Quantifizierung funktioneller hydro-biogeochemischer Indikatoren in ecuadorianischen Ökosystemen und ihre Reaktion auf den globalen Wandel

• Antragsteller: Professor Dr. Lutz Breuer
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 227674778

Wasser ist ein wesentlicher Bestandteil aller Ökosysteme. Es ist die treibende Kraft des Transports von partikulären und gelösten Nährstoffen, des Energietransfers im Boden, der Ausbildung von Biodiversitätsmustern und maßgeblich mitverantwortlich für das Auftreten von Erosion. Angesichts der drastischen Auswirkungen von Landnutzungsänderungen und des Klimawandels auf diese Prozesse und die Anfälligkeit der ecuadorianischen Ökosysteme auf diesen globalen Wandel, werden Indikatoren benötigt, die den Zustand, die funktionalen Beziehungen und die Prozesse innerhalb der Ökosysteme erfassen. Im Rahmen dieser Projektverlängerung soll die Entwicklung einer Reihe solcher Indikatoren aus den Bereichen der Hydrologie und Biogeochemie abgeschlossen werden. Die untersuchten Indikatoren beschreiben (1) die Verweilzeit des Wassers im Einzugsgebiet, (2) den Nährstoffkreislauf und die Abflussraten und (3) die Sedimentflüsse. Die Veränderung der Isotopensignatur des Wassers im Einzugsgebiet über die Zeit erlaubt es, die Fließpfade, die Verweilzeit des Wassers und die damit verbunden hydro-biogeochemischen Prozesse zu beschreiben. Der Einfluss eines Landnutzungswechsels oder durch Klimawandel bedingte Abweichungen in der Niederschlagsverteilung lassen sich direkt messen und mit geeigneten Modellansätzen interpretieren. Die Verknüpfung von Nitrat-Konzentrationen und Abflussraten mittels Hysteresis-Schleifen und Frequenzanalysen beschreibt temperatur- und nutzungsbedingte Veränderungen der Nährstoffflüsse und erlaubt es, Rückschlüsse auf die die zugrundeliegenden Umsatzprozesse zu ziehen. Die gemessenen Sedimentflüsse schließlich reagieren direkt auf den Anteil des Oberflächenabflusses, die Erosionsanfälligkeit der Landschaft, sowie die Intensität der Niederschläge.In der vorangegangenen Projektlaufzeit wurden in zwei ecuadorianischen Ökosystemen (Páramo und tropischen Bergregenwald) in enger Kooperation mit den ecuadorianischen Kooperationspartnern Messnetze zum Monitoring von hydro-biogeochemischen Prozessen aufgebaut. Die erhobenen Daten bilden die Grundlage für die Untersuchung der einzelnen Indikatoren. Für (1) werden wöchentliche Proben von Niederschlag-, Boden- und Abflusswasser gesammelt. Für (2) und (3) werden kontinuierlich und zeitlich hochaufgelöst Sediment- und Nitrat-Konzentrationen bestimmt. Im Rahmen der Projektverlängerung soll die Entwicklung der funktionellen Indikatoren abgeschlossen und eine modellgestützte Bewertung und Vorhersage der gewählten Indikatoren im globalen Wandel vorgenommen werden. In enger Zusammenarbeit mit den ecuadorianischen Kooperationspartnern und Entscheidungsträgern sollen am Ende die Ergebnisse in Monitoring-Richtlinien festgehalten werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Empresa Pública Municipal de Telecomunicaciones, Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento de Cuenca (ETAPA); Fondo Regional del Agua (FORAGUA); Gestión Ambiental de la Ciudad de Zamora; Universidad de Cuenca ; Dirección de Investigación ; Grupo de Ciencias de la Tierra y del Ambiente; Nature and Culture International (NCI); Universidad Nacional de Loja