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Juniorprofessur für Ökologische Modellierung
Jun.-Prof. Dr. Anke Hildebrandt
Im „Jena Experiment“ untersuchen wir gemeinsam mit den
Kollegen einer DFG-Forschergruppe den Einfluss der Pflan-
zendiversität auf Ökosystemfunktionen. Die Gruppe geht
dieser grundsätzlichen Frage an einem konkreten Beispiel
nach: Welchen Einfluss hat der Verlust an Artenvielfalt auf
Prozesse in bewirtschafteten Grasländern? Das Experiment
gehört zu den prominentesten Diversitätsexperimenten
weltweit. Als Hydrologen zeigten wir, dass der Verlust von
Pflanzenarten systematische Rückwirkungen auf die Boden-
wasserdynamik hat. Nicht nur nehmen diversere Grasländer
effizienter Wasser auf. Die Wirkung der Diversität reicht bis
hin zur statistisch nachweisbaren Veränderung der Bodenei-
genschaften. Durch wiederholte Messungen der hydrauli-
schen Eigenschaften, Textur, Bodenfauna und Kohlenstoff-
gehalt konnten wir zeigen, dass das Porenvolumen und die
hydraulische Leitfähigkeiten in diverseren Grasländern signi-
Abb. 1. Ein Dom des ECOTRON in Montpellier, welcher eines von
zwölf Ökosystemen aus dem Jena Experiment beherbergt.
Foto: Christiane Roscher
Forschungsschwerpunkte
Austauschprozesse zwischen Boden, Pflanze und Atmosphäre
Einfluss der Pflanzenarten- und Strukturdiversität auf ökohydrologische Prozesse
Feedbacks zwischen Vegetationsstruktur und –dynamik mit dem Wasserkreislauf und deren Einfluss auf die Organisation
hydrologischer Prozesse
Bodenfeuchtedynamik der durchwurzelten Bodenzone und Einfluss der Vegetation auf räumliche Muster der Infiltration,
Wasserentnahme und resultierenden Bodenfeuchtemuster
Geostatistische Analyse von räumlichen Mustern
Hot Spots und Hot Moments für Wasserflüsse resultierend aus räumlicher Heterogenität und Konvergenz von Fließpfaden
Kombination von Modellen und Experimenten, um aus beobachteten Mustern dominierende treibende Prozesse abzuleiten
116 — FORSCHUNG
„Jena Experiment“: Einfluss der Pflanzendiversität auf die Bodenhydrologie
fikant höher waren als in weniger diversen. Abiotische Ei-
genschaften, welche typischerweise als Einflussgrößen ange-
nommen werden (z. B. Textur), waren von weit geringerer
Bedeutung. Weitere Arbeiten, die aus diesem Projekt ent-
standen sind, beschäftigen sich mit der effizienten Ressour-
cennutzung in diversen Systemen allgemein. Obwohl die
Kohlenstoffaufnahme einer der wichtigsten Grundpfeiler für
viele weitere Ökosystemfunktionen in diversen Grasländern
ist, gab es hierzu bisher wenige Untersuchungen. Die For-
schergruppe verpflanzte daher zwölf große (2 m
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Oberflä-
che, 2 m Tiefe) Monolithen samt etablierten Ökosystemen
aus dem Jena Experiment in ein ECOTRON in Montpellier
(Frankreich), in welchem wir unter kontrollierten Klimabe-
dingungen einmalige Studien zum Zusammenspiel unterirdi-
scher und überirdischer Austauschprozesse durchführen
konnten (Abb. 1). Zum Beispiel zeigte sich, dass die höhere
Kohlenstoffaufnahme in diverseren Grasländern vor allem
mit der Diversität der Konzentration von Stickstoff in den
Pflanzenkronen korreliert. Dies liefert somit einen konkreten
Anhaltspunkt für eine Ko-Optimierung verschiedener Pflan-
zenarten in diversen Artengemeinschaften. Weitere Arbei-
ten zur Wassernutzungseffizienz und Ausnutzung unterirdi-
scher Nischen sind in Begutachtung.
[1] Fischer C., Tischer J., Roscher C., Eisenhauer N., Ravenek J., Gleixner G.,
Attinger S., Jensen B., de Kroon H., Mommer L., Scheu S., Hildebrandt A.
(2016): Plant species diversity affects infiltration capacity in an experimen-
tal grassland through changes in soil properties. Plant and Soil, 397, 1.
DOI:10.1007/s11104-014-2373-5.
[3] Wright A., Ebeling A., de Kroon H., Roscher C., Weigelt A., Buchmann N.,
Buchmann T., Fischer C., Hacker N. , Hildebrandt A., Leimer S., Mommer L.,
Oelmann Y., Scheu S., Steinauer K., et al. (2015): Stability in a changing
world: the role of diversity when disturbance increases ecosystem function.
Nature Communications, 4. DOI:10.1038/nomms7092.