Quantifizierung des räumlichen Einflusses exotischer invasiver Pflanzen auf Ökosystemfunktionen - von der Blatt- zur Landschaftebene

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Jens Oldeland; Dr. Jan Thiele; Professorin Dr. Christiane Werner
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Physische Geographie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233885761

Exotische invasive Arten sind eine besondere Bedrohung für die Biodiversität, da sie biogeochemische Kreisläufe in Ökosystemen erheblich verändern können und dadurch einen großen Einfluss auf Ökosystemfunktionen haben. Die Quantifizierung dieser Einflüsse ist bis heute methodisch anspruchsvoll. Konventionelle ökophysiologische Ansätze beruhen größtenteils auf dem Vergleich benachbarter Pflanzenindividuen, vernachlässigen dabei aber die räumlichen Interaktionen. Landschaftsökologische Ansätze auf größeren räumlichen Skalen sind meist auf die Erfassung von Mustern und Prozessen jenseits der Organisationsebene von individuellen Organismen beschränkt.Das Hauptziel dieses Projektes ist es, ökophysiologische Prozesse und Landschaftsökologie zu vernetzen, um dadurch ein besseres Verständnis der räumlichen Aspekte von Pflanzeninvasionen zu erhalten um die Quantifizierung des Einflusses invasiver Arten über mehrere räumliche Skalen zu ermöglichen. Eine sehr geeignete Methode stellt die hyperspektrale Fernerkundung dar. Diese erlaubt es, anhand von spektralen Messungen die Veränderungen der Biochemie heimischer Arten auf der Blattebene zu quantifizieren und über hyperspektrale Bilddaten auf die Landschaftsebene zu übertragen.Am Fallbeispiel der N2-fixierenden Acacia longifolia, einer sehr problematischen invasiven Art in den Küstenregionen Portugals und weltweit, werden wir eine neue Methodik entwickeln, die die Quantifizierung der Veränderung von Ökosystemfunktionen von der Blatt- bis zur Landschaftsebene erlaubt. Wir werden (1) physiologische und biochemische Blatteigenschaften, sowie 13C und 15N stabile Isotopensignaturen mit spektralen Eigenschaften auf der Blattebene kalibrieren; (2) den Einfluss von A. longifolia auf die umgebende Vegetation auf der Bestandsebene anhand von spektralen Methoden erfassen; und (3) die Verbreitung von A. longifolia und dominanten heimischen Vegetationstypen auf der Landschaftsebene anhand von hyperspektralen Bilddaten kartieren. Schließlich werden wir (4) unsere Erkenntnisse in einem Modell zusammenfassen, welches eine Bewertung des Einflusses der invasiven Art auf die Physiologie der heimischen Arten, wie auch auf die Ökosystemfunktionen auf der Landschaftseben erlauben wird.Dieses Projekt baut auf einem umfangreichen Datensatz mit Hyperspektral und LiDAR-Daten aus einer EUFAR Befliegung der Untersuchungsflächen in 2011 auf. Weiterhin liegt aus mehr als 10 Jahren vorangehender Forschung umfassendes Wissen über die invasive A. longifolia und die mediterrane Vegetation vor.Unser interdisziplinärer und mehrskaliger Ansatz wird die Wissenschaft bezüglich der Evaluierung von Auswirkungen invasiver Arten und Quantifizierung von Änderungen der Ökosystemfunktionen deutlich voranbringen. Durch das Vernetzen von Ökophysiologie und Landschaftsökologie ist dieses Projekt auch über die Invasionsbiologie hinaus höchst relevant und wird unser generelles Verständnis der räumlichen Dimension ökologischer Prozesse erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Institution: Universidade de Lisboa ; Faculdade de Ciências; Centre for Ecology, Evolution and Environmental Changes (CE3C)