Terrestrische Diatomeen als Bioindikatoren für den bodenökologischen Zustand (SoilDiatoms)

• Antragsteller: Professor Dr. Ulf Karsten; Dr. Jonas Zimmermann
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 549124826

Böden spielen eine Schlüsselrolle für die Funktion terrestrischer Ökosysteme wie C-Speicher, Nährstoffkreisläufe und sind Habitat für eine überwältigende Biodiversität. Somit sind Böden und ihr guter ökologischer Zustand für die Menschheit von größter Bedeutung, und deren Verschlechterung und der damit verbundenen physiko-chemischen/biologischen Eigenschaften durch natürliche/anthropogene Stressoren führt zum Rückgang wichtiger Ökosystemfunktionen. Bodendiatomeen leben auf und zwischen Boden-Substratpartikeln, und werden vor allem durch atmosphärische Wasserversorgung befeuchtet. Ihre Biodiversität ist kaum erforscht, auch wenn sie in terrestrischen Lebensräumen weit verbreitet sind. Deshalb sollen in diesem Projekt erstmalig die Biodiversität von Bodendiatomeen Gemeinschaften und abiotische Bodenparameter auf langfristig angelegten landwirtschaftlichen Versuchsflächen untersucht werden, die 1998 mit einem Fokus auf verschiedene Phosphor-Management-Strategien eingerichtet wurden. Diatomeen-Gemeinschaften im Boden werden mit verfügbaren Bodenparametern mit diversen statistischen Verfahren korreliert, um die Schlüsselfaktoren für Artenzusammensetzung, Abundanz und Häufigkeit herauszuarbeiten. Die standortspezifische Struktur dieser Gemeinschaften wird ein neues leistungsfähiges Instrument für die Bioindikation des ökologischen Zustands des Bodens auf kurzen bis langen Zeitskalen sein, das P-Bedingungen und pH-Wert widerspiegelt. Ausgewählte Bodendiatomeen werden von den Flächen isoliert und als klonale Kulturen etabliert, um ihre autökologischen Ansprüche unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen. Diese experimentellen Daten bilden das Rückgrat für die Validierung ihres bioindikativen Werts. Die Hauptziele von SoilDiatoms sind 1.) die Biodiversität der Bodendiatomeen in taxonomischer Tiefe durch Kombination von Feld-, Kultur- sowie kulturunabhängigen Methoden zur phäno- und genotypischen Identifizierung zu evaluieren; 2.) eine taxonomisch validierte Referenzdatenbank für Bodendiatomeen mit umfassenden Informationen zu Habitat, Morphologie und DNA-Barcoding zur eindeutigen Identifizierung zu erstellen; 3.) Anwendung dieser neuen taxonomischen Referenzbibliothek für Bodendiatomeen für eDNA-Metabarcoding, um die verborgene Biodiversität zu erschließen als auch den Status der taxonomischen Erfassung verschiedener Diatomeengruppen; 4.) Etablierung klonaler Bodendiatomeen Kulturen und Bewertung ihrer autökologischen Anforderungen für die Validierung von Toleranzbereichen gegenüber P-Gehalten und pH des Bodens, wodurch artspezifische Bioindikatorwerte aus den Korrelationsanalysen experimentell bestätigt werden sollen, 5.) Entwicklung eines neuen „soil diatom index (SDI)“ für die bodenökologische Qualität, wodurch grundlegende Daten für die kürzlich vorgeschlagene EU-Bodenüberwachungsrichtlinie geliefert werden. Die Ergebnisse werden es ermöglichen, Biodiversitäts- und Funktionsdaten von Bodendiatomeen mit einigen Bodeneigenschaften zu verknüpfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen