Biosphäre-Atmosphäre Interaktionen von Kryptogamen

Das Amazonasbecken Südamerikas beherbergt die größte zusammenhängende Waldfläche der Erde, die nahezu die Hälfte des Kohlenstoffs der Vegetation der Erdoberfläche speichert. Darüber hinaus spielt der Amazonasregenwald eine Schlüsselrolle beim Erhalt der globalen Biodiversität und des Klimas. Im Amazonasregenwald sind große Bereiche der Bäume und Sträucher mit Pilzen, Flechten, Algen und Moosen bewachsen. All diese Organismen gehören der Gruppe der Kryptogamen an, die keine Blüten ausbilden, sondern sich im Verborgenen fortpflanzen. Meist wachsen Kryptogamen in Gemeinschaften, die sehr eng miteinander verflochten sein können. Eine grobe erste Abschätzung ergab, dass ungefähr ein Drittel der Stämme, Äste und Blätter im Amazonasregenwald bewachsen ist . Das entspricht einer Oberfläche von rund 50 Millionen Quadratkilometern, also der mehr als fünffachen Fläche der USA. Ungeachtet dieser hohen Deckungsgrade sind Kryptogamengemeinschaften nur selten im Fokus von Studien im Regenwald. Bei den wenigen Untersuchungen handelt es sich vor allem um die Erfassung der Artendiversität und deren Verwandtschaftsverhältnisse. Ihre funktionelle Bedeutung bei Austauschprozessen mit der Atmosphäre wurde dagegen bisher kaum betrachtet. Das Amazon Tall Tower Observatory (ATTO; www.attoproject.org) bietet eine ideale wissenschaftliche Plattform, um auf Kryptogamen bezogene Biosphäre-Atmosphäre- Austauschprozesse und ihren Einfluss auf die Chemie der Atmosphäre, Aerosole (d.h. feste oder flüssige Partikel in der Atmosphäre), Wolken und die Diversität des Waldes zu untersuchen. Die Forschungsinfrastruktur befindet sich 150 Kilometer nordöstlich von Manaus in einem relativ ursprünglichen Teil des Amazonasregenwalds. Die Infrastruktur beinhaltet unter anderem einen 325 Meter und zwei je 80 Meter hohe Forschungstürme, um die Konzentration einer Vielzahl von Spurengasen, aber auch die mikroklimatischen Bedingungen über lange Zeiträume hinweg detailliert zu erfassen. Im Rahmen des Projekts stehen fünf Forschungsfragen im Mittelpunkt: Wie umfangreich sind Deckungsgrad und Diversität der wichtigsten Kryptogamengruppen (Flechten, Moose, Pilze, Algen)? Hierfür werden digitale Bildanalysemethoden unter Nutzung von künstlicher Intelligenz, aber auch morphologische und molekulare Bestimmungsmethoden zum Einsatz kommen. Wie hoch sind die Wasserspeicherkapazität von Moosen sowie die Fluktuation dieser Speicherung im Zusammenhang mit mikroklimatischen Bedingungen wie Temperatur und Lichtintensität? Wie viel organischer Kohlenstoff wird durch Moose gespeichert und über welchen Zeitraum? Wie und in welchem Ausmaß erfolgt die Freisetzung biologischer Aerosolpartikel durch Kryptogamen? Wie wird die Freisetzung und Aufnahme von gasförmigen organischen Komponenten durch Kryptogamen gesteuert und in welchem Umfang findet sie statt? Diese kombinierte Analyse verschiedener Ökosystemfunktionen von Kryptogamen wird substanziell zu einer Einordnung der funktionellen Bedeutung dieser Gemeinschaften beitragen.