Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv)
Halle-Jena-Leipzig
 

Aufbau & Design

Maße & Aufteilung

EcoUnits sind experimentelle Kammern bestehend aus einem Unterteil (“unterirdischer Teil”), einem Oberteil (“oberirdischer Teil”) und einem Technikteil.

 

 

 

Der Technikteil befindet sich auf dem oberen Teil und ist mit Beleuchtungs-, Lüftungs- und Bewässerungsanlagen sowie einem Schaltschrank ausgestattet.

 

 

Der oberirdische Teil bietet ausreichend Platz für das Wachstum von krautigen Pflanzen und Baumsetzlingen und schafft die Voraussetzungen für die Entwicklung komplexer Interaktionsnetzwerke von Pflanzen und einem breiten Spektrum Wirbelloser Tiere.

 

 

Der unterirdische Teil besteht aus einem Container, der mit bis zu 1,23 m3 Boden gefüllt oder alternativ mit vier Stahlzylindern (Lysimeter mit einem Durchmesser von 0,5 m) mit je 0,16 m3 Boden ausgestattet werden kann.

Die EcoUnits können mit den Lysimetern in vier unterirdische Kompartimente und mit mobilen Innenwänden in vier gleich große oberirdische Segmente unterteilt werden. Jede EcoUnit kann somit ober- oder/und unterirdisch abgetrennt werden, wodurch vier getrennte Kammern entstehen, zwischen denen Organismen und Materialien nicht ausgetauscht werden können. Jedes Viertel verfügt über eine eigene Beleuchtungs-, Bewässerungs- und Belüftungsanlage sowie über permanente Messinstrumente. Auf diese Weise können in jeder EcoUnit bis zu vier verschiedene Behandlungen durchgeführt werden. Mit den Lysimetern ist es möglich, intakte Bodenmonolithe direkt aus dem Feld auszuheben, wodurch ein natürliches, ungestörtes Ökosystem für Bodenorganismen geschaffen wird.


Dauerhafte Installationen für kontinuierliches Monitoring

Sowohl im oberirdischen als auch im unterirdischen Teil gibt es jeweils vier Sensoren zur Messung von Luft-/Bodentemperatur und -feuchte. Darüber hinaus können Tensiometer die Tension des Bodenwassers in drei verschiedenen Bodentiefen messen. Alle Daten werden automatisch und kontinuierlich an eine Datenbank übertragen. Saugsonden am Boden des Bodenbehälters oder der Lysimeter sammeln kontinuierlich Porenwasser für chemische Analysen. Mit vier HD-IP-Videokameras im oberirdischen Teil lässt sich die Vegetationsentwicklung oder das Insektenverhalten, wie Bewegung und Lebensraumnutzung, überwachen. Mehrere Öffnungen in den Wänden des unteren Teils ermöglichen horizontale Bodenprobenahmen oder den Einbau von Acrylglasrohren zur Beobachtung der Wurzelentwicklung mit einem tragbaren Wurzelscanner[1].

 

Referenz
[1] Möller, B., Chen, H., Schmidt, T., et al. and Posch, S. (accepted manuscript) rhizoTrak: A new software tool for manual annotation of time-series images from minirhizotrons. Plant and Soil

Umweltbedingungen

Die Umgebungsbedingungen in den EcoUnits (Beleuchtung, Bewässerung und Ventilation) werden über ein Netzwerk ferngesteuert und in einer Datenbank erfasst.

Licht:
Jede EcoUnit verfügt über vier LED-Lampen mit vier Farb-(Wellenlängen-)Kanälen. Jede dieser Wellenlängen kann individuell auf Intensitäten von 0 bis 100 % eingestellt werden, was eine Variation der Zusammensetzung des Lichtspektrums ermöglicht (z.B. ein höherer Rotlichtanteil zum Simulieren der Morgen- und Abenddämmerung). Die verfügbaren Farbkanäle sind Weiß (3000 K & 5000 K), Ultraviolett (400 - 405 nm), Blau (460 - 475 nm) und Rot (625 - 720 nm).

Bewässerung:
Vier Bewässerungsdüsen im oberen Bereich des Oberteils ermöglichen eine automatisierte und gleichmäßige Bewässerung mit entionisiertem Wasser, wobei der Durchfluss (durch Veränderung des Wasserdrucks), die Wassermenge und die Häufigkeit der Bewässerung gesteuert werden können. Alle vier Segmente können individuell bewässert werden.

Klima:
Temperatur und Luftfeuchtigkeit werden zentral in der iDiv Ecotron Halle gesteuert. Durch Veränderung der Lüfterdrehzahl kann die Belüftung so eingestellt werden, dass die klimatischen Bedingungen innerhalb der EcoUnits automatisch an die Bedingungen in der Halle anpasst werden. Die Belüftung kann individuell in allen vier Segmenten geregelt werden.

Bodentemperatur:
Um einen natürlichen Bodentemperaturgradienten zu simulieren (oftmals absinkend mit zunehmender Tiefe), wird am Boden des Unterteils ein Kapillarsystem mit zirkulierendem Kühlmittel eingesetzt. Die Bodentemperatur kann für jede EcoUnit separat geregelt werden.

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