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Carbon, water and nutrient dynamics in vascular plant- vs. Sphagnum-dominated bog ecosystems in southern Patagonia

In diesem Projekt beschäftigen wir uns mit zeitlichen und räumlichen Mustern und steuernden Prozessen von Stoffflüssen in südpatagonischen Mooren. Diese sind im Gegensatz zu den meist stark anthropogen beeinflussten und gut untersuchten Mooren der nördlichen Hemisphäre nahezu unberührt und kaum erforscht. Sie sind daher sehr gut geeignet, Erkenntnisse über die Stoffkreisläufe anthropogen unbeeinflusster Moore zu gewinnen, was auf der Nordhalbkugel kaum mehr möglich ist. Neben den auch für die nördliche Hemisphäre typischen Torfmoos-Mooren findet man in Südpatagonien auch solche, die von polsterbildenden Gefäßpflanzen dominiert werden. Bisher weiß man kaum, welche Bedingungen dazu führen, dass entweder Polsterpflanzen-Moore oder Sphagnum-Moore entstehen. Ungestörte Moore stellen aufgrund ihrer Kohlenstoffspeicherfunktion bedeutende Senken im globalen Kohlenstoffkreislauf dar. Allerdings ist unklar, wieviel Kohlenstoff südpatagonische Moore, insbesondere die Polsterpflanzen-Moore, binden oder freisetzen. Ziel des Projektes ist es daher, den Kohlenstoff-, Nährstoff- und Wasserhaushalt südpatagonischer Moore zu quantifizieren sowie die zentralen Prozesse, die Nähr- und Kohlenstoffdynamik dieser Moore steuern, besser zu verstehen.

Neben der Relevanz für den globalen Kohlenstoffkreislauf ist ein besseres funktionales Verständnis südpatagonischer Moore auch deshalb bedeutsam, weil diese Ökosysteme als Modell für ungestörte Moore der nördlichen Hemisphäre angesehen werden können. Daher eignen sich südpatagonische Moore dazu, die Reaktion von Mooren auf sich ändernde Umweltbedingungen, etwa durch den globalen Wandel, zu untersuchen. Hierzu zählen beispielsweise klimatische Veränderungen oder erhöhte Stickstoffeinträge. Es wird erwartet, dass diese veränderten Umweltbedingungen einen Einfluss auf die Vegetationszusammensetzung und Kohlenstoffspeicherfunktion von Mooren haben werden. Dabei können die Polsterpflanzen-Moore ein Beispiel sein für die zu erwartenden Veränderungen in der Vegetationszusammensetzung der Hochmoore der Nordhalbkugel hin zu einer größeren Dominanz von Gefäßpflanzen. Aus den Ergebnissen der Untersuchungen können so wertvolle Erkenntnisse zur Erhaltung und Wiederherstellung von Hochmooren der nördlichen Hemisphäre gewonnen werden.

Die Forschungsfragen beschäftigen sich unter anderem mit

• den Unterschieden in Kohlenstoff- und Wasserhaushalt zwischen Sphagnum-dominierten und Gefäßpflanzen dominierten Mooren, insbesondere in der Reaktion auf unterschiedliche Umweltbedingungen
• den Effekten von experimenteller Abschattung und Düngung auf Torfmoose und polsterbildende Gefäßpflanzen, die Torfzersetzungsrate sowie die Stickstoffdynamik beider Systeme
• der langfristigen Rate der Kohlenstoffspeicherung südpatagonischer Moore

PIs: Prof. Dr. Kleinebecker, Prof. Dr. Klaus-Holger Knorr (WWU Münster), Prof. Dr. Lars Kutzbach (Universität Hamburg)

Projektpartnerin: Dr. Veronica Pancotto (Centro Austral de Investigaciones Científicas (CADIC),  Ushuaia)

Laufzeit: 2013-2018

Mittelgeber: DFG

Publikationen und Tagungsbeiträge:

• Münchberger W, Knorr KH, Blodau C, Pancotto VA, Kleinebecker T (eingereicht) Zero to moderate methane emissions in a densely rooted, pristine Patagonian bog - biogeochemical controls as revealed from isotopic evidence

• Münchberger W, Reimann N, Knorr KH, Gałka M, Borken W, Blodau C, Pancotto VA, Kleinebecker T (2018) Carbon cycling in contrasting pristine bogs in southern Patagonia (Tierra del Fuego, Argentina). Poster, European Geosciences Union, General Assembly 2018. Wien, 7-12/04/2018

• Lehmann JRK*, Münchberger W*, Blodau C, Nieberding F, Knoth C, Prinz T, Pancotto VA, Kleinebecker T (2016) High-resolution classification of South Patagonian peat bog microforms reveals potential gaps in up-scaled CH4 fluxes by use of Unmanned Aerial Systems (UAS) and CIR image classification. Remote Sensing 8(3): 173 [doi:10.3390/rs8030173] (* equal authorship)

• Münchberger W, Blodau C, Kleinebecker T, Pancotto VA (2015) CO₂ and CH₄ fluxes of contrasting pristine bogs in southern Patagonia (Tierra del Fuego, Argentina). Poster, European Geosciences Union, General Assembly 2015. Wien, 12-17/04/2015