Wechselwirkungen extremer werdender Niederschlagsregime mit Landnutzungspraktiken – Auswirkungen auf Produktivität und Diversität von Grünland in Mitteleuropa

Extreme Niederschlagsereignisse und Landnutzung

Im Zuge des Klimawandels werden eine größere saisonale Niederschlagsvariabilität und ein häufigeres und stärkeres Auftreten von extremen Wetterereignissen erwartet. Die Auswirkungen veränderter Niederschlagsregime auf Ökosysteme und Ökosystemfunktionen sind bislang jedoch kaum bekannt. Zunehmend fokussieren Wissenschaftler daher ihre Forschungsaktivitäten auf die ökologischen Effekte von Dürren und Starkregenereignissen. Erste Untersuchungen legen nahe, dass extreme Wetterereignisse starke und langfristige Auswirkungen auf verschiedene ökologische Kenngrößen haben können, so z.B. auf pflanzliche Biomasseproduktion, auf Mechanismen der Kohlenstoffallokation, auf die Blühphänologie, auf das Konkurrenzgefüge zwischen Arten und auf die Invasibilität von Pflanzengemeinschaften. Diese Erkenntnisse sind von immenser Bedeutung für ökologische Serviceleistungen, Naturschutz und Landwirtschaft. Dennoch gibt es derzeit kaum experimentelle Forschungsaktivitäten, welche die kumulativen Effekte veränderter Niederschlagsregime und Landnutzungspraktiken auf Ökosystemfunktionen analysieren. Besonders das Potential veränderter Mahdregime oder Düngepraktiken zur Verstärkung oder Pufferung der Effekte extremerer Niederschlagsregime ist bislang unerforscht. In diesem Projekt wollen wir die Auswirkungen veränderter Niederschlagsregime (Verteilung und Saisonalität) und Landnutzungsregime (Frequenz und Magnitude) auf Produktivität und Diversität von Grünland in Mitteleuropa untersuchen. Biomasseproduktion ist eine der wichtigsten Ökosystemfunktionen von ökonomischer Relevanz, Diversität eine der wichtigsten Kenngrößen ökologischer Theorein und einer der am weitesten verbreiteten Indikatoren in Naturschutz und Politik. Damit wird es möglich zu prüfen, wie Systeme bei unterschiedlicher Nutzungsfrequenz und -Intenstität sowie Kompensation stofflicher und mechanischer Störungen auf extremere Niederschlagsregime reagieren. Wir gehen davon aus, dass Veränderungen in Niederschlagsregimen kombiniert mit Veränderungen von Landnutzungspraktiken deutliche Auswirkungen auf Biomasse-Produktion, Artenzusammensetzung und Diversität haben werden. Dazu planen wir Manipulationen des Niederschlagsregimes in einem Freilandexperiment in natürlich gewachsenen Günlandbeständen. Dabei sollen Frühjahrsdürre, Sommerdürre, regelmäßig verteilten wöchentlich gemittelten Niederschlägen, natürlichen Bedingungen und eine Artefaktkontrolle durchgeführt werden. Die Wettermanipulationen werden das lokale 1000-jährige Extremereignis (Extremwertstatistik) oder das langjährige wöchentliche Mittel repräsentieren. Diese Wetterbehandlungen werden faktoriell kombiniert mit zwei Mahd- und Düngeregimen, die die übliche landwirtschaftliche Praxis repräsentieren. Besonders interessiert uns das Potential von Landnutzung zur Verstärkung oder Pufferung der Auswirkungen veränderter Niederschlagsregime und extremer Wetterereignisse auf ober- und unterirdische Biomasseproduktion, Konkurrenz und Proteingehalt von Pflanzen sowie auf die Artenzusammensetzung und Diversität der Pflanzengemeinschaften. Andere Kollegen werden im Rahmen von Forschungskooperationen Untersuchungen zur Blühphänologie, Photosyntheseaktivität, Mykorrhizierung, Herbivorie und Bestäuberaktivität im selben Experiment durchführen. Mit unseren Untersuchungen wollen wir wissenschaftliche Grundlagen für die Einschätzung der Folgen des Klimawandels in Kulturlandschaften der gemäßigten Breiten erarbeiten.

Gefördert durch: DFG JE 282/6-1