Laufzeit: 15.08.2022 - 15.02.2026
GeldgeberIn: FWF (Fonds z. Förderung d. wissensch. Forschung)

Größerer Forschungskontext: Das Amazonasbecken beherbergt die größte zusammenhängende tropische Waldfläche und stellt einen stabilisierenden Faktor im Klimasystem der Erde dar. Kryptogamengemeinschaften, die aus Cyanobakterien, Algen, Pilzen, Flechten und Moosen bestehen, sind allgegenwärtig, doch es gibt kaum Studien zu ihren funktionellen Rollen, die sie in Atmosphärenprozessen und biogeochemischen Kreisläufen spielen. Hypothesen: Das von mir vorgestellte Forschungsprogramm basiert auf den folgenden fünf Hypothesen. Kryptogamengemeinschaften (1) bedecken einen großen Teil der Stämme und Äste der Bäume im Amazonasgebiet, weshalb die von Ihnen regulierten Prozesse wesentliche Auswirkungen haben können; (2) können große Mengen an Wasser speichern und ihr Wassergehalt ändert sich rasch, abhängig vom lokalen Mikroklima, wodurch sie signifikant zur Gesamt-Evapotranspiration des tropischen Regenwalds beitragen; (3) tragen signifikant zum Kohlenstoffkreislauf und zu dessen Speicherung bei; (4) setzen, in Abhängigkeit von den lokalen Umweltbedingungen, Bioaerosole frei, die die lokalen Atmosphärenbedingungen beeinflussen; (5) tauschen volatile organische Komponenten (VOC) aus, wodurch sie die regionale Atmosphärenchemie beeinflussen. Während anhand der Hypothesen (2)-(5) vier funktionelle Schlüsselprozesse untersucht werden, wird die Klassifikation und Kartierung der Kryptogamengemeinschaften (1) eine Quantifizierung dieser Prozesse ermöglichen. Methoden: Die Klassifikation und Kartierung der Kryptogamengemeinschaften wird auf der Basis von Drohnen-basierten Digitalaufnahmen erfolgen, die anhand von objekt-basierter Bildanalyse unter Nutzung von künstlicher Intelligenz, unterstützt durch morphologische und molekulare Identifikationsmethoden, klassifiziert werden. Die Wasserspeicherkapazität von Kryptogamen und die Fluktuation des gespeicherten Wassers wird anhand von Langzeit-Mikroklimamessungen, kombiniert mit gravimetrischen Messungen analysiert. Die Rolle von Kryptogamengemeinschaften im Kohlenstoffkreislauf und dessen Speicherung wird anhand von CO2-Gaswechsel-, kombiniert mit Mikroklimamessungen und 14C-Analysen untersucht werden. Die Bioaerosolemission einzelner Organismen wird mit einem Partikelzähler in einem hierfür etablierten Messaufbau gemessen und mit den Kartierungsdaten der Organismengruppen kombiniert, um so die Bioaerosolemission und deren Zusammensetzung vorherzusagen. Ihre Vermischung in der Atmosphäre wird anhand eines Partikel-erkennungsgeräts charakterisiert, das auf einem automatisierten Geräteaufzug am ATTO-Turm Höhenprofile erfasst. Die Messung volatiler organischer Komponenten wird anhand von Kammer- und Freilandmessungen mit einem PTR-time-of-flight Spektrometer erfolgen. Neuigkeitsgrad: Dieses Projekt wird völlig neue und global relevante Erkenntnisse bezüglich der Bedeutung von Kryptogamengemeinschaften im Wasser- und Kohlenstoffkreislauf und in Bezug auf die Freisetzung von Bioaerosolen und volatilen organischen Komponenten in der Amazonasregion liefern. Eine erste detaillierte Erfassung des Ausmaßes und der Zusammensetzung von Kryptogamengemeinschaften wird an sich neuartig sein und eine Quantifizierung ihres Einflusses auf die Atmosphärenprozesse und biogeochemischen Kreisläufe ermöglichen. Wesentliche beteiligte WissenschaftlerInnen: Im Rahmen dieses wahrhaftig interdisziplinären Projekts wird Thomas Pock (TU Graz, Österreich) an der KI-gestützten Bildanalyse und Susan Trumbore (Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena, Deutschland) an den 14C Analysen beteiligt sein. Die Bioaerosolstudien werden in enger Zusammenarbeit mit Christopher Pöhlker (Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz, Deutschland) und die Messungen volatiler organischer Komponenten mit Jonathan Williams (Max-Planck-Institut für Chemie) durchgeführt.

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