Bodenkrusten International

Ziel des Projektes "Bodenkrusten International (SCIN)" ist es ein besseres Verständnis über die Funktionsweise und Bedeutung biologischer Bodenkrusten in Europa zu erlangen und effektivere und einfachere Bodenschutzverfahren und Strategien zu entwickeln. Biologische Bodenkrusten sind Lebensgemeinschaften, die gestörte oder natürlich offene Flächen besiedeln. Sie setzen sich in der Regel aus Cyanobakterien, Algen, Mikropilzen, Flechten und Moosen unterschiedlicher Gewichtung zusammen und kommen sowohl in heißen als auch in kalten Wüsten- und Steppengebieten vor. Biologische Bodenkrusten besitzen eine Reihe positiver Eigenschaften: Sie gehören zu den Erstbesiedlern gestörter Böden, sie stabilisieren Bodenaggregate und wirken dadurch als Erosionsschutz und sie erleichtern durch ihre Fähigkeit, Wasser und Nährstoffe zu speichern, die Besiedlung durch höhere Pflanzen. Biologische Bodenkrusten tragen zu etwa 6 % zur jährlichen globalen CO 2 Fixierung bei und sind zu 10-40% am jährlichen globalen Stickstoffeintrag in terrestrische Ökosysteme beteiligt. Trotz der vielen bekannten positiven Eigenschaften gibt es noch viel Unbekanntes. Vor allem wurde deren verbessernde Wirkung für den Boden bisher von den Behörden nicht wahrgenommen bzw. für den Bodenschutz eingesetzt. Das eingereichte Projekt möchte daher das Wissen über die Funktionsweise biologischer Bodenkrusten in Europa - von den heißen Wüstengebieten bis zu den kalten alpinen Ökosystemen - verbessern. Die jährliche Produktivität biologischer Bodenkrusten wird durch kontinuierliche in situ Messung der Photosyntheserate bestimmt. Die organismische Zusammensetzung biologischer Bodenkrusten wird über einen breiten Längen- (Almeria bis Gotland) und Höhengradienten (Gössenheim bis Hochtor) erfasst. Mit Beratungen, Berichten und Anschauungsmaterial werden Interessensvertreter wie Naturschutz- und Verwaltungsbehörden sowie politische Entscheidungsträger regelmäßig informiert und in ihren Entscheidungen unterstützt. Inwieweit das Thema der biologischen Bodenkrusten auch im Unterricht eingesetzt werden kann, wird geprüft. In jährlichen Workshops wird das Wissen an die Interessensvertreter vermittelt. Der Wissenstransfer erfolgt außerdem durch regelmäßige Publikationen in begutachteten Zeitschriften sowie durch die Abhaltung eines internationalen Workshops im 2. Jahr des Projekts (2013). Der Vorteil eines europäischen Projektes besteht darin, dass nicht nur allgemeine Richtlinien zum Schutz biologischer Bodenkrusten erstellt werden sondern auch vorzügliche wissenschaftliche Leistungen in der Zusammenarbeit verschiedener wissenschaftlichen Gruppen zu erwarten sind, wobei durch die Beschäftigung von Doktoranden speziell der wissenschaftliche Nachwuchs gefördert wird. Folgende Fragen stehen im Vordergrund: Wie häufig sind biologische Bodenkrusten in den verschiedenen Klimagebieten? Wie sind sie zusammengesetzt und wie hoch ist die organismische Diversität? Wie hängen Diversität und Produktivität zusammen? Welche funktionelle Bedeutung haben biologische Bodenkrusten in den verschiedenen Ökosystemen, z. B. bezüglich Stickstoff- und CO 2 -Fixierung, Bodenstabilisierung, Boden- und Pflanzensukzession? Welche Schlüsselarten kommen in den verschiedenen Gebieten vor?

Biologische Bodenkrusten (BSCs) sind komplexe Lebensgemeinschaften bestehend aus Bakterien (inkl. Cyanobakterien), Mikropilzen, Grünalgen, Flechten und Moosen, die als dünne Schicht offene Bodenareale bedecken. Sie sind weltweit verbreitet, doch hauptsächlich aus den Trockengebieten bekannt. In dem vorliegenden Projekt wurden an 4 verschiedenen Standorten in Europa von der Wüste in Tabernas (Spanien) bis in die Hochgebirgsregion am Hochtor (Großglockner Hochalpenstraße, Österreich) pedologische, taxonomische, physio-ökologische und genetische Untersuchungen durch ein internationales Forscherteam durchgeführt, mit dem Ziel ein besseres Verständnis über biologische Bodenkrusten zu erlangen und daraus entsprechende Schutzmaßnahmen abzuleiten. Im Beitrag des Salzburger Forschungsteams wurden die Auswirkungen der Bodenkrusten auf den darunter liegenden Boden untersucht und wurden die Flechtenarten an den 4 Standorten erhoben. Durch die Einbeziehung von genetischen Analysen an der Schlüsselart Psora decipiens konnte gezeigt werden, dass deren weite Verbreitung eng mit der Variabilität der assoziierten Grünalgen zusammenhängt. Am Hochtor besteht die dunkel gefärbte Kruste hauptsächlich aus Cyanobakterien, eine Besonderheit, die u. a. mit den ständig feuchten und kühlen Klimabedingungen erklärt werden kann. Alle untersuchten Krusten weisen eine höhere Nährstoffverfügbarkeit und einen höheren N-Umsatz (bestimmt durch das 15N/14N-Isotopenverhältnis) im Vergleich zum Unterboden auf. Außerdem sind sie reicher an organischem Kohlenstoff. Dies unterstreicht die Bedeutung der biologischen Krusten als N-Fixierer und C-Depot. Der auf der rauen Krustenoberfläche abgelagerte Staub wurde als wichtige Nährstoffquelle erkannt. Die höhere Wasserspeicherkapazität und Aggregatstabilität der Krusten im Vergleich zum Unterboden unterstreichen auch deren Bedeutung für den Bodenschutz. Die Neubildung von biologischen Krusten geht extrem langsam vor sich. In den 40 Dauerbeobachtungsflächen (10 je Standort), in denen die Kruste entfernt wurde, war nach 3 Jahren noch kein wesentlicher Fortschritt im Krustenaufbau erkennbar. Allerdings ließen mikroskopische Schnitte an zwei Jahre alten Proben bereits eine dünne Bakterienschicht erkennen. Keimlingszählungen am Standort Hochtor ergaben im Sommer bis zu 800 Pflanzenkeimlinge pro Quadratmeter entkrustete Fläche, im darauf folgenden Frühjahr waren diese aber wieder verschwunden. Nur in einigen Flächen konnten sich 1 - 2 Rosetten bzw. Ausläufer von Blütenpflanzen neu etablieren. Ähnliches gilt für die Flechten, von denen einzelne kleine Lager gefunden wurden. Alle Ergebnisse wurden den Grundbesitzern, dem Österreichischen Alpenverein und der Nationalparkbehörde mitgeteilt. Es wurde insbesondere darauf hingewiesen, dass Betritt das fragile Krustengebilde zerstört und Prozesse auslöst, die die Sukzession zu stabilen Pflanzengesellschaften unterbricht bzw. gänzlich unterbindet.