Bodenbiologie und Bodenökologie – Forschungsprojekte
Laufende Forschungsprojekte:
Herkunft und Zusammensetzung organischer N-Formen und deren Stabilisierungsmechanismen in einer Boden-Chronosequenz
Projektleiter: Prof. Dr. G. Guggenberger
Mitarbeiter: Dipl. Geogr. Robert Mikutta
Kurzbeschreibung
Das Projekt hat die Aufklärung der Herkunft und von Mechanismen der Stabilisierung von organischem Stickstoff (N) in Böden unter natürlichem Regenwald zum Ziel. Spezielles Augenmerk wird hierbei auf den Einfluss der Mineralphase von Böden gelegt. Die Untersuchungen finden an der sog. "long substrate aging gradient" Chronosequenz auf Hawaii (USA) statt. Diese Chronosequenz beinhaltet einen Gradienten des Alters des mineralischen Substrates von 300 bis 4.1 x 106 Jahren bei ansonsten nahezu konstanten Umweltvariablen. Dies ermöglicht die Analyse von Veränderungen der Akkumulation organischer N-Formen und deren Stabilisierung in Abhängigkeit der Zusammensetzung der Mineralgarnitur, welche eine Funktion der Pedogenese ist.
Das Projekt beinhaltet folgende Aspekte:
(1) Akkumulation organischer N-Formen in der Feinerde und Tonfraktion verschiedener Bodenhorizonte und Transformation der organischen N-Formen in den unterschiedlich alten Böden ermittelt anhand von Proteomics, Biomarker-Analysen und Enzymaktivitäts-Messungen;
(2) Analyse der Mechanismen der Stabilisierung organischer N-Formen durch verschiedene Mineralphasen und Stabilisierungsprozesse der
organischen Substanz mittels nasschemischer Untersuchungen und Röntgen-Nahkanten-Absorptionsspektroskopie (N-XANES);
(3) Lokalisierung, Konzentration und Zusammensetzung stabilisierter organischer N-Verbindungen durch degradative Techniken;
(4) Untersuchung des Einflusses von Sorption organischer N-Verbindungen an Mineralphasen auf Abbau in einem Inkubationsexperiment.
Partner
Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiology, Golm
BESSY Berlin-Adlershof, Berlin
Lehrstuhl für Bodenkökologie, Universität Bayreuth
Department of Biological Sciences, Stanford University, USA
Department of Geography, University of California, Santa Barbara, USA
Department of Soil Water and Environmental Science; University of Arizona, USA
Finanzierung: DFG
Laufzeit: 2007-2009
Ligninabbau als Steuergröße der C-Mineralisierung und Produktion gelöster organischer Substanz in Humusauflagen
Projektleiter: PD Dr. K. Kalbitz (Universität Bayreuth), Prof. Dr. G. Guggenberger, Dr. Klaus Kaiser
Kurzbeschreibung
Lignin wird als wichtige Steuergröße der Dynamik organischer Substanzen in der Humusauflage angesehen. Bis heute ist jedoch nicht geklärt, warum Lignin sich während des Streuabbaus zumeist anreichert, im Mineralboden dagegen offenbar keiner Langzeitstabilisierung unterliegt. Weiter ist unbekannt, wie der Ligninabbau den Abbau der organischen Substanz in der Humusauflage und die Produktion wasserlöslicher Verbindungen steuert. In diesem Projekt sollen deshalb die Auswirkungen des Ligninabbaus auf die C-Mineralisierung aus der Humusauflage sowie auf Menge und Eigenschaften gelöster organischer Substanzen (DOM) quantitativ und systematisch untersucht werden. Es werden Langzeitinkubationen mit Streu- und Humusproben durchgeführt und DOM gewonnen. Der Abbauzustand von Lignin wird sowohl in der festen als auch in der gelösten Phase (DOM) analysiert. Dazu wird eine bisher einmalige Kombination verschiedener methodischer Ansätze angewandt, die einen umfassenden Einblick in die Dynamik des Ligninabbaus und seiner Auswirkungen erlaubt. Die Nutzung bereits vorliegender Probenmaterialien, welche aus drei unterschiedlichen Freilandversuchen stammen und einen hohen Grad der Differenzierung im Ligninabbau aufweisen, ist eine weitere Besonderheit des Projekts. Der gewählte Ansatz gestattet eine weit über den bisherigen Rahmen hinausgehende Absicherung der Ergebnisse und eine hohe Freilandrelevanz.
Partner
Lehrstuhl für Bodenökologie, Universität Bayreuth
Finanzierung: DFG
Laufzeit: 2006-2008
Stickstofftransformation und -transport in Abhängigkeit mikrobieller Aktivitäten in Waldböden
Teilprojekt im Projektbündel »Biochips zum Monitoring der N-Transformation in Böden«
Projektleiter: Prof. Dr. F. Buscot (Koordinator, UFZ Halle-Wittenberg), Prof. Dr. G. Guggenberger, Prof. Dr. E. Kandeler (Universität Hohenheim)
Mitarbeiter: Dipl. Geoök. Nicole Dörr
Kurzbeschreibung
Das Projekt zielt auf die Aufklärung der Stickstofftransformation in Waldböden. Es basiert auf einem Langzeitexperiment mit vorindustrieller Stickstoffdeposition in einem Fichtenwald (Solling). Diese Manipulation ermöglicht einen intensiven Vergleich mikrobieller Prozesse von den ersten Zersetzungsschritten bis hin zu den mikrobiellen Transformationskaskaden. Um die ausgeprägte Heterogenität von Böden und Ausbildung von Nischen für spezifische funktionelle Gruppen von Mikroorganismen zu berücksichtingen, beinhaltet das Projekt drei Arbeitsschwerpunkte:
(1) die Analyse der N-Transformation in unterschiedlichen Bodenhorizonten mittels moderner biochemischer Methoden und Proteomics;
(2) die Lokalisierung und Quantifizierung von Enzymaktivitäten mittels fluorogener Substrate und Isotopentechniken, und
(3) die Bezugnahme dieser Aktivitäten zur mikrobiellen Diversität und zu Expressionsprofilen der korrespondierenden Genen in Pilzen und Bakterien durch molekularbiologische Methoden unter Verwendung von Biochips.
Das Projekt verknüpft die Expertise von drei Antragstellern auf den Gebieten Bodenökologie, Bodenmikrobiologie und Molekularer Ökologie. Besonderes Augenmerk wird verwendet auf die Integration der verschiedenen Arbeitspakete, da das Projekt einen zentrale Rolle im Projektbündel "Biochips to monitor N-transformations in soils" spielt, welches als Kristallisationspunkt für eine zukünftige Forschergruppe oder ein zukünftiges Schwerpunktprogramm wirken soll.
Partner
Department für Bodenökologie, UFZ Leipzig-Halle
Professur für Bodenbiologie, Universität Hohenheim
Finanzierung: DFG
Laufzeit: 2006-2008
Mitarbeit im EU CarboEurope IP
Projektleiter: in Halle: Prof. Dr. G. Guggenberger
Mitarbeiter: Dipl. Geogr. Matthias Grabe (finanziert durch MPI für Biogeochemie, Jena)
Kurzbeschreibung
Das Ziel des Integrierten EU-Projektes ist das Verstehen, die Quantifizierung und die Vorhersage des terrestrischen Kohlenstoffhaushalt Europas sowie seine Ungenauigkeiten auf lokaler, regionaler und kontinentaler Ebene. Hierzu werden durchgeführt: (1) ökologische Experimente zum Kohlenstoffaustausch, (2) atmosphärische Beobachtung von CO2 und anderer Spurengaselemente, (3) räumlich hoch aufgelöste Messungen der Spurengase und (4) integrative Auswertung der Ergebnisse mittels neuartiger Verfahren und Modelle. Die hohe räumliche und zeitlich Auflösung im Experiment und im Modell erlaubt zum ersten mal den integrativen Vergleich von bottom-up und top-down Abschätzungen des Kohlenstoffhaushalts Europas unter Berücksichtigung der Variabilität von Quellen und Senken. Neben der Abschätzung des Kohlenstoffhaushalts erlaubt CarboEurope-IP Untersuchungen zu den kontrollierenden Mechanismen wie Klima, Landbewirtschaftung und Stickstoffdeposition. Es soll daher auch eine Vorhersage des Kohlenstoffhaushalts ermöglichen.
