Heideökosysteme und Globaler Wandel
In Zeiten des Globalen Wandels untersucht das Promotionsvorhaben die Auswirkungen von Umweltveränderungen in Form von atmogenen Stickstoffeinträgen, erhöhte Kohlendioxidkonzentrationen sowie reduzierte Luftfeuchtigkeit auf die für Heideökosysteme charakterisierende Besenheide Calluna vulgaris (L.) Hull.
Atmogene Stickstoffeinträge, ein erhöhter atmosphärischer Kohlendioxidlevel sowie Klimaveränderungen zählen u.a. zu den wichtigsten Verursachern eines weltweiten Biodiversitätsverlustes. Besonders nährstoffarme Ökosysteme, die atlantisch verbreitet sind, sind von diesen Umweltveränderungen betroffen. Hierzu zählen u.a. nährstoffarme Heidelandschaften, wie sie noch im Naturschutzgebiet Lüneburger Heide erhalten sind. Charakteristisch für diese Ökosysteme sind nährstoffarme und saure Böden, sowie eine von Zwergsträuchern der Familie der Ericaceen dominierte Vegetation. Die Leitart der Tieflandheiden ist die Besenheide Calluna vulgaris (L.) Hull (fortan Calluna genannt) dar. Heideökosysteme werden heute als international gefährdeter Lebensraum mit besonders hohem Schutzstatus auf mehreren föderalen Ebenen eingestuft (NATURA 2000 Richtlinie, §30, Absatz 3 BNatSchG).
Die Größe des Verbreitungsgebietes von Heideökosystemen (Nord-West-Europa) lässt vermuten, dass Calluna aus verschiedenen Herkünften (Provenienzen) unterschiedlich auf verändernde Umweltbedingungen reagieren. Der Einfluss des Pflanzenalters auf die Empfindlichkeit von Calluna gegenüber Umwelteinflüssen ist ein weiterer, bisher nicht untersuchter Faktor. Die spezifischen Lebenszyklusphasen von Calluna sind mit einer Verlagerung der Biomasseallokation verbunden, wodurch es altersbedingte Variationen in der Sensitivität von Calluna gegenüber Umweltveränderungen geben kann. Untersuchungen zu einzelnen Umweltfaktoren standen bisher im Fokus der Wissenschaft, obwohl die verschiedenen Interaktionsmöglichkeiten von gleichzeitig auftretenden Umweltveränderungen mehrfaktorielle Studien nahelegen, da die Wechselwirkung von Umweltbedingungen nicht bekannt sind.
Für einen wirksamen Schutz von Heiden ist es wichtig zu wissen, wie sensibel diese auf Umweltveränderungen reagieren, um Managementmaßnahmen in Bezug auf heute und zukünftig wirkende Umweltveränderungen zu verbessern bzw. abzuleiten.
In diesem Promotionsvorhaben sollen die Interaktionseffekte von atmogenen N-Einträgen und reduzierter Luftfeuchtigkeit auf Calluna unterschiedlicher Herkünfte und Altersstadien (Freilandexperiment) sowie die Interaktionseffekte von atmogenen N-Einträgen, erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentration und Trockenheit auf juvenile Calluna unterschiedlicher Herkünfte untersucht werden (Common Garden Experiment). Folgende Hypothesen sollen in diesem Zusammenhang untersucht werden:
i) Die Interaktion von Klimawandel (reduzierte Luftfeuchtigkeit) und Stoffeinträgen (N und CO2) beeinflusst die Sensitivität von Calluna vulgaris gegenüber Umwelteinflüssen.
ii) Calluna vulgaris aus verschiedenen Provenienzen (Lüneburger Heide, Oranienbaumer Heide und Bergen, Norwegen) reagiert unterschiedlich auf gleichzeitig auftretende Umweltveränderungen.
iii) Es gibt altersbedingte Unterschiede in der Wirkung von Umweltveränderungen auf Calluna vulgaris.
Das Untersuchungsgebiet liegt angrenzend an das Naturschutzgebiet Lüneburger Heide. Das Freilandexperiment besteht aus einem Klimakammernsystem (20 Stück), welches auf dem Boden der Heidefläche steht. In jeder Kammer werden zu der bestehenden Calluna, drei Flächen mit Calluna Samen aus drei Provenienzen (Lüneburger Heide, Oranienbaumer Heide und Bergen (Norwegen)) angelegt. Je 10 Kammern erhalten eine Behandlung mit trockener Luft und Umgebungsluft, welche wiederum in jeweils 5 Kammern mit Stickstoffdüngung (50 kg ha-1 yr-1) und 5 Kammern ohne Stickstoffdüngung aufgeteilt sind. Folgende Reaktionsvariablen werden im Freilandexperiment herangezogen: Längenzuwachs, Blütenansatz, C:N-Verhältnis und δ13C-Signale in der ober- und unterirdischen Biomasse. In einem begleitenden Common Garden Experiment werden die Einzel- und Interaktionswirkungen von reduzierter Luftfeuchtigkeit, N-Einträgen sowie erhöhten CO2-Konzentrationen auf Calluna aus den drei Provenienzen untersucht. In diesem Experiment werden die δ13C-Signale und das C:N-Verhältnis im Blatt und der Wurzel, sowie das Spross-Wurzel-Verhältnis untersucht.
Mit meinem Promotionsvorhaben möchte ich einen wertvollen Beitrag zum besseren Verständnis der (additiven bzw. nicht-additiven) Wirkung von Stressoren in Form von Umweltveränderungen auf Heideökosysteme leisten, welcher neue Erkenntnisse zum Schutz der Heide liefert.