Bistabilität von subtropischen Wäldern und Grasländern: Ein paläoökologisches Fallbeispiel in Südbrasilien

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Giesecke
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299080296

Wälder und Grasländer sind Ökosysteme mit unterschiedlicher Funktionalität in Stoffkreisläufen. Häufige Feuer halten Grasländer offen, während Wälder Feuer hemmen. Somit stabilisieren sich beide Systeme in Bezug auf Feuer selbst. Diese Bistabilität ist in tropischen und subtropischen Regionen ein wichtiger Faktor und eine Zustandsveränderung hier könnte aufgrund der großen Fläche weitreichende Auswirkungen haben. Mit dieser Motivation sind in letzter Zeit vermehrt Untersuchungen basierend auf aktuellen Beobachtungen durchgeführt worden. Paläoökologische Untersuchungen können einen wichtigen Beitrag leisten, da mit ihrer Hilfe Beobachtungen über lange Zeiträume möglich sind und sich die Dynamik von Systemveränderungen studieren lässt. In Südbrasilien existiert ein Mosaik aus Wald und Grasland, in dem sich die Wälder in den letzten 4000 Jahren auf Kosten der Grasländer ausgebreitet haben. Diese Situation bietet eine hervorragende Möglichkeit die beeinflussenden Faktoren sowie die Dynamik der Veränderung im Detail zu studieren. Bereits existierende Pollendiagramme kommen aus kleinen vermoorten Senken in denen es im frühen und mittleren Holozän nur zu geringen Ablagerungen kam. Eine detaillierte zeitliche Betrachtung der Entwicklung ist anhand dieser Diagramme nicht möglich. Dieses Forschungsvorhaben hat daher zum Ziel die Holozäne Vegetations und Feuerdynamik hochauflösend zu analysieren. Weiterhin soll der regionale Zeitpunkt der Waldausbreitung anhand neuer Datierungen bereits bearbeitete Lokalitäten sowie neue Untersuchungen genauer bestimmt werden. Eine Gleichzeitigkeit der Waldausbreitung in der Region würde dabei auf eine abrupte Klimaveränderung hinweisen. Die unterschiedlich hohe Pollenproduktion zwischen Pflanzen des Graslands und der Wälder soll bestimmt werden, um den Waldanteil zu quantifizieren. Dies bildet die Grundlage für Vergleiche mit Vegetationsmodellen. Basierend auf den gesammelten Informationen lassen sich folgende Hypothesen testen: a) Der Niederschlag in der Region hat während des Holozäns graduell zugenommen und eine entsprechende Ausbreitung der Wälder wurde durch häufige Feuer verhindert bis es zu einem Umkippunkt kam. b) Die schnelle Ausbreitung des Waldes wurde durch eine abrupte Klimaveränderung ausgelöst. c) Der Mensch hat die Ausbreitung von Araukarienwäldern gezeiht gefördert da die Samen eine wichtige Nahrungsgrundlage sind, und Feuer gehen vor allem auf menschlichen Einfluss zurück. Ein mechanistisches Vegetationsmodell soll genutzt werden, um diese Hypothesen zu testen. Beide Szenarien der Klimaveränderung sollen in Simulationen genutzt und mit den Ergebnissen der Vegetationsrekonstruktionen verglichen werden. Weitere Experimente mit dem Vegetationsmodell sollen den Einfluss einzelner Faktoren evaluieren. Im Vergleich zwischen Simulationen und Rekonstruktionen lassen sich Aspekte der Theorien zur Bistabilität zwischen Wald und Grasland testen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Brasilien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Hermann Behling; Professor Dr. Valerio De Patta Pillar; Dr. Simon Scheiter; Professor Dr. Bernd Zolitschka