Forschungsziele

Gegenstand des SFB/TRR 38 ist die Frage, welche Strukturen und Prozesse sowie deren Wechselwirkungen die Entwicklung in einem Ökosystem bzw. Landschaftsausschnitt während der Initialphase steuern und wie sich Art und Intensität dieser Entwicklung von der reiferer Entwicklungsphasen unterscheiden.

Die zentrale Hypothese des Verbundes lautet: Die Initialphase prägt die Entwicklung und definiert den späteren Zustand von Ökosystemen.

Um dieser These nachzugehen, untersucht der Verbund ein am Beginn seiner primären Entwicklung stehendes künstlich geschaffenes Wassereinzugsgebiet. Die Untersuchungen zielen darauf ab, initiale Entwicklungsprozesse, die unter den vorherrschenden Standortfaktoren von vorhandenen und sich ausbildenden Strukturen beeinflusst und gesteuert werden, zu analysieren und ihre Interaktionen zu erklären. Es wird davon ausgegangen, dass sich die initiale Entwicklung verschiedene Entwicklungsphasen gliedern lässt (s. Abb. unten).

Abb.: Übergeordnete Phasen der initialen Ökosystementwicklung

Die folgenden zentralen Fragen stehen im Vordergrund der Betrachtungen:

• Welche abiotischen und biotischen Strukturen und Prozesse regulieren die Initialphase der Ökosystementwicklung?
• Welche Wechselwirkungen bestehen in der Initialphase zwischen Prozessen und abiotischen und biotischen Strukturen?
• Wie unterscheiden sich in initialen Systemen Prozesse und Strukturen (qualitativ und quantitativ) von fortgeschrittenen Zuständen der Ökosystementwicklung?
• Aus welchen Strukturen und Prozessen lassen sich innerhalb der Initialphase definierte Entwicklungszustände (pedologische, hydrologische, biotische usw.) der Ökosysteme ableiten?
• Welche Parameter erlauben eine Verallgemeinerung/Übertragung auf andere Ökosysteme im Initialstadium?

Ziel des SFB/TRR 38 ist es somit, integrale Modellvorstellungen zur ökosystemaren Strukturentwicklung und Prozessdynamik während der Initialphase der Ökosystemgenese weiterzuentwickeln. Die Zusammenführung der Ergebnisse der Struktur- und Prozessanalysen geschieht mittels eines zu entwickelnden „Prozess- und Strukturmodells“, das der projektübergreifenden Datenaggregierung und -integration dient. Aus der Gesamtbetrachtung, die dieses Modell bietet, sollen für die initiale Phase der Ökosystemgenese charakteristische Entwicklungszustände und Entwicklungsphasen abgeleitet und erklärt werden.

Als gemeinsames zentrales Untersuchungsobjekt steht dem SFB/TRR 38 das künstlich geschaffene, 6 ha große Wassereinzugsgebiet "Hühnerwasser" zur Verfügung, das eine integrierte Ergebnisbetrachtung im Landschaftsmaßstab erlaubt. Weiterhin bietet das der ungelenkten Sukzession überlassene Gelände mit einem im Vergleich zu natürlich gewachsenen Wassereinzugsgebieten gut dokumentierten inneren Aufbau und definierten Randbedingungen optimale Voraussetzungen für die Validierung und Optimierung etablierter Wasser- und Stoffhaushaltshaushaltsmodelle.

Zusätzlich zu dem gemeinsamen Untersuchungsobjekt werden auf benachbarten Experimentalflächen Möglichkeiten geschaffen, die Wirkungsweise der im Wassereinzugsgebiet erkannten strukturbildenden Prozesse mit Hilfe spezifischer Manipulationen aufzuklären. Hierzu sind gezielte Eingriffe in die natürliche Sukzession sowie der Einsatz von stabilen Isotopen als Tracer vorgesehen.

Ergänzt werden die Untersuchungen durch die Einbeziehung von Vergleichsstandorten, z.B. Binnendünen unterschiedlichen Alters im Nordostdeutschen Tiefland sowie Gletscherrückzugsräume im Hochgebirge. Mit Hilfe dieser Vergleichsstandorte wird es möglich sein, standortabhängige Einflüsse während der initialen Ökosystementwicklung von charakteristischen, allgemein gültigen Prozess- und Strukturmustern der Initialphase der ökologischen Systementwicklung zu differenzieren und zu erklären.

Dieses Projekt ist mit seinem integralen, systembezogenen Ansatz, der repräsentativen Größe des zur Verfügung stehenden Einzugsgebietes und den definierten Rand- und Anfangsbedingungen bisher einzigartig in der Untersuchung der initialen Phase der Ökosystemgenese. Die Erkenntnisse sind in grundlegender wie auch angewandter Hinsicht von großer Bedeutung, insbesondere für den Umgang mit Landschaftsausschnitten, die durch natürliche Ereignisse oder menschliche Nutzungsweisen in einen Initialzustand der Ökosystemgenese zurückversetzt werden.