Klimawandeleffekte auf Kohlenstoffbilanzen von Moose in den warmen Tropen: Ein Experiment im Regenwald ergänzt durch Simulationsmodellierung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Maaike Bader; Professor Dr. Gerhard Zotz
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 113192065

Der Klimawandel betrifft Pflanzen weltweit, aber genaue Voraussagen der Auswirkungen sind schwierig. Die Resultate von Wachstumsstudien mit tropischen Bäumen und Nutzpflanzen sind widersprüchlich, für andere Pflanzengruppen der Tropen sind relevante Daten kaum vorhanden. Bryophyten (Moose und Lebermoose) sind eine wichtige Komponente tropischer Wälder mit einem starken Höhengradienten in Abundanz und Diversität. Im DFG-Projekt ,,Auswirkungen globaler Klimaerwärmung auf tropische Bryophyten: Verwandeln negative Kohlenstoffbilanzen das tropische Tiefland in eine Mooswüste?,, haben wir die temperatur-zentrierte Hypothese überprüft, welche den relativen Mangel an Bryophyten im warmen Tiefland dadurch erklärt, dass eine Kombination aus hohen Atmungsraten in warmen Nächten und geringe Tagesgewinne keine positive Kohlenstoffbilanz ermöglichen. Dabei untersuchten wir für montanen Moose auch die Effekte zukünftiger Erwärmung. Unsere wichtigsten Ergebnisse waren: 1. Die Temperaturabhängigkeiten der CO2-austauschraten sind den entsprechenden Höhenlagen (0-1200 m) gut angepasst. Unterschiedliche Raten an sich können den Höhengradient nicht erklären. 2. Bei montane Moose transplantiert nach tieferen Höhenlagen gab es keine messbare Akklimatisation des CO2-austausches, doch einige Proben der meisten Arten waren nach zwei Jahre noch am Leben. Die Frage der Akklimatisation ist also noch nicht völlig geklärt. 3. Montane und Tieflandarten zeigen eine ausgeprägte Austrocknungstoleranz. Diese fällt also als Erklärung des Höhengradienten aus, und sollte auch bei geringer Klimaänderung nicht limitierend werden. Wir folgern, dass nicht Trockentoleranz oder metabolische Temperaturabhängigkeit, sondern Zeitpunkt und Dauer von Mooshydratation das heutige Vorkommen tropischer Tiefland- und Hochlandarten bestimmen. Voraussagen außerhalb des heutigen Klimagradienten sind auf Basis unserer Ergebnisse allerdings nicht möglich. Auswirkungen des Klimawandels werden von geänderten Hydratationsmustern abhängen sowie von Akklimatisation. Auf diese Aspekte, die für Tieflandmoose bisher unerforscht sind, fokussiert sich das beantragte Projekt. Ziel des Projektes ist es, Klimawandel-Effekte auf tropische Tieflandmoose (inkl. Lebermoose) zu untersuchen mit erstmaligen Feld- und Modell-Experimente. In open-top Kammern in situ werden Moose im Waldunterwuchs 18 Monate lang aktiv erwärmt und mit CO2 gedüngt. Dabei werden Änderungen in CO2-Gaswechselraten, Aktivitätsmustern und im Wachstum erfasst. Ein Modell soll entwickelt werden, welches Kohlenstoffbilanzen abschätzt auf der Basis von Mikroklimadaten, um die Felddaten besser interpretieren zu können und um den Einfluss von veränderte Hydratationsmuster und andere Klimaveränderungen auf Langzeitkohlenstoffbilanzen zu untersuchen. Dieses Modell kann in der Zukunft auch für weitere Untersuchungen, z.B. zur Frage des Höhengradienten der Moosabundanz in den Tropen oder andere biogeographische Muster, eingesetzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Gas Exchange Fluorescence System
• Gerätegruppe: 1520 Meßgeräte für Gase (O2, CO2)