Die Arbeiten in Halle konzentrieren sich auf die Kennzeichnung der Verteilung organischen Kohlenstoffs im Boden auf unterschiedliche Pools. Es soll aufgeklärt werden, inwiefern Klima und Nutzung einen Einfluss auf verschiedene Kohlenstoffpools im Boden haben. Hierfür wurden Proben von Böden unter verschiedener Nutzung entlang eines Nord-Süd- und entlang eines West-Ost-Transekts gezogen und die organische Substanz in freie partikuläre organische Fraktion, eine okkludierte organische Fraktion und in eine Mineral-assoziierte organische Fraktion aufgetrennt. Neben einer Vorratsbestimmung des Kohlenstoffs erfolgt eine Abschätzung der Mittleren Verweilzeit des organischen Kohlenstoffs in den verschiedenen Fraktionen durch 14C-Analyse mittels AMS. Die Arbeiten erfolgen in enger Abstimmung und Co-Finanzierung durch das Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena (Prof. Dr. E.-D. Schulze).
Partner
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena (Projektkoordination)
Lehrstuhl für Bodenkunde, TU München
Department of Ecology and Environmental Reseach, Swedish Agricultural University, Uppsala, Sweden
Department of Environmental Science, Second University of Naples, Italy
Finanzierung: EU und MPI für Biogeochemie Jena
Laufzeit: 2003-2008
Managing Crop Residues for Healthy Soils in Rice Ecosystems (Coordinated by International Rice Research Institute, IRRI)
Projektleiter: Prof, Dr. H.-U. Neue, Prof. Dr. G. Guggenberger
Mitarbeiter: Dipl.-Ing. agr. Andreas Bierke
Kurzbeschreibung
This project will investigate the effect of increasing quantities of crop residues on the sustainable management of soil fertility and productivity in intensive Asian rice-based production systems. The project examines the following problems:
- What crop residue management alternatives to burning are attractive to small-scale farmers?
- Will these alternative crop management practices build up soil fertility and soil organic matter (SOM) and contribute to the sustained productivity of rice ecosystems?
- What are predictive indicators for the effects of residue management practices on soil fertility, SOM, and concomitant savings in chemical fertilizer use?
The project responds to the priority of national agricultural research and extension systems (NARES) in Asia for developing and testing alternatives to the burning of crop residues. The project concentrates on irrigated rice-rice and rice-wheat production systems and involve research in China, India, and the Philippines.
Partner
International Rice Research Institute (IRRI), Los Banos, Philippines (Projektkoordination)
Changsha Institute of Agricultural Modernization, Changsha City, P.R. China
Institute of Soil Science, Chinese Academy of Scineces, Nanjing, P.R. China
Indian Council of Agricultural Research, New Delhi, India
Punjab Agricultural University, Ludhiana, India
Tata Energy Research Institute, Delhi, India
Philippine Rice Research Institute, Munoz, Philippines
Lehrstuhl für Bodenkunde und Bodengeographie, Universität Bayreuth
Finanzierung: BMZ
Laufzeit: 2003-2007
Untersuchungen zum Stoffhaushalt zweier bewaldeter Kleinenzugsgebiete Nordsibiriens unter besonderer Beachtung ihres unterschiedlichen Permafrostregimes
Projektleiter: Prof. Dr. G. Guggenberger, Prof. Dr. Chr. Kleinn (Universität Göttingen), Prof. Dr. Heiner Flessa (Universität Göttingen)
Mitarbeiter: Dr. A. Rodionov
Kurzbeschreibung
Permafrost gilt als ein wichtiger Steuerfaktor in den Vegetationszonen der nördlichen Taiga und der Waldtundra Sibiriens. Es ist zu erwarten, dass eine Veränderung des Permafrostregimes (Zunahme der Auftautiefe, Übergang zu diskontinuierlichem Permafrost) signifikanten Einfluss auf den Stoffbestand der Böden ausübt sowie über Gas- und Lösungsfrachten Konsequenzen für die stoffliche Zusammensetzung der sibirischen Flüsse und der Atmosphäre hat. Gesamtziel unserer interdisziplinär angelegten Arbeiten ist daher die Kennzeichnung der Stoffdynamik von Böden in Abhängigkeit des Permafrostregimes. Grundlage hierfür ist die ökosystemare Analyse zweier Kleineinzugsgebiete in der breiten Übergangszone zwischen Taiga und Tundra, eines mit hohem kontinuierlichen Permafrost und das andere mit tiefem diskontinuierlichen Permafrost bei ansonsten homogener geogener Ausstattung. Die Einbindung in digitalisierte topographische, Bodenformen- und Permafrostkarten (Temperatur, Auftautiefe) ermöglicht einen quantitativen Bezug der zu ermittelnden Stoffvorräte und Prozesse (Stoffflüsse in gelöster Phase, Spurengasflüsse) zum beobachteten Permafrostregime. Die Ergebnisse sollen Prognosen zu Konsequenzen einer möglichen Verschiebung der Vegetationsgürtel Sibiriens nach Norden ermöglichen.
Partner
Permafrost-Institut Yakutsk mit seiner Außenstation Igarka/Russische Föderation
V.N. Sukachev Institute of Forest, Krasnoyarsk/Russische Föderation
Finanzierung: DFG
Laufzeit: 2006-2007
Regeneration, Erhalt und nachhaltige Nutzung natürlicher Wälder in Äthiopien – Geländestation (Zentralprojekt des gleichnamigen Paketantrages)
Projektleiter: Prof. Dr. G. Guggenberger
Kurzbeschreibung
Im Rahmen dieses Projektteils des Paketantrages "Regeneration, Maintenance, and Sustainable Use of Pristine Forests in Ethiopia" wird der Bau einer Forschungsstation im Munessa-Wald durchgeführt. Die Forschungsstation soll der Intensivierung der Geländearbeiten in der jetzigen Projektphase gerecht werden. Neben deutschen Projektteilnehmern soll sie insbesondere unseren äthiopischen Kollegen Möglichkeit bieten, ihre Diplomanden und Doktoranden in das Projekt zu integrieren. Darüber hinaus besitzt die Forschungsstation eine Lehr- und Ausbildungsfunktion sowohl für Studenten als auch für lokale Verantwortliche der Forstadministration. Das Projekt wird durch die Ethiopian Agricultural Research Organization und der Addis Ababa University co-finanziert.
Partner
Ethiopian Agricultural Research Organization, Addis Ababa/Äthiopien
Department of Biology, Addis Ababa University, Addis Ababa/Äthiopien
Lehrstühle für Bodenkunde, Biogeografie und Pflanzenphysiologie der Universität Bayreuth
Lehrstuhl für Spezielle Botanik und Mycologie der Universität Tübingen
Department für Bodenforschung, UFZ Leipzig-Halle e.V.
Institut für Mineralogie, TU Freiberg
Laufzeit: 2004-2007
Funktionale Aspekte von Mykorrhiza-Pilzen in der C-, N- und S-Translokation im System Boden-Pflanze mit besonderer Berücksichtigung von Nurse-Tree-Effekten, Äthiopien
Projektleiter: Prof. Dr. G. Guggenberger
Mitarbeiter: Dr. Florian Fritzsche
Kurzbeschreibung
Dieses Projekt ist Teil eines Paketantrages von Bodenwissenschaftlerm, Geobotanikern, Pflanzenphysiologen und Mykologen, welcher auf Basis detaillierter Grundlagenstudien auf die Erarbeitung von Konzepten einer nachhaltigen Nutzung des Munessa-Waldes in Äthiopien zielt. Die Untersuchungen sollen hierbei Modellcharakter für andere Bergwaldökosysteme Äthiopiens haben. Im Rahmen dieses Teilprojektes wird die Funktion der Mykorrhiza-Pilze auf verschiedene indigene (Podocarpus falcatus, Croton macrostachys) und exotische Bäume (Eucalyptus saligna, E. globulus, Pinus patula) untersucht. Besonderes Augenmerk gilt hierbei dem sogenannten Nurse-Tree-Effekt, den offenbar die alten Plantagenbäume auf die jungen indigenen Bäume ausüben. Es werden Stabilisotopenuntersuchungen (13C, 15N, 34S) angewandt, um in definierten Laborexperimenten sowie im Freiland die Rolle der Mykorrhiza-Pilze bei der Nährstoffaufnahme aus dem Boden und der Kohlenstoffabgabe in den Boden zu kennzeichnen. Von besonderem Interesse ist hierbei die mögliche Ausbildung von Netzwerken der Mykorrhiza zwischen unterschiedlichen Baumspezies. Die Untersuchungen werden u.a. in enger Zusammenarbeit mit Mykologen durchgeführt, die die strukturellen Aspekte der Mykorrhiza untersuchen.
Partner
Ethiopian Agricultural Research Organization, Addis Ababa/Äthiopien
Department of Biology, Addis Ababa University, Addis Ababa/Äthiopien
Lehrstühle für Bodenkunde, Biogeografie und Pflanzenphysiologie der Universität Bayreuth
Lehrstuhl für Spezielle Botanik und Mycologie der Universität Tübingen
Department für Bodenforschung, UFZ Leipzig-Halle e.V.
Institut für Mineralogie, TU Freiberg
Laufzeit: 2004-2007
Abgeschlossene Forschungsprojekte
Bodenkundliche, geobotanische und pflanzenphysiologische Grundlagen einer nachhaltigen Bewirtschaftung des Munessa-Waldes, Äthiopien
Projektleiter
Prof. Dr. G. Guggenberger (Koordinator), Prof. Dr. E. Beck (Universität Bayreuth), Prof. Dr. K. Müller-Hohenstein (Universität Bayreuth), Prof. Dr. W. Zech (Universität Bayreuth)
Mitarbeiter
Dr. Dawit Solomon, Asferachew Abate (M. Sc.), Yeshanew Ashagrie (M. Sc.), Dipl.-Geoök. Florian Fritzsche
Kurzbeschreibung
Tropische Gebirgswälder zählen weltweit zu den Gebieten mit der höchsten Artenvielfalt. Dies gilt auch für die Wälder, die sich am wechselfeucht-tropischen Osthang des Äthiopischen Grabens entwickelt haben. Allerdings ist aufgrund der rasch zunehmenden Bevölkerung der Druck auf die natürlichen Ressourcen groß. Brandrodung und Einschlag von Holz zur Gewinnung von Brennholz, Holzkohle und Bauholz führten zu einer Reduktion der Waldfläche Äthiopiens von circa 20 Prozent im ausgehenden 19. Jahrhundert auf 3,6 Prozent im Jahre 1991.
Jährlich gehen weitere 100.000 Hektar Naturwaldfläche verloren. Dem stehen Aufforstungen mit exotischen Baumarten in einer Größenordnung von circa 40.000 Hektar pro Jahr gegenüber, die mittlerweile landesweit circa 500.000 Hektar ausmachen. Diese Aufforstungen sind jedoch bezüglich ihrer ökologischen Anpassung und Nachhaltigkeit schwer zu beurteilen. So ist unklar, welche Baumart für eine nachhaltige Bodennutzung am günstigsten ist, und welchen Einfluss die veränderte Bestandesstruktur auf Standortseigenschaften und Biodiversität hat.
Gerade in Ländern wie Äthiopien mit ländlicher Struktur, einer geringen Wirtschaftskraft und einer labilen Ernährungssituation ist neben der Aufrechterhaltung der Biodiversität die nachhaltige Versorgung mit Nahrungsmitteln und Holz als Baustoff und Energieträger eine drängende Frage im Alltagsleben der Bevölkerung. Die Lösung dieses Problems wird aufgrund des wachsenden Bevölkerungsdrucks immer schwieriger. Mit dem Wissen, dass das traditionell geprägte Leben auf die Vielfalt und Stabilität der natürlichen Ressourcen angewiesen ist, werden daher in dem DFG-Projekt naturwissenschaftliche Grundlagen einer nachhaltigen Nutzung der Wälder und Forsten erarbeitet.
Am Beispiel des Munessa-Waldes in Südost-Äthiopien werden die Prozesse der Waldzerstörung und des Waldumbaus interdisziplinär studiert unter Berücksichtigung bodenkundlicher (Nährstoffe, Wasser, Humus), geobotanischer (Struktur und Artenzusammensetzung), pflanzenphysiologischer (Wasserhaushalt und Gaswechsel) und sozioökonomischer Aspekte. Die Untersuchungen erfolgen in enger Zusammenarbeit mit Kollegen vom Äthiopischen Landwirtschaftlichen Forschungsinstitut und der Universität Addis Abeba und erfassen neben Höhentransekten in erster Linie festgelegte Orte, an denen gemeinsam intensive Messungen durchgeführt werden ("Intensivmessplots").
Ausgehend von diesen Studien und unter Einbeziehung der lokalen Forstverwaltung ist vorgesehen, ein Handbuch zu erstellen. Dieses Instrumentarium soll die als notwendig erkannten Schritte zur Bewertung von Waldeinheiten festlegen und Maßnahmenkataloge enthalten für eine ressourcenschonende Waldnutzung unter Berücksichtigung der Bedürfnisse der Bevölkerung und der Wahrung der Biodiversität.
Partner
Ethiopian Agricultural Research Organization, Addis Ababa/Äthiopien
Department of Biology, Addis Ababa University, Addis Ababa/Äthiopien
Department of Crop and Soil Sciences, Cornell University, Ithaca/USA
Finanzierung: DFG
Laufzeit: 2001-2004
Stabilisierung der organischen Bodensubstanz im intrapartikulären Porenraum von Mineralclustern im DFG Schwerpunktprogramm 322 1090 »Böden als Quelle und Senke für CO2 – Mechanismen und Regulation der Stabilisierung der organischen Substanz in Böden«
Projektleiter: Prof. Dr. G. Guggenberger
Mitarbeiter: Dr. K. Kaiser
Kurzbeschreibung
Ziel der Arbeiten ist zu klären, inwieweit organische Substanz in unterschiedlich weiten intrapartikulären Poren von Mineralclustern inkorporiert wird und in welchem Ausmaß dies zu einer Stabilisierung von organischer Substanz in Böden beiträgt. Dabei interessiert uns sowohl der Ort der Sorption als auch deren Ausmaß und die mit der Sorption der organischen Substanz einhergehenden Veränderungen der mit den verschiedenen Verfahren messbaren Porengrößenverteilung. In allen Untersuchungen wird zwischen starken und schwachen Sorbenten unterschieden. Die Untersuchungen erfolgen sowohl an reinen Mineralphasen als auch an Böden und umfassen Gasadsorption, Hg-Porosimetrie sowie mikroskopische und mikrospektroskopische Messungen. Die erste Projektphase diente in erster Linie dazu, die für diese Aufgabe vorgesehenen Methoden (v.a. zur Charakterisierung der Oberfläche und des intrapartikulären Porensystems sowie zur Lokalisation der organischen Substanz) zu prüfen und einzuarbeiten sowie mit deren Hilfe Prozessmechanismen aufzuklären.
In der jetzigen Projektphase werden in einem 2-jährigem Alterungsexperiment Aussagen zur Kinetik der Sorption von organischen Substanz im intrapartikulären Porensystem von Mineralclustern erarbeitet. Die Untersuchungen werden mit den bereits in der ersten Projektphase angewandten Methoden durchgeführt [N2-Adsorption, CO2-Adsorption, Hg-Porosimetrie, konfokale Lasermikroskopie (LSM), hochauflösende Rasterelektronenmikroskopie (HR-SEM) mit Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) sowie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) mit EDX und Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS)]. Die erarbeiteten Ergebnisse werden schließlich mit der enymatischen Abbauberkeit der in den Porenräumen sorbierten organischen Substanz in Bezug gesetzt.
Partner
Lehrstuhl für Bodenökologie (BITÖK) der Universität Bayreuth
Lehrstuhl für Bodenkunde der TU München
Institut für Bodenkunde und Standortslehre der Universität Hohenheim
Bayerisches Geoinstitut der Universität Bayreuth
Lehrstuhl für Werkstoffverarbeitung der Universität Bayreuth
Lehrstuhl für Experimentalphysik II der Universität Bayreuth
Lehrstuhl für Physikalische Chemie II der Universität Bayreuth
Institut für Festkörperforschung am Forschungszentrum Jülich
Finanzierung: DFG
Laufzeit: 2000-2004
INTAS 01-0052: Early response areas for climate change in Eurasia - Spatio-temporal dynamics of upper tree-line in the Ural mountains and implications for carbon sequestration
Projektleiter in Halle: Prof. Dr. G. Guggenberger
Kurzbeschreibung
During the past several decades, vigorous tree regeneration and upward shifts of tree-line have been apparent from comparisons of current and historical vegetation, using old geobotanical descriptions, maps, and landscape photographs from the South, North, and Polar Ural Mountains. The upper limits of open and closed forests have shifted upward by as much as 60-80 m of altitude, and have advanced up to 500-900 m of horizontal distance on gentle slopes.
The resulting increase in forest cover may alter the carbon stocks of large areas. This has implications for the current negotiations concerning the Kyoto Protocol, where the role of terrestrial ecosystems as sinks for increasing atmospheric CO2 concentrations is highly debated.
The main objective of the proposed investigations is to study the spatio-temporal dynamics of the upper tree-line and carbon sequestration under the influence of regional and global climate changes during the 20th century along latitudinal and longitudinal gradients in the Ural mountains. Results from the Urals will be compared with similar investigations to be conducted in the eastern Putorana Plateau (the north of central Siberia), a region with almost no human impacts.
Partner
Swiss Federal Institute of Forest, Snow and Landscape Research, Birmensdorf/Switzerland (Coordinator)
Swiss Federal Institute of Technology (ETH), Zurich/Switzerland
Ural State Forest Engineering Academy, Forestry Faculty (USFEA), Ekaterinburg/Russian Federation
Ural Division of Russian Academy of Sciences, Institute of Plants and Animal Ecology (IPAE), Ekaterinburg/Russian Federation
Botanical Garden of Ural Branch of Russian Academy of Science (GB), Ekaterinburg/Russian Federation
Siberian Branch of the Russian Academy of Science, Institute of Forest and Wood (IFOR), Krasnoyarsk/Russian Federation
Finanzierung: Europäische Union
Laufzeit: 2002-2005