Logo der DFG-Forschergruppe: Tropischer Bergregenwald; TMF = Tropical Mountain Forest; DFG = Deutsche ForschungsGemeinschaft

Projektbereich B: „ Stoffumsatz und Stoffflüsse“

Projektbereichssprecher: Prof. Dr. Dr. Franz Makeschin

Da ursächliche Zusammenhänge des Stoffumsatzes und des Stoffflusses in tropischen Bergregenwäldern bislang kaum untersucht sind, wollen die Wissenschaftler wichtige Größen des Wasser- und Stoffhaushalts in ihrer Abhängigkeit von der Höhenlage ("Höhengradient") und vom Grad der Unberührtheit bzw. der Nutzungsintensität ("Störungsgradient") ermitteln. Im Naturwald sollen Stoffumsatzraten und Stoffflüsse entlang des Höhengradienten systematisch und über Transferfunktionen quantifiziert und mathematisch modelliert werden, um zukünftig den Einfluss verschiedener Landnutzungsformen unter Berücksichtigung aller wichtigen Einzelprozesse vorhersagen zu können.

Ursache für die Vielgestaltigkeit der stofflichen Prozesse sind die geologische Situation (inklusive Vulkanismus), sowie eine exzeptionell hohe Reliefenergie, starke klimatische und mikroklimatische Gradienten von Temperatur, Niederschlag und Einstrahlung und die mannigfaltigen Interaktionen mit der besonders üppigen und vielfältigen Vegetation.

Bislang wurden in ausgewählten unterschiedlich genutzten bzw. verschonten Versuchsflächen der Forschungsstation Methoden zur Quantifizierung der Wasser- und Stoffflüsse und der Stoffumsetzungen entwickelt bzw. an die herrschenden Verhältnisse angepasst, sowie Grundlagen des Wasser- und Stoffhaushalts in mesoskaliger Differenzierung erarbeitet.

Die neuen Arbeiten orientieren sich an folgenden Hypothesen:

1. Höhengradient


























In Bergregenwäldern beeinflußt die höhenabhängige Temperatur den Stoffumsatz. Mit steigender Meereshöhe (950 m bis 3100 m) nimmt der Einbau der Biomasse einer Pflanze in die Wurzeln zu, die Allokation von Assimilaten in die oberirdische Biomasse ab. Mikrobielle Zellatmung und damit auch die Leistungsparameter der Böden nehmen mit der Höhe ab.

Die mit steigender Meereshöhe abnehmende mikrobielle Aktivität verlangsamt nicht nur die Abbaugeschwindigkeit des toten organischen Materials, sondern auch die Nährstoffverfügbarkeit für Pflanzen.

Die organischen Auflagen der Böden nehmen mit der Höhenlage zu und gewinnen als Nährstoffspeicher und Lebensräume an Bedeutung. Die hohe Diversität der Zersetzergemeinschaft, besonders der Anteil streufragmentierender Tierarten, ist in tieferen Regionen des Bergregenwaldes wesentlich für Streuabbauprozesse verantwortlich. Zwischen der Diversität und der Struktur der Zersetzergemeinschaft und funktionellen Systemeigenschaften besteht ein enger Zusammenhang.

Neben der Meereshöhe ist der Wasserhaushalt in Bergregenwäldern eine bestimmende Größe für die Bodendynamik sowie den Ein- und Austrag von Bioelementen. Nebelniederschlag fördert dabei Kronenheterogenität und Biodiversität und variiert die Kopplungsstärke des Bestandes an das Regionalklima. Raumzeitliche Muster von Stoffflüssen können als Indikatoren für Nachhaltigkeit und natürliche wie nutzungsbedingte Störungen dienen. Dabei ist die horizontale und vertikale Heterogenität für den Wasser- und Stoffhaushalt sowie für die Verjüngungsdynamik eine bestimmende Kenngröße.

2. Störungsgradient
(Nutzungsintensitäts-
gradient)






Eingriffe in die ungestörten Waldökosysteme mit anschließender Weidenutzung führen zu extremen Veränderungen auch der biotischen Prozesse. Zusätzlich zu Bioelementverlusten ändern sich Wasserhaushalt, Primärproduktion und der gesamte Stoffumsatz durch das trophische System der Konsumenten und Zersetzer. Mit der durch Verunkrautung erzwungenen Aufgabe landwirtschaftlicher Flächen entwickeln sich die Standorte über das Adlerfarn- zu einem Verbuschungsstadium, welches als Endstadium der Sukzession aufgefasst wird. Aufforstung mit indigenen Baumarten bietet die einzige erkennbare Chance zur Wiederbewaldung dieser Gebiete.
3. Modellierung





Stoffumsatzraten und Stoffflüsse variieren im Untersuchungsgebiet im allgemeinen linear entlang des Höhengradienten und sind somit über Transferfunktionen quantifizierbar. Der Einfluss verschiedener Landnutzungsformen auf Stoffumsatzraten und Stoffflüsse lässt sich durch Berücksichtigung aller wichtigen Einzelprozesse mit einem mathematischen Modell vorhersagen.

Logistische Organisation

Zum Vergrössern bitte klicken: Logistische Organisation des Bereiches Stoffumsatz und Stoffflüsse Logistische Organisation des Projektbereiches B anhand von Höhen- Zeit- und Störungsgradienten.

Vernetzung

Abb. 1: Stoffumsatz und Stoffflüsse (Zum Vergrössern bitte klicken) Vernetzung der einzelnen Arbeitsgruppen des Projektbereiches B

Forschungsprojekte

Titel der einzelnen Teilprojekte.

Jüngste Fortschritte und Pläne der Gruppen finden Sie hier.

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Last update: 23 March 2005

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© DFG-Forschergruppe "Funktionalität in einem tropischen Bergregenwald Südecuadors: Diversität, dynamische Prozesse und Nutzungspotentiale unter ökosystemaren Gesichtspunkten"

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