Basisinteraktionen in Ökosystemen Mechanistische Grundvorstellungen Symbole nach Odum Zerlegung in Stoffkreisläufe Einschränkung auf messbare/gemessene Parameter Theorie zu nachhaltiger Nutzung Letzte Änderungen: GB 07.03.02 10:00

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

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)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 .

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

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)

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)