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Zur Förderung der Biodiversitätsforschung in Deutschland
wurden in den Jahren 2006 bis 2009 drei beispielhafte
großskalige Langzeituntersuchungsgebiete, die sogenann-
ten „Biodiversitäts-Exploratorien“, etabliert (DFG, SPP
1374). Als Beitrag zur Aufklärung der Steuergrößen stabiler
Ökosystemfunktionen und resultierender Ökosytemdienst-
leistungen („ecosystem services“) untersuchen wir seit
2009, zusammen mit den Arbeitsgruppen von Prof. Wolf-
gang Wilcke (KIT Karlsruhe), Prof. Jan Siemens (Uni Gießen)
und Prof. Martin Kaupenjohann (TU Berlin) wassergebun-
dene Nährstoffkreisläufe in Wald- und Grünland-Ökosys-
temen unterschiedlicher Biodiversität und Bewirtschaf-
tungsintensität auf insgesamt 56 Versuchsflächen der drei
Exploratorien. Die Arbeit umfasst neben dem 14-tägig auf-
gelösten quantitativen Langzeit-Monitoring der wasser-
gebundenen Flüsse relevanter Makro- und Mikronährele-
mente auch die Bestimmung der Stoff-Umsätze und -Quellen
mittels Stabiler-Isotopen-Ansätze sowie die qualitative
Charakterisierung der gelösten und der partikulären
suspendierten organischen Substanz mit Hilfe modernster
Spektroskopieverfahren.
FORSCHUNG — 85
Abb. 2. Installation der Messinstrumente auf dem Untersuchungs-
standort „Kindel“ im Oktober 2014. Foto: Antje Ehrle
DFG SPP Biodiversitäts-Exploratorien, Teilprojekt BECycles
Ameisen (
Formicidae
) werden aufgrund ihrer bodendurch-
mischenden Lebensweise neben Regenwürmern und Ter-
miten als wichtige Ökosystemingenieure des Bodens be-
schrieben. Die Ökologie der Ameisen beeinflusst unter
anderem die Temperatur, die Feuchtigkeit und die Vertei-
lung von Nährstoffen im Boden, was auch zu einer verän-
derten Zusammensetzung der oberirdischen Pflanzenge-
meinschaft führt. Inwieweit nestbauende Ameisen die
Kohlenstoff- und Stickstoffflüsse sowie die Verfügbarkeit
von Mikronährstoffen im Boden in räumlicher und zeitli-
cher Hinsicht verändern und Einfluss auf das Pflanzen-
wachstum nehmen, erforschen wir in einem Verbundpro-
jekt mit der Abteilung Biogeochemische Prozesse des MPI
für Biogeochemie in Jena. Forschungsschwerpunkte bilden:
i) die Untersuchung der Auswirkungen hügelbauender
Ameisen auf das Mikrorelief, die Vegetation und boden-
physikalische und -chemische Eigenschaften, ii) die
Erfassung der Bodennährstoffdynamik im Ameisenhügel
mit dem Sickerwasserfluss und iii) die Entwicklung eines
Erklärungsmodels für die räumliche Verteilung der
Ameisenhügel.
Auf insgesamt vier Untersuchungsflächen auf natur-
schutzfachlich wichtigen Standorten (FFH-Gebiet
„Dörnaer
Platz“
und
„Kindel“
̶
Teilgebiet des Nationalpark Hainich,
Abb. 2) werden charakteristische Hügelnester der Gelben
Wiesenameise (
Lasius flavus
(Fabricius 1782)) und Kontroll-
Ameisen als Ökosystemingenieure: Projekt im Rahmen der International Max Planck Research School for
Global Biogeochemical Cycles
(IMPRS-gBGC)
So zeigt sich beispielsweise, dass Stickstoffdepositio-
nen in 25 der 27 untersuchten Waldökosysteme durch den
Kronenraum zurückgehalten werden, wobei dies durch
eine steigende Biodiversität begünstigt wird [1]. Erstmalig
wurden neue Strukturinformationen über die Zusammen-
setzung der in Waldökosystemen in gelöster und partikulä-
rer Form mit dem Bestandesniederschlag verlagerten orga-
nischen Substanz gewonnen, welche sowohl deutliche
baumarten- als auch größenfraktionsspezifische Unter-
schiede in der Qualität belegen [2]. Langfristiges Projektziel
ist die Trennung von Landnutzungs- und Biodiversitäts-
effekten, die Bewertung hinsichtlich ihrer Auswirkungen
auf die Stoffkreisläufe und die Hochskalierung punktuell
gewonnener Ergebnisse auf die Landschaftsebene.
[1] Schwarz M.T., Bischoff S., Blaser S., Boch S., Schmitt B., Thieme L., Fi-
scher M., Michalzik B., Schulze E.-D., Siemens J., Wilcke W. (2014): More
efficient aboveground nitrogen use in more diverse Central European forest
canopies. Forest Ecology and Management, 313, 274-282.
[2] Bischoff S., Schwarz M.T., Siemens J., Thieme L., Wilcke W., Michalzik, B.
(2015): Properties of dissolved and total organic matter in throughfall,
stemflow and forest floor leachate of central European forests. Bioge-
osciences, 12, 2695-2706.
flächen im 14-tägigen Rhythmus untersucht. Erste Ergeb-
nisse zeigen signifikante Veränderungen der bodenchemi-
schen und -physikalischen Eigenschaften durch
L. flavus
und werden die bereits publizierten Ergebnisse der Profes-
sur für Bodenkunde in diesem Forschungsbereich [3]
grundlegend erweitern.
[3] Bierbaß P., Gutknecht J.L.M., Michalzik B. (2015): Nest-mounds of the
yellow meadow ant (
Lasius flavus
) at the „Alter Gleisberg“, Central Germa-
ny: Hot or cold spots in nutrient cycling? Soil Biology & Biochemistry, 80,
209-217.