Der Einfluss nicht-vaskulärer Vegetation auf globale biogeochemische Stoffkreisläufe von der Erdvergangenheit bis in die Zukunft

• Antragsteller: Professor Dr. Philipp Porada
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408092731

Nicht-vaskuläre Vegetation, also Flechten, Moose, landlebende Cyanobakterien und Algen, ist wichtig für globale biogeochemische Stoffkreisläufe, zum Beispiel durch ihre Produktivität oder Stickstofffixierung. Sie kann Permafrostboden vor Erwärmung schützen und hat wahrscheinlich Eiszeiten in der Erdvergangenheit verursacht, indem sie chemische Verwitterung verstärkt und atmosphärisches CO2 reduziert hat. Es gibt jedoch Wissenslücken, vor allem hinsichtlich der Reaktion auf globale Erwärmung, der Rolle für Kohlenstoff- und Nährstoffhaushalt von Ökosystemen und der Klimawirkung in der Erdgeschichte. Um diese Effekte zu quantifizieren, sind prozessbasierte, nicht-vaskuläre Vegetationsmodelle notwendig. Aktuelle Modelle sind jedoch nicht ausreichend, um die dafür essentiellen Prozesse darzustellen. Deshalb werden wir eine neue Version des etablierten nicht-vaskulären Vegetationsmodells LiBry entwickeln, welche den limitierenden Effekt von Nährstoffverfügbarkeit auf gesteigertes Wachstum unter hohen CO2-Konzentrationen berücksichtigen wird. Wir werden damit eine erste globale Abschätzung der Produktivität im Klima der Zukunft liefern und darüberhinaus die Einflüsse auf die zukünftige Permafrostbodentemperatur und biotische Stickstofffixierung quantifizieren. Zusätzlich werden wir ein Verwitterungsmodell entwickeln, welches, kombiniert mit LiBry, explizit die nicht-vaskulären Effekte auf die biotische Verstärkung der chemischen Verwitterung simulieren wird. Dieses Modell werden wir dann für das Paläozoikum und auch das Proterozoikum anwenden, um den Einfluss früher nicht-vaskulärer Vegetation auf das Klima und die Atmosphärenzusammensetzung der Erdvergangenheit abzuschätzen. Der Antragssteller wird LiBry weiterentwickeln, während das Verwitterungsmodell von einem/einer Doktoranden/Doktorandin entwickelt wird. Mittels Kollaborationen werden Experimente stattfinden, welche unsere Arbeit ergänzen und auch die zukünftige Anwendung des Modells auf regionale und lokale Skalen ermöglichen werden. Da LiBry in das Landoberflächenmodell JSBACH integriert ist, wird unser Projekt die Grundlage für weitere Forschung zu Interaktionen mit vaskulärer Vegetation, Feuer und der Kohlenstoffbilanz von Torfmooren bilden. Weiterhin können unsere Ergebnisse für Paläoklimasimulationen verwendet werden. Die Universität Potsdam ist für das Projekt sehr gut geeignet aufgrund ihres Schwerpunkts im Bereich Vegetationsmodellierung, Erdsystemwissenschaften, Ökologie und Evolution, sowie der Potsdamer Forschungsinstitute GFZ, AWI und PIK.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen