MoLiCarb - Effekte von Moosen und Flechten auf die Dynamik des Permafrostboden-Kohlenstoffs seit dem letzten Glazial

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Ulrike Herzschuh; Professor Dr. Philipp Porada
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514539694

Das Projekt wird die Bedeutung der Vegetation, insbesondere Moose und Flechten, für den Kohlenstoffgehalt (C) des Bodens der hohen Breiten untersuchen. Der dortige Permafrostboden hat eine große Relevanz für das Klima, da ein Auftauen dieses Bodens wahrscheinlich zu einer starken Freisetzung von CO2 und einer positiven Rückkopplung mit der globalen Erwärmung führen wird. Die Vorhersage dieser Emissionen durch Erdsystemmodelle ist allerdings unsicher, da Effekte von Moosen und Flechten in hohen Breiten auf die Ökosystem-C-Bilanz unzureichend erforscht sind. Dies liegt sowohl am Mangel an Zeitreihen von Proxy-Daten für die Modellvalidierung als auch daran, dass die Organismen in Vegetationsmodellen bisher selten berücksichtigt sind. Als neue Lösung für dieses Problem werden wir in unserem Projekt sedimentäre alte DNA (sedaDNA) nutzen, um die langfristigen Zusammenhänge zwischen Vegetation, Klima, und Boden-C in Permafrostgebieten auf der glazial-interglazialen Zeitskala zu quantifizieren. Durch Fortschritte in den Analysemethoden (Antragsstellerin U. Herzschuh) kann die taxonomische Zusammensetzung der Vegetation in sedaDNA und ihr Zusammenhang zum Boden-C bestimmt werden. Diese Erkenntnisse werden wir anwenden, um eine neue Version des prozessbasierten LiBry-Vegetationsmodells zu erstellen und zu validieren, welches von Antragssteller P. Porada entwickelt wurde. Das LiBry-Modell ist in der Lage, physiologische Eigenschaften und Diversität von Moos- und Flechtengemeinschaften sowie ihre Effekte auf die Ökosystem-C-Bilanz auf der Basis von Klimadaten und anderen abiotischen Faktoren zu berechnen. Das Vorhaben wird in zwei sich ergänzende Teilprojekte (A,B) mit jeweils drei work packages (WP) gegliedert sein, die mit einem Synthese-WP abgeschlossen werden. Teilprojekt A wird die Weiterentwicklung und Validierung von neuartigen sedaDNA-Methoden zum Ziel haben (Metabarcoding, Shotgun-Sequenzierung, capture-Ansätze) zur Identifikation von Pflanzentaxa, auch von Moosen und Flechten, in Proben aus heutigen Permafrostböden. Außerdem auch auf Bodenprofile in Ost-Sibirien, welche bis vor das letzte Glazial zurückreichen, ergänzt durch traditionelle paläoökologische Methoden. Alle Proben wurden in vorhergehender Feldarbeit gesammelt. In Teilprojekt B wird das LiBry-Modell mit Bodenprozessen der Permafrostregionen und neuer vaskulärer Vegetation ergänzt zu einer neuen Version LiBry-PERM. Der berechnete Boden-C-Gehalt sowie Anteile von Moosen und Flechten darin werden mittels Daten aus WP A validiert. Mit dem neuen LiBry-PERM wird es möglich sein, die Dynamik des Permafrostboden-C in hohen Breiten seit dem letzten Glazial zu rekonstruieren. Im Synthese-WP werden wir dann die zukünftige Entwicklung des Permafrostboden-C vorhersagen und die Rolle der Moose und Flechten quantifizieren. Somit werden wir einen substantiellen Beitrag leisten zur Verbesserung zukünftiger Erdsystemmodelle, welche die Rolle des Permafrostboden-C für die globale Erwärmung abschätzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr. Kathleen Stoof-Leichsenring