CANDYbog

Carbon, water and nutrient dynamics in vascular plant- vs. Sphagnum-dominated bog ecosystems in southern Patagonia

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  Hintergrund

  CANDYbog: Stoffflüsse in südpatagonischen Mooren

  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 Ökosystemforschung und Hydrologie der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster sowie der Arbeitsgruppe Regionale Hydrologie der Universität Hamburg bearbeitet (Projektpartner und Kontakt siehe Infothek).

  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

• 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 Feld 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 geplanten Untersuchungen finden in enger Zusammenarbeit mit unseren 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.

  

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  Studierende

  Abschlussarbeiten

  Neuigkeiten [April 2014] Wir suchen zwei Masterstudierende für Arbeiten zum Thema "Zeitliche und räumliche Variabilität von CO₂- und CH₄-Flüssen in Sphagnum- und Astelia- dominierten Hochmooren (Gashaubenmessungen) in südpatagonischen Mooren"! Weitere Informationen im Aushang [nicht barrierefrei].

  Darüber hinaus können verschiedene Themen (sowohl Bachelor- als auch Masterarbeiten sowie Studienprojekte) zum Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf südpatagonischer Moore entwickelt werden!

  Interessierte Studierende können sich gern bei uns melden, um ein spannendes Thema für eine Abschlussarbeit im Rahmen des CANDYbog Projektes zu entwickeln. Hierfür besteht auch die Möglichkeit zu einem Geländeaufenthalt auf Feuerland im Südsommer 2014/2015. Die Mitarbeit in dem Projekt erfordert neben statistischen und laboranalytischen Grundkenntnissen vor allem Begeisterung für das Thema. Bei einem Feldaufenthalt sind Spanischkenntnisse von Vorteil, jedoch keine Voraussetzung.

  Bei Interesse – auch für eine Mitarbeit als studentische Hilfskraft – erteilt Wiebke Münchberger gern Auskunft.
  
  Bereits während der ersten Feldkampagne (Dezember 2013 – April 2014) im Südsommer wurden Daten für die Abschlussarbeit eines Bachelorstudenten erhoben. Ziel dieser Arbeit ist die Vegetationsklassifizierung eines Sphagnum- und eines Polsterpflanzen-Moores mit Hilfe hochauflösender Multispektralbilder der zwei Referenzmoore. Perspektivisch können diese Daten dazu verwendet werden die gemessen Stoffflüsse auf den jeweiligen Moorkomplex zu extrapolieren.

• Infothek

  Projektpartner und Kontakt

  Universität Münster

  Institut für Landschaftsökologie, Arbeitsgruppen Ökosystemforschung und Hydrologie
  Projektleitung: Dr. Till Kleinebecker, Prof. Dr. Christian Blodau
  Doktorandin: Wiebke Münchberger

  Universität Hamburg

  Institut für Bodenkunde, Arbeitsgruppe Regionale Hydrologie in terrestrischen Systemen
  Projektleitung: Prof. Dr. Lars Kutzbach
  Doktorand: Dipl.-Min. David Holl

  Centro Austral de Investigaciones Científicas (CADIC), Ushuaia, Argentina

  Projektleitung: Dr. Verónica Pancotto [es]
  Doktorandin: Noelia Paredes [es]

  Radboud Universität Nijmegen

  Institute for Water and Wetland Research, Experimental Plant Ecology
  Dr. Christian Fritz [en]

  Laufzeit und Förderung

  • Laufzeit: 09/2013 - 09/2016
  • Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG