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Teilprojekt B1 - Zeit-räumliche Entwicklung von Wurzelwachstum, -abbau und -exsudation in der initialen Phase der Ökosystemgenese

Projektmitarbeiter

Mit Blick auf das übergeordnete Ziel des Vorhabens stellt sich die Frage, welche Produktions-, Transport-, Populations- sowie Transformationsprozesse in der initialen Phase der Ökosystementwicklung in einem wenig strukturierten Rohsubstrat durch Wurzelwachstum, -umsatz und -exsudation ausgelöst werden und welche Strukturen hieraus entstehen, die ihrerseits als Matrix weitere Prozesse determiniert. Ziel der wurzelökologischen Forschungsarbeiten ist es daher, relevante Prozesse und Strukturen zu erfassen und die Mechanismen für das Wechselspiel zwischen Prozess und Struktur in Abhängigkeit von Zeit und räumlicher Substratheterogenität zu erkennen, um hieraus allgemeine Gesetzmäßigkeiten der pflanzlichen Sukzession und der Bodenentwicklung ableiten zu können. Hieraus wird für das Teilprojekt die Hypothese abgeleitet, dass die raum-zeitliche Entwicklung des Wurzelsystems und die damit verbundenen Prozesse der Boden-Wurzel-Interaktion die Anpassungsstrategien pflanzlicher Erstbesiedler widerspiegeln und für die initiale Bodenentwicklung prägend sind. Die Untersuchung leistet damit einen wesentlichen Beitrag für das Verständnis der Pedogenese von Rohböden sowie der primären pflanzlichen Sukzession und liefert relevante Teilinformationen für die Ableitung von Struktur- und Prozessmodellen zur Genese von Ökosystemen.

Im einzelnen soll durch die geplanten Untersuchungen geklärt werden, wie die räumliche Entwicklung des Wurzelwachstums verläuft und welchen qualitativen Beitrag die Allokation von Wurzelnekromasse für die Anreicherung organischer Bodensubstanz leistet und welche pflanzenspezifischen Unterschiede sich hierbei hinsichtlich der räumlichen Verteilung von lebender und toter Wurzelmasse in der initialen Phase der Ökosystemgenese erkennen lassen. Aus entsprechenden Verteilungsmustern sollen Hinweise auf die Entwicklung von Bodenstrukturen sowie auf die Richtung der pflanzlichen Sukzession abgeleitet werden. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die Aufklärung möglicher physikalischer und chemischer Faktoren, die die zeitliche und räumliche Ausdehnung des Wurzelwachstums steuern. Die heterogene Verteilung von Nährstoffen und Wasser im Boden sowie das pflanzenspezifisch unterschiedliche Spektrum von Wurzelexsudaten geben hierbei wichtige Hinweise für die Anpassung von Pflanzen an die initialen Standortsverhältnisse und deren Veränderung als Folge der unterirdischen Pflanzentwicklung.