CANDYbog

Projekt

CANDYbog: Stoffflüsse in südpatagonischen Mooren - Hintergrund

Das DFG-geförderte Projekt CANDYbog - Carbon, water and nutrient dynamics in vascular plant- vs. Sphagnum-dominated bog ecosystems in southern Patagonia - beschäftigt sich mit zeitlichen und räumlichen Mustern und steuernden Prozessen von Stoffflüssen in südpatagonischen Mooren. Diese sind im Gegensatz zu den meist stark anthropogen beeinflussten und gut untersuchten Mooren der nördlichen Hemisphäre nahezu unberührt und kaum erforscht. Sie sind daher sehr gut geeignet, Erkenntnisse über die Stoffkreisläufe anthropogen unbeeinflusster Moore zu gewinnen, was auf der Nordhalbkugel kaum mehr möglich ist. 

Neben den auch für die nördliche Hemisphäre typischen Torfmoos-Mooren findet man in Südpatagonien auch solche, die von polsterbildenden Gefäßpflanzen dominiert werden. Bisher weiß man kaum, welche Bedingungen dazu führen, dass entweder Polsterpflanzen-Moore oder Sphagnum-Moore entstehen. Ungestörte Moore stellen aufgrund ihrer Kohlenstoffspeicherfunktion bedeutende Senken im globalen Kohlenstoffkreislauf dar. Allerdings ist unklar, wieviel Kohlenstoff südpatagonische Moore, insbesondere die Polsterpflanzen-Moore, binden oder freisetzen. Ziel des Projektes ist es daher, den Kohlenstoff-, Nährstoff- und Wasserhaushalt südpatagonischer Moore zu quantifizieren sowie die zentralen Prozesse, die Nähr- und Kohlenstoffdynamik dieser Moore steuern, besser zu verstehen.

Neben der Relevanz für den globalen Kohlenstoffkreislauf ist ein besseres funktionales Verständnis südpatagonischer Moore auch deshalb bedeutsam, weil diese Ökosysteme als Modell für ungestörte Moore der nördlichen Hemisphäre angesehen werden können. Daher eignen sich südpatagonische Moore dazu, die Reaktion von Mooren auf sich ändernde Umweltbedingungen, etwa durch den globalen Wandel, zu untersuchen. Hierzu zählen beispielsweise klimatische Veränderungen oder erhöhte Stickstoffeinträge. Es wird erwartet, dass diese veränderten Umweltbedingungen einen Einfluss auf die Vegetationszusammensetzung und Kohlenstoffspeichfunktion von Mooren haben werden. Dabei können die Polsterpflanzen-Moore ein Beispiel sein für die zu erwartenden Veränderungen in der Vegetationszusammensetzung der Hochmoore der Nordhalbkugel hin zu einer größeren Dominanz von Gefäßpflanzen. Aus den Ergebnissen der Untersuchungen können so wertvolle Erkenntnisse zur Erhaltung und Wiederherstellung von Hochmooren der nördlichen Hemisphäre gewonnen werden.

Das Projekt CANDYbog wird gemeinsam von den Arbeitsgruppen Biodiversität und Ökosystemforschung sowie Hydrologie der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster und der Arbeitsgruppe Regionale Hydrologie der Universität Hamburg bearbeitet (Projektpartner und Kontakt siehe rechte Spalte/unten).

Die Forschungsfragen beschäftigen sich unter anderem mit

• den Unterschieden in Kohlenstoff- und Wasserhaushalt zwischen Sphagnum-dominierten und Gefäßpflanzen dominierten Mooren, insbesondere in der Reaktion auf unterschiedliche Umweltbedingungen
• den Effekten von experimenteller Abschattung und Düngung auf Torfmoose und polsterbildende Gefäßpflanzen, die Torfzersetzungsrate sowie die Stickstoffdynamik beider Systeme
• der langfristigen Rate der Kohlenstoffspeicherung südpatagonischer Moore

Laufzeit und Förderung

• Laufzeit: 09/2013 - 09/2016, verlängert bis 12/2017
• Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Methoden

Methoden

Im CANDYbog Projekt wird ein breites Spektrum an Methoden angewandt, das neben Messungen und Experimenten im Gelände auch Laboranalysen umfasst. Die Untersuchungen werden in beiden vorherrschenden Moortypen während drei umfangreichen Geländekampagnen in den Sommermonaten Südpatagoniens durchgeführt. Das Sphagnum-Moor liegt nahe der Stadt Ushuaia im Tierra del Fuego Nationalpark (Lage in google maps). Das Polsterpflanzen-Moor, welches durch Astelia pumila dominiert wird, liegt nahe der Estancia Moat eine dreistündige Autofahrt von Ushuaia entfernt (Lage in google maps).

Schwerpunkt der experimentellen Arbeit im Gelände bildet ein Düngungs- und Abschattungsversuch um detaillierte Erkenntnisse zur Nährstoffdynamik, Biomasseproduktion und Torfzersetzung der beiden Moortypen zu erhalten. Anschließende Laboruntersuchungen umfassen beispielsweise die Analyse stabiler Isotope, Inkubationsversuche oder spektroskopische Messungen.

Um Flüsse von Energie, Kohlenstoff und Wasser zwischen den Moorökosystemen und der Atmosphäre auf verschiedenen räumlichen Skalen zu messen, zu bilanzieren und zu vergleichen kommen die mikrometeorologische Eddy-Kovarianz-Methode sowie Gashauben- und ökophysiologische Blattkammersysteme zum Einsatz. Darüber hinaus werden die Stoffflüsse in gelöster und partikulärer Form mit hydrologischen Methoden quantifiziert. Die so ermittelten aktuellen Kohlenstoffbilanzen werden schließlich mit der längerfristigen Kohlenstofffestlegung verglichen, die durch die Analyse von Torfprofilen ermittelt wird.

Die Untersuchungen finden in enger Zusammenarbeit mit unseren argentinischen Partnern vor Ort statt. Darüber hinaus wird die Themenpalette um die Rolle von Pilzen bei der Zersetzung von organischer Substanz ergänzt. Dazu werden Untersuchungen einer argentinischen Doktorandin in die geplanten Experimente zur Streuzersetzung integriert.

Information

Studien- und Abschlussarbeiten

Aktuell arbeitet eine Studentin an ihrer Abschlussarbeit:

• Nina Reimann: Variabilität der Kohlenstoffakkumulation in Sphagnum- und Astelia- dominierten Hochmooren Südpatagoniens (Bachelorarbeit)

Darüber hinaus können weitere Themen (sowohl Bachelor- als auch Masterarbeiten sowie Forschungsprojekte) zum Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf südpatagonischer Moore entwickelt werden! Bei Interesse – auch für eine Mitarbeit als studentische Hilfskraft – erteilt Wiebke Münchberger gern Auskunft.

Abgeschlossene Arbeiten

• Lina Birkner: Einfluss von experimenteller Stickstoffzugabe, experimentellem Seesalzeintrag und künstlicher Abschattung auf die Elementgehalte von Astelia pumila und Sphagnum magellanicum (Forschungsprojekt 2017)
• Juliane Kohlstruck: Einfluss von experimenteller Stickstoffzugabe, experimentellem Seesalzeintrag und künstlicher Abschattung auf die Photosyntheserate von Astelia pumila und Sphagnum magellanicum (Bachelorarbeit 2017)
• Bettina Breuer: Variabilität der CH₄-Flüsse südpatagonischer Hochmoore (Forschungsprojekt 2016)
• Claudia Frank: Variabilität der CO₂-Flüsse südpatagonischer Hochmoore (Forschungsprojekt 2016)
• Isabella Närdemann: Zeitliche und räumliche Variabilität der CO₂- Flüsse in Sphagnum- und Astelia- dominierten Hochmooren in südpatagonischen Mooren (Masterarbeit 2016)
• Hannah Koch: Experimente zur Salztoleranz von Sphagnum magellanicum (Bachelorarbeit 2015)
• Felix Nieberding: Classification of fuegian bog vegetation by means of high resolution air-borne image data (Bachelorarbeit 2014)

Publikationen und Tagungsbeiträge

• Münchberger W, Reimann N, Knorr KH, Gałka M, Borken W, Blodau C, Pancotto VA, Kleinebecker T (2018): Carbon cycling in contrasting pristine bogs in southern Patagonia (Tierra del Fuego, Argentina). Poster, European Geosciences Union, General Assembly 2018. Wien, 7-12/04/2018 [Abstract] [Poster]
• Lehmann JRK*, Münchberger W*, Blodau C, Nieberding F, Knoth C, Prinz T, Pancotto VA, Kleinebecker T (2016) High-resolution classification of South Patagonian peat bog microforms reveals potential gaps in up-scaled CH₄ fluxes by use of Unmanned Aerial Systems (UAS) and CIR image classification. Remote Sensing  8(3): 173 [doi:10.3390/rs8030173] (* equal authorship)
• Münchberger W, Blodau C, Kleinebecker T, Pancotto VA (2015): CO₂ and CH₄ fluxes of contrasting pristine bogs in southern Patagonia (Tierra del Fuego, Argentina). Poster, European Geosciences Union, General Assembly 2015. Wien, 12-17/04/2015 [Abstract] [Poster]