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WP 3 Ökosystemfunktionen und Ökosystemdienstleistungen der Vegetation

WP 3 wird abiotische Bedingungen wie Wasser- und Nährstoffversorgung sowie Landnutzung mit Veränderungen von Ökosystemfunktionen und Ökosystemdienstleistungen der Vegetation miteinander verknüpfen. Das Konzept von WP 3 basiert auf der Annahme, dass Reaktionen von Pflanzen auf Veränderungen des Klimas und der Landnutzung von ihren funktionellen Eigenschaften abhängen und weniger durch ihre taxonomische Zugehörigkeit bestimmt werden. Die durch Veränderungen in der Ausprägung funktioneller Merkmale bedingten Verschiebungen in der Artenzusammensetzung führen wiederum zu veränderten Ökosystemfunktionen und Ökosystemdienstleistungen.

Die konkreten Ziele von WP 3 sind:

  1. Zu verstehen wie sich Umweltveränderungen auf Pflanzenmerkmale auswirken und welche Folgen dies hinsichtlich der Ökosystemfunktionen hat
  2. Die Anwendung von Pflanzenmerkmalen als Indikatoren für Ökosystemfunktionen zu beurteilen
  3. Zu beurteilen, ob sich Umwelt-Vegetations-Ökosystembeziehungen in einem großräumigen Gebiet generalisieren lassen.
  4. Basierend auf den Interaktionen zwischen funktionellen Gruppen die ”Trade-Offs” verschiedener Ökosystemdienstleistungen zu verstehen.

Insgesamt werden von 160 Untersuchungspunkten, die in den Niederlanden, in Dänemark sowie in Nordwest- und Nordostdeutschland liegen, vier Datensätze produziert:

  • Biomasseentzug durch Landnutzung, zweiwöchige Grundwassserstandsmessungen, Kohlenstoff- und Nährstoffverfügbarkeit im Boden, Sedimentationsraten;
  • Abundanzen von Pflanzenarten;
  • Pflanzeneigenschaften, die die o.g. Ökosystemeigenschaften anzeigen;
  • von der Vegetation bestimmte Ökosystemeigenschaften (Nettoprimärproduktion, maximale Biomasse, Streudegradation).

Veränderungen in Wasser- und Nährstoffregimen und der Landnutzung, wie in COMTESS beschrieben, können direkte Rückwirkungen auf Ökosystemfunktionen- und dienstleistungen haben (z.B. eine Verschiebung einer Kohlenstoffsenke zu einer Kohlenstoffquelle).
Die Auswirkungen von hydrologischen Eigenschaften und Landmanagement auf die gemessenen Indikatoren der Ökosystemfunktionen und –dienstleistungen an der Nord- und Ostsee werden mit Hilfe von prädiktiven statistischen Regressionstechniken berechnet.
Veränderungen im Wasserhaushalt und im Landmanagement können zudem Veränderungen in der Eignung des Habitats nach sich ziehen, was zu einem Artenrückgang führen kann. Überschwemmungen mit Salzwasser können zum Verlust von Arten führen, die empfindlich gegenüber höheren Salzgehalten sind. Durch einen Wechsel in der Zusammensetzung der funktionellen Pflanzenmerkmale können Veränderungen in der Artenzusammensetzung Ökosystemfunktionen und –dienstleistungen beeinflussen. So zeigen Stängelmerkmale von Küstenpflanzen beispielsweise eine starke Reaktion auf Bodennährstoffe und einen starken Effekt auf die Produktivität, wohingegen Samenmerkmale stark auf Störungen und Nährstoffe reagieren, aber die Produktivität nicht beeinflussen. Auf Grundlage der merkmalsbasierten „Response and Effect framework“ wird WP3 abiotische Umwelt, Biodiversität und Ökosystemfunktionen und –dienstleistungen durch die Pflanzencharakteristiken als funktionelle Indikatoren miteinander verknüpfen. Neben der direkten Verbindung zwischen Umwelteigenschaften und Ökosystemfunktionen repräsentiert dieser Link einen alternativen, über indirekte Biodiversität vermittelten Weg zu Ökosystemfunktionen und –dienstleistungen.

COMTESS Beziehungen zwischen Umwelt, den Merkmalen von Arten und Ӧkosystemfunktionen

Wir werden den relativen Beitrag des direkten Umwelt-Ӧkosystemfunktionsweges (A) und des auf Pflanzenmerkmalen basierten Reaktions-Auswirkungsweges (B) quantifizieren. Die relativen Stärken von Weg A und B werden für sämtliche Umwelt- und Ökosystemparameter der 160 Untersuchungspunkte mittels moderner Pfadanalyse ermittelt und quantifiziert.

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Die Widerstandsfähigkeit von Küstenökosystemen zu immer häufiger auftretenden extremen hydrologischen Bedingungen zu verstehen ist ein Schwerpunkt von COMTESS. Jedoch kommen solche Verhältnisse vermutlich während der Projektlaufzeit nicht erwartbar im Freiland vor. Daher werden die Auswirkungen von extremen Bedingungen auf die Vegetation in einem Lysimeter- Experiment simuliert. Schilfgemeinschaften werden mittlerer und übermäßiger Flutung mit Brackwasser sowie Wassermangel für verschiedene Zeitperioden ausgesetzt. Auf welche Weise Pflanzen die Kraft von Wellen verringern ist ebenso eine wichtige Frage bei extremen Ereignissen wie Sturmfluten. Um herauszufinden welche Pflanzenmerkmale am meisten dazu beitragen, werden Sturmflutereignisse in einem Wellenkanal simuliert. Da Pflanzen auf der anderen Seite auch eine wichtige Rolle in den Kreisläufen von Klimagasen spielen, wird in einem Laborversuch untersucht, welche Pflanzenmerkmale für die Produktion von Methan und Kohlenstoffdioxid wichtig sein könnten. Ein weiteres Ziel wird sein die Nutzung von Schilf (Phragmites australis) zur Energieproduktion oder für die industrielle Verwendung mit Hilfe von Verbrennungsexperimenten zu beurteilen.

Lanp4iqdeco-Webhmjxwmaster (helga.ho6kl65tskl@uol.devvd/) (Stand: 07.11.2019)