insects
0
0,5
1
No
of th
istle
s
00 2 4 6
Number of thistle species
0Meadow Mown
pasturePasture
Land use types(Müller, Prati, Fischer, unpublished)
Höhere Blütenvielfalt - größerer äArtenreichtum an Bestäubern
50
sito
rs*)
High-intensityLow-intensity
40ss
of v
is
20
30
s ric
hnes
Spearman rs= 0.40 p = 0.0110
20
Spe
cies
10 20 30 40 50
Species richness of flowers
*) A id (59 ) S hid (73) L id t (54) d C l t (52)*) Apidae (59 spp.), Syrphidae (73), Lepidoptera (54) and Coleoptera (52)
(Linsenmair, Blüthgen, Weinert, Werner, unpublished)
50
60
nt s
peci
es
(Prati, Socher, Boch, Müller, Fischer, unpublished)
20
30
40
of v
ascu
lar p
la0
10
20
No
o0 500 1000 1500
Plant biomass (g / m2)
(Dormann, Scherer‐Lorenzen, von Riedmatten) (Kalko, Böhm, Linsenmair, Floren)
Remote sensing,
upscaling,
modeling(Getzin, Wiegand, unpublished)( , g , p )
(Schulze, Nieschulze, Hessenmöller, unpublished)
Zusammenfassung
• Plattform für funktionelle Biodiversitätsforschung
• Arbeiten an vielen Organismengruppen und Prozessen in Kulturlandschaften
• gelebte interdisziplinäre Integration durch gemeinsame
h d G ü d l h d
Forschungsflächen
• Untersuchung der Gründe als auch Konsequenzen der Biodiversitätsabnahme
• langfristige Forschung nötig, um die Prozesse in Kulturlandschaften zu verstehen