Totholz in der letzten Zerfallsklasse: Umbruch von Funktionen, Prozessen und aktiven mikrobiellen Gemeinschaften (Woodstock II)

• Antragsteller: Professor Dr. Werner Borken
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432982742

Liegendes Totholz stellt ein Habitat und ein Substrat für viele Organismen dar, das durch mehrere Stadien der Zersetzung in Humus transformiert wird. Die Transformation von Totholz zu Humus ist entscheidend für Organismen, die auf bestimmte Zerfallsstadien von Totholz angewiesen sind, sowie für die langfristige Kohlenstoffspeicherung in Wäldern. Das Verständnis von Prozessen, mikrobiellen Gemeinschaftsstrukturen und Funktionen in zerfallenden Baumstämmen ist jedoch schwierig, da typischerweise mehrere Zerfallsklassen parallel existieren. In diesem Projekt werden wir den Durschnitt der parallel existierenden Zerfallsklassen, die finale Zerfallsklasse und den Totholzhumus von 13 Baumarten im BElongDead-Experiment untersucht. Unsere übergeordnete Hypothese ist, dass sich die Funktion von Totholz als Lebensraum und Substrat für Mikroorganismen beim Übergang von Totholz zu Humus verändert. Diese Veränderungen hängen mit Umbrüchen in der Substratqualität, der mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur und den Prozessraten zusammen und unterscheiden sich je nach Baumart, Region oder Standort und der vorherrschenden Waldbewirtschaftungsintensität und führen zu unterschiedlichen Humus- und C-Anreicherungen in Wäldern. Die Substratqualität und die aktiven Bakterien- und Pilzgemeinschaftsmitglieder dieser physikalisch getrennten Totholzfraktionen werden durch chemische und spektroskopische Analysen bzw. durch Markierung neu gebildeter DNA und Amplikonsequenzierung bewertet. Baumartenidentität und standortspezifische Unterschiede in der Substratqualität der Totholzfraktionen werden mit mikrobiellen Prozessraten und aktiven mikrobiellen Gemeinschaftsmitgliedern verknüpft. Die Prozessraten umfassen Respiration, biologische N2-Fixierung, mikrobielle Kohlenstoffnutzungseffizienz, mikrobielles Wachstum, mikrobielle Biomasse- und Nekromasseumsätze. Wir erwarten, dass der Anteil saprotropher Pilze abnimmt und der funktionelle Anteil der Bakteriendiversität zum Totholzhumus zunimmt. Ferner erwarten wir, dass deterministische Prozesse sowie Spezialisten der aktiven mikrobiellen Gemeinschaften ebenfalls in Richtung Humus zunehmen werden. Unsere Expertise ermöglicht die Bedeutung des Zusammenhangs zwischen mikrobieller Diversität, mikrobiellen Prozessen und Substratqualität von Totholz in der finalen Zerfallsklasse und von Humus für holzbewohnende Organismen und für die C-Speicherung neu zu bewerten. Durch die Arbeit an einem koordinierten und vollständig replizierten Experiment in allen Exploratorien erwarten wir robuste Ergebnisse mit hoher wissenschaftlicher Bedeutung und Nutzen für die Totholzbewirtschaftung in Waldökosystemen.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1374: Biodiversitäts-Exploratorien
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Klaus-Holger Knorr