The influence of climate change and disturbance on the carbon cycling in boreal and temperate forest ecosystems

• Applicant: Professor Dr. Christian Wirth
• Subject Area: Ecology and Biodiversity of Plants and Ecosystems
• Term: from 2002 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5388265

Wälder spielen eine wichtige Rolle für das Erdklima, indem sie dasTreibhausgas CO2 nicht nur aufnehmen, sondern lange speichern können.Die globalen Umweltveränderungen beeinflussen diese Funktion. Einerseits wirken Klimaänderungen, erhöhte atmosphärische CO2-Konzentrationen und Stickstoffeintrag auf die physiologische Kohlenstoffbilanz aller Pflanzen. Andererseits können natürliche oder anthropogene Störungen schlagartig große Mengen an CO2 freisetzen und vor allem in Wäldern die Kohlenstoffbilanz über lange Zeit prägen. Diese beiden Wirkungskategorien überlagern sich. Ziel meiner Arbeit ist es, zunächst für naturnahe boreale Wälder und später auch für mitteleuropäische Wirtschaftswälder den jeweiligen Beitrag dieser Wirkungen (klimatisch-atmosphärisch versus Störung) und ihre Interaktionen zu quantifizieren. Als Werkzeug zur Beantwortung dieser Fragen möchte ich ein neuartiges Biosphärenmodell verwenden und weiterentwickeln, dass gleichzeitig ökophysiologische und populationsbiologische Prozesse sowie Biodiversitätseffekte abbildet. Die Modellstudien werden durch eine intensive Recherche borealer Datensätze sowie durch eigene Feldarbeiten in Ostsibirien ergänzt. Dies ist mit Forschungsaufenthalten in Princeton (USA), Krasnoyarsk (Russland) und Fairbanks (Alaska, USA) verbunden.Forests play a crucial role in regulating our climate because of theirability to sequester the trace gas carbon dioxide. However, thisecosystem function is influenced by global change processes. On the one hand, climate change, elevated atmospheric CO2 and nitrogen deposition act as continuous forcings altering the physiological carbon balance of the vegetation. On the other hand, natural and anthropogenic disturbances can release CO2 in a flush-type manner, alter functioning by redistributing carbon pools and impact population processes like dispersal, recruitment and mortality. Continuous forcings and disturbance interact in controllig the carbon cycle. The objective of my research is to partition between these two effect categories in boreal and European temperate forests. As a tool I will use a new biosphere model (the ecosystem-demography-model), that addresses both ecophysiological processes and population dynamics in forest ecosystems. The modelling component will be accompanied by meta-analysis of boreal forest datasets and field campaigns in Far East Siberia for validation purposes. I will carry out my research in Princeton (USA), Krasnoyarsk (Russia) and Fairbanks (Alaska, USA).

• DFG Programme: Research Fellowships