Basisinteraktionen in Ökosystemen

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1 Basisinteraktionen in Ökosystemen
Mechanistische Grundvorstellungen Symbole nach Odum Zerlegung in Stoffkreisläufe Einschränkung auf messbare/gemessene Parameter Theorie zu nachhaltiger Nutzung Letzte Änderungen: GB :00

2 Ökologische Forschungsprojekte
Thema/Gebiet Fragestellungen: allgemein/speziell Arbeitshypothesen formulieren Untersuchungs-/Versuchsansatz/experimentelles Design Vorversuch + Evaluierung Hauptversuch 1 Auswertung Evaluation der Hypothesen Neue Befunde /Zusammenhänge Nachversuch/Hauptversuch2 Nachbessern der Hauptexperimente Endauswertung/Synthesephase Modellbildung, Diskussion (Hypothesenevaluation) Definition des Forschungsbedarfs

3 Microbial Biodiversity (PLFA)
Microbial Activity (Soil Enzymes) Substrates Vegetation (Sugars, Amino Acids, Gas Exchange Organic Acids) (N O, CO , CH , C H ) 2 2 4 2 2 Microbial Biodiversity (PLFA)

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5 ureides ammonia pH microbial biomass DOM POM leaching grazing
urease activity ureides ammonia pH microbial biomass protease activity DOM POM leaching mass transfer grazing mesofauna italic.... activity normal... pool grazing influence litter

6 pH N/C - MiO substrate CO2 enzyme mass flow influence stimulating
inhibition pH supplement N/C - additional (RESP) MiO substrate CO2 enzyme original basal (BR) pool enzyme activation / inhibition mass flow stimulating enzyme induction / repression abundance change or inhibiting influence diversification effects: adaptations long term effects (succession) investigated system

7 Xorg Xmin Organismen- migration
Basisinteraktionen, Mesokosmenversuch, mechanistisch atm. Export atm. Import Xorg Xdetr Bakt. Pilze Organismen- migration MESOFAUNA Pflanzen Cyano- bacteria Xmin Auswaschung Material/Energie Steuerung

8 Xmin....remineralisierter N/C POM....particulate org. matter Konsument
Steuerkreis Lastkreis Energiequelle E- Abfluß Regler Passiver Speicher Xorg....organisch geb. N/C Xmin....remineralisierter N/C POM....particulate org. matter Konsument DOM....dissolved org. matter Nach H.T.Odum, 1971

9 Basisinteraktionen, nach Odum
atm. Import atm. Export Pflanzen Xorg Migration MESOFAUNA Cyano- Bakt Xmin Material/Energie Auswaschung Steuerung

10 N- Turnover im Boden Protease CHN Urease GC/HPLC Desaminierung A
Pflanzen NOx N2 Protease CHN POM Urease GC/HPLC Desaminierung A DOM N-Fixierung Desaminierung B MESOFAUNA MiO NH4 Urease Denitrifikation NO3 Nitrifikation Nitratreduktase

11 N-Turnover in Soils BR, SIR PLANT Urease Free Amino Acids Protease h n
NH 4 + NO 3 - Urease N-Turnover N atmosph. PLANT in Soils Rhizodeposition, Litter Feedback Free Amino Acids POM DOM Protease BR, SIR MESOFAUNA MiO Steering influence Mass Transfer

12 C- Turnover im Boden CO2 Methan CHN Hmus Xylanase Cellulase GC/HPLC
Pflanzen CHN Hmus POM Xylanase Cellulase GC/HPLC DOM CHN ß-Glucosidase Saccharase MESOFAUNA MiO URAS Cmin SIR

13 C-Turnover in Soils Free Sugars and Amino Acids BR, SIR CO PLANT DOM
POM Cmin MiO CO 2 PLANT h n C-Turnover in Soils Rhizodeposition, Litter Xylanase Cellulase Feedback Free Sugars and Amino Acids BR, SIR MESOF Dehydrogenase Steering influence Mass Transfer

14 P- Turnover im Boden Pflanzen Phosphatase POM DOM MESOFAUNA Pmin
Ionentausch MiO Fumigation

15 S- Turnover im Boden H2S Arylsulfatase Ionentausch DMS POM DOM Smin
Pflanzen Arylsulfatase POM DOM Ionentausch MESOFAUNA Smin MiO

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17 TRIFOLIUM Mg CO Pilze Bakterien = Massentranfer = Steuergröße DOM
hv DOM org. S Fauna Urease Aktivität ges. N CO 2 Bakterien 3 - Mg ++ Pilze POM Kn. Bak .

18 LOLIUM Pilze CO POM DOM Mg CO Fauna Urease Aktivität ges. N
hv CO = Massentranfer 2 = Steuergröße POM DOM Pilze Mg ++ CO -- Bakterien 3 Fauna Mg CO Urease Aktivität 3 ges. N

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20 Stability of Soil Systems
ecosystem succession due to land use ? Temperature Fertilizer Rhizodeposition energy needed to change soil properties future ecosystem present worst case: ecosystem degradation system stability system resilience system elasticity basins of attraction soil property (Soil aggregate stability)

21 Substrate activation, induction, resource limitation
Asparagine induced Respiration (URAS) 20 40 60 80 100 120 90 180 270 360 450 540 630 720 810 900 990 / kg FG *h Maniok 2 mg CO Sugar Cane Time (min) Maniok and Sugar Cane (BIOLOG-Test using Asparagine) 10000 8000 Maniok 6000 µg TPF / mL 4000 Sugar Cane 2000 840 1200 1440 2400 2670 3000 4320 Time (min)

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