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

Ziele und Anwendungsbereich

Allgemeines

Der Vorteil des iDiv Ecotrons gegenüber Labor- oder Feldstudien besteht darin, dass komplexe Ökosysteme unter beinahe natürlichen Bedingungen konstruiert werden können (im Gegensatz zu Laborstudien) und gleichzeitig durch die Kontrolle der Umweltbedingungen Einflüsse von unbekannten Faktoren ausgeschlossen oder reduziert werden können (im Gegensatz zu Feldstudien). Dadurch bietet das iDiv Ecotron die Möglichkeit, ökologische Interaktionen von Pflanzen und Invertebraten auf verschiedenen Ebenen und in einem angemessenen räumlichen Umfang zu untersuchen. Dies ermöglicht eine umfassende Untersuchung verschiedener Funktionen und Mechanismen, die der Beziehung zwischen Biodiversität und dem Funktionieren von Ökosystemen zugrunde liegen.

Unsere Hauptziele sind:

  • den Einfluss horizontaler (d.h. Vielfalt innerhalb trophischer Ebenen) und vertikaler (d.h. Anzahl der trophischen Ebenen - Multidiversität) Diversität auf das Funktionieren von Ökosystemen zu untersuchen
  • den Einfluss von Interaktionen zwischen ober- und unterirdischen Organismen und Prozessen auf das Funktionieren von Ökosystemen zu untersuchen
  • den Einfluss der Interaktionen von Multidiversität und den Treibern des globalen Wandels auf das Funktionieren von Ökosystemen zu erforschen

Hintergrund

Aktuelle Forschungen zeigen, dass die Diversität auf höheren trophischen Ebenen (ober- und unterirdisch) verschiedene Ökosystemfunktionen gleichzeitig beeinflussen kann (Multifunktionalität)[1] [2] [3]. Diese höheren trophischen Ebenen werden jedoch oft stark von anthropogenen Eingriffen, wie z.B. der Intensivierung der Landnutzung, negativ beeinflusst[4] [5]. Die ökologischen Konsequenzen von nicht-zufälligen, merkmalbezogenen Veränderungen der Biodiversität in komplexen Nahrungsnetzen wurde bisher erst wenig erforscht[6]. Das iDiv Ecotron wurde speziell dafür entworfen, um sich mit terrestrischer „Biodiversity-Ecosystem-Functioning (BEF)“-Forschung, die über die Manipulation von Diversität auf einzelnen trophischen Ebenen hinausgeht, zu befassen, damit die multitrophische Komplexität ökologischer Gemeinschaften abgedeckt werden kann[7] [8] [9].

Forschungsmöglichkeiten in den iDiv Ecotron Kammern (EcoUnits):

  • Manipulation abiotischer Bedingungen einschließlich Lichtintensität, Bewässerung, Nährstoffzufuhr oder Giftstoffe
  • Untersuchung der Interaktionen von Primärproduzenten, Zersetzern, Herbivoren, Prädatoren, Mutualisten, Parasiten sowie Pathogenen unter verschiedenen abiotischen Bedingungen
  • Manipulation der Diversität sowohl innerhalb trophischer Ebenen und Funktionsgruppen als auch übergreifend in Kombination mit verschiedenen Szenarien globalen Wandels

 

Referenzen

[1] Lefcheck, J. S., Byrnes, J. E. K., Isbell, F., et al. and Duffy, J. E. (2015) Biodiversity enhances ecosystem multifunctionality across trophic levels and habitats. Nature Communications, 6, 6936.

[2] Soliveres, S., van der Plas, F., Manning, P., et al. and Allan, E. (2016) Biodiversity at multiple trophic levels is needed for ecosystem multifunctionality. Nature, 536, 456-459. 10.1038/nature19092.

[3] Schuldt, A., Assmann, T., Brezzi, M., et al. and Bruelheide, H. (2018) Biodiversity across trophic levels drives multifunctionality in highly diverse forests. Nature Communications, 9, 2989. 10.1038/s41467-018-05421-z.

[4] Allan, E., Bossdorf, O., Dormann, C. F., et al. and Fischer, M. (2014) Interannual variation in land-use intensity enhances grassland multidiversity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111, 308-313. 10.1073/pnas.1312213111.

[5] Attwood, S. J., Maron, M., House, A. P. N. and Zammit, C. (2008) Do arthropod assemblages display globally consistent responses to intensified agricultural land use and management? Global Ecology and Biogeography, 17, 585-599. doi:10.1111/j.1466-8238.2008.00399.x.

[6] Eisenhauer, N. (2017) Consumers control carbon. Nature Ecology & Evolution, 1, 1596-1597. 10.1038/s41559-017-0352-y.

[7] Naeem, S., Thompson, L. J., Lawler, S. P., Lawton, J. H. and Woodfin, R. M. (1994) Declining biodiversity can alter the performance of ecosystems. Nature, 368, 734-737.

[8] Cardinale, B. J., Duffy, J. E., Gonzalez, A., et al. and Naeem, S. (2012) Biodiversity loss and its impact on humanity. Nature, 486, 59. 10.1038/nature11148

[9] Hines, J., van der Putten, W. H., De Deyn, G. B., et al. and Eisenhauer, N. (2015) Chapter Four - Towards an Integration of Biodiversity–Ecosystem Functioning and Food Web Theory to Evaluate Relationships between Multiple Ecosystem Services. In Woodward, G. and Bohan, D. A. (eds), Advances in ecological research, Academic Press. pp. 161-199.

Kleine Historie

Wissenschaftler des iDivs begannen 2013 die ersten Entwürfe des iDiv Ecotrons zu entwickeln. Verschiedene Workshops (z.B. sEcotron) mit internationalen Gästen haben dazu beigetragen, das finale Design des EcoUnit Prototyps zu entwickeln.

Die Testphase dieses Prototyps begann im Juli 2015 und wurde genutzt, um verschiedene Einstellungen, Sensoren und diverses Equipment zu überprüfen und zu verbessern. Im Herbst 2016 wurde eine klimakontrollierte 580 m2 große Halle auf dem Forschungsgelände des Helmholtz Zentrums für Umweltforschung - UFZ in Bad Lauchstädt (Saxony-Anhalt) errichtet, um die 24 EcoUnits zu beherbergen. Im Mai 2017 wurde das iDiv Ecotron als zentrale experimentelle Plattform des iDivs mit einer großen Eröffnungsfeier eingeweiht.

Wie im iDiv Ecotron geforscht werden kann

Mit dem iDiv Ecotron wurde ein Rahmen geschaffen, der die Möglichkeit bietet, verschiedene kooperative und interdisziplinäre Forschungsprojekte und Experimente durchzuführen. Die wissenschaftliche Strategie des iDiv Ecotron verfolgt die Ziele integrativer Biodiversitätsforschung, die der iDiv Charter und dem iDiv Kooperationsvertrag entnommen werden können.

Die Forschung im iDiv Ecotron konzentriert sich auf das Verständnis der Beziehungen zwischen horizontaler und vertikaler Biodiversität sowie das generelle Funktionieren von Ökosystemen, auch im Hinblick auf verschiedene Treiber des Klimawandels.

Exemplarische Schlüsselfragen, die die Forschung im iDiv Ecotron lenken, sind:

  • Beeinflusst die Komplexität der Interaktionsnetzwerke der Arten die Funktion des Ökosystems?
  • Wie hängen die Ökosystemfunktionen von den Beziehungen zwischen ober- und unterirdischen Organismen und Prozessen ab?
  • Wie wirkt sich der globale Wandel auf Biodiversität, Interaktionsnetzwerke und Ökosystemfunktionen aus?

Das Ecotron Komitee koordiniert die wissenschaftliche Strategie des iDiv Ecotrons. Es entwickelt Studien und/oder wählt diese nach diesen Prinzipien aus. Studien können durch die Bewerber selbst bzw. teilweise oder ganz durch das Ecotron Budget finanziert werden (siehe iDiv Ecotron Calls).

Für mehr Informationen besuchen Sie: Leitfaden zur Ecotron-Forschung.

Das Ecotron Komitee

Um Experimente zu entwickeln und Kooperationen im Rahmen des iDiv Ecotron-Projekts zu organisieren, haben wir ein wissenschaftliches Komitee gegründet, das sich mit allen wissenschaftlichen und administrativen Fragen im Zusammenhang mit der Forschungsplattform befasst. Die Mitglieder des Komitees sind:

Nico Eisenhauer
(iDiv/UL; Vorsitzender des Komitees)

Uli Brose
(iDiv/FSU)

François Buscot
(UFZ/iDiv)

Stan Harpole
(iDiv/UFZ/MLU)

Martin Schädler
(UFZ/iDiv)

Anja Schmidt
(iDiv/UL; Projekt-
koordinatorin)

